CN112003546A - 光伏串联组件数量的优化设计方法 - Google Patents

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程磊
罗颖龙
桂杰
刘明华
郭靖
郭晓鹏
李久伟
张耀中
俞琨
黄春林
谭敏
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

本发明涉及一种光伏串联组件数量的优化设计方法。本发明的目的是提供一种光伏串联组件数量的优化设计方法，以精细化的计算开路电压，为增加串联组件数量提供依据，进而降低光伏电站成本和提高施工效率。本发明的技术方案是：一种光伏串联组件数量的优化设计方法，其特征在于：获取光伏电站所在地区的辐照强度、环境温度和风速；基于辐照强度、环境温度和风速对组件温度的影响，修正组件开路电压；根据修正后的组件开路电压确定组件串联数量。本发明适用于光伏技术领域。

Description

光伏串联组件数量的优化设计方法
技术领域
本发明涉及一种光伏串联组件数量的优化设计方法。适用于光伏技术领域。
背景技术
日益严重的能源问题，与急剧增长的能源需求，使得光伏发电日益受到世界不同地区国家的青睐。在光伏电站的建设中，组串中串联数量设计对投资成本有重要影响，主要体现在站区整体布置，支架数量选取以及电缆长度等方面。
根据现有国家规范，串联组件数量由以下两个方程式决定：
Figure BDA0002620266090000011
Figure BDA0002620266090000012
其中，
Figure BDA0002620266090000013
在传统的串联数量设计中，通常基于厂家提供的参数规格表中开路电压和环境温度作为计算输入。然而，实际中光伏站所在地辐照值、环境温度以及风速等条件也会造成组件开路电压变化，导致计算所得开路电压与实际值有偏差，进而使得串联数量的选择并不是最优方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种光伏串联组件数量的优化设计方法，以精细化的计算开路电压，为增加串联组件数量提供依据，进而降低光伏电站成本和提高施工效率。
本发明所采用的技术方案是：一种光伏串联组件数量的优化设计方法，其特征在于：
获取光伏电站所在地区的辐照强度、环境温度和风速；
基于辐照强度、环境温度和风速对组件温度的影响，修正组件开路电压；
根据修正后的组件开路电压确定组件串联数量。
所述辐照强度、环境温度和风速对组件温度的影响，包括：
tcell＝ta+I×[(τα)-η]/UL
Figure BDA0002620266090000021
其中，tcell为组件电池温度，ta为环境温度，I为辐照强度，τα为投射吸收率，η为转换效率，UL为热损失系数，NOCT为电池标称工作温度，v为风速。
本发明的有益效果是：本发明通过量化环境温度、辐照强度及风速对组件温度的影响，预测不同型号组件在不同的地区的开路电压，为光伏设计提供了更加精确的计算模型，同时也为串联组件数量的选取提供了更可靠的理论依据，供今后设计中成本节减提供一种思路。
本发明提供的计算方式可适求解不同环境温度下的组件开路电压，较传统计算方式大幅度降低环境因素造成的计算偏差，进而使串联组件数量的计算更加精确。
附图说明
图1为实施例中开路电压-辐照强度图。
具体实施方式
本实施例为种光伏串联组件数量的优化设计方法，首先根据辐照情况计算出组件未经修正的开路电压；其次，根据辐照及风速对温度的影响，对组件开路电压进行修正计算；最后，根据修正所得开路电压，计算最大组件串联数量。
在式2)中，组件温度在传统设计中通常采用实测环境温度，实际上，不同辐照强度会使得组件温度有不同程度的提升，导致若只以环境温度作为修正，所得到的开路电压较实际的开路电压更高。基于此点出发，为挖掘串联数量的最大潜力，最大程度的在此方面降低成本，计算精确的开路电压必须考虑环境因素带来的影响，组件温度与辐照强度存在以下关系。
tpv＝ta+I×[(τα)-η]/UL
Figure BDA0002620266090000031
其中，
Figure BDA0002620266090000032
考虑到实际风速对组件降温的影响，对热损失系数进行风速修正：
Figure BDA0002620266090000033
其中v为风速。
参见图1，本实施例提出在不考虑温度修正(线1)、考虑环境温度(线2)、考虑组件温度(线3)以及考虑风速(线4)下的四种情况下，开路电压与辐照强度的关系。由图可见，传统设计方案中，以环境温度作为修正的开路电压(线2)与考虑了辐照、环境温度及风速对组件温度影响后修正的开路电压(线4)相比，以目标组件为例，约高出8％。意味着以目标组件作为设计，组件串联数量有8％提升空间，从而在此方面降低由支架数量减少等因素带来的成本。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种光伏串联组件数量的优化设计方法，其特征在于：
获取光伏电站所在地区的辐照强度、环境温度和风速；
基于辐照强度、环境温度和风速对组件温度的影响，修正组件开路电压；
根据修正后的组件开路电压确定组件串联数量。
2.根据权利要求1所述的光伏串联组件数量的优化设计方法，其特征在于，所述辐照强度、环境温度和风速对组件电池温度的影响，包括：
tcell＝ta+I×[(τα)-η]/UL
Figure FDA0002620266080000011
其中，tcell为组件电池温度，ta为环境温度，I为辐照强度，τα为投射吸收率，η为转换效率，uL为热损失系数，NOCT为电池标称工作温度，v为风速。
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