CN113395041B - 一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法，包括数据收集模块、测试仿真模块、调整安装模块和功率平衡模块，其特征在于：所述数据收集模块包括有光资源数据整理单元、光伏设备选型单元和光伏逆变发电单元；所述数据收集模块与测试仿真模块步骤连接，所述测试仿真模块与调整安装模块步骤连接，所述功率平衡模块与调整安装模块步骤连接，所述光资源数据整理单元、光伏设备选型单元和光伏逆变发电单元分别与数据收集模块步骤连接，所述测试仿真模块包括有仿真模拟单元和测试试验单元；本发明，具有在完全晴天或完全阴天时在一定的时间段内光伏电站发电功率能够近似恒定的输出的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电站光伏系统集成技术领域，具体为一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法。
背景技术
目前，国内外光伏发电站光伏电池组件阵列大多数采取按照一定倾角正南向布置或采用追日的方式，这类布置方法使得每天的发电功率曲线是一条开口向下的抛物线状，造成：一是电站输出功率不稳定，随时间变化较大；二是电网调度调峰、调频困难，电网友好度差，太阳能光伏并网发电系统目前广泛采用的组件安装设计方法，使得其发电输出功率是非常不稳定的，电功率值大小主要取决于太阳能电池组件表面所接收到的太阳辐照度值。由于地球自转并围绕太阳公转，地表上任何地点所接收到的太阳辐射强度会随着季度、节气的循环变化而变化；每一天中，自日出开始，太阳辐照度渐渐由小变大，到了正午时分左右最强，之后又逐渐减小，直至天黑。所以太阳能电池组件工作中发出的电功率也是随太阳光照度变化处在时刻变化之中。考虑到最大限度地接收太阳光，当前国内、国外太阳能光伏发电系统的光伏组件安装基本都是正面朝南呈倾角布置，其发电功率曲线呈现出开口向下的陡抛物线形状。随着太阳能光伏发电并网规模的日益增大，电网穿透率越来越高，光伏输出电功率的规律性、间歇性、波动性等发电特点，造成电力部门发电计划的制定和电力调度的困难等问题会越来越多，因此，设计在完全晴天或完全阴天时在一定的时间段内光伏电站发电功率能够近似恒定的输出的一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法，包括数据收集模块、测试仿真模块、调整安装模块和功率平衡模块，其特征在于：所述数据收集模块包括有光资源数据整理单元、光伏设备选型单元和光伏逆变发电单元；
所述数据收集模块与测试仿真模块步骤连接，所述测试仿真模块与调整安装模块步骤连接，所述功率平衡模块与调整安装模块步骤连接，所述光资源数据整理单元、光伏设备选型单元和光伏逆变发电单元分别与数据收集模块步骤连接。
根据上述技术方案，所述光伏逆变发电单元包括有逆变器单元和若干A、B二组光伏组件，所述双面光伏电池组件具有双面发电特性，所述光伏设备选型单元对光伏逆变发电单元所包含的若干A、B二组光伏组件和逆变器单元进行合理的组合与布置。
根据上述技术方案，所述测试仿真模块包括有仿真模拟单元和测试试验单元；
所述仿真模拟单元具有建模仿真功能，所述仿真模拟单元通过建模仿真软件对光伏逆变发电单元进行A、B二组光伏组件表面在各种不同倾角和方位角状态下所接收到的有效辐射值、对应的发电功率等数据进行连续的仿真模拟，获得结果；所述测试试验单元对当地地理位置区域的气象数据、每天的太阳能连续辐射数据、辐射量数据等基础太阳能资源数据进行掌握，所述测试试验单元对光伏逆变发电单元进行A、B二组光伏组件表面在各种不同倾角和方位角状态下所接收到的有效辐射值、对应的发电功率等参数进行连续的测试、分析、总结获得结果。
根据上述技术方案，所述A、B二组光伏组件的倾角和方位角以及所对应的近似恒定的发电功率曲线是全年某一天的近似恒定的功率曲线；
所述调整安装模块按代表年的每个月度或每个节气中代表某一天的辐射量数据和对应每个小时的辐射量数据值进行确定并对其照射到A、B二组光伏组件表面上的辐射量通过调整光伏组件的方位角和倾角进行调整修正，所述调整安装模块进行综合比较和修正，所述功率平衡模块综合确定一个光伏逆变发电单元的逆变器交流输出功率曲线或电站总的功率输出曲线近似恒定的出力曲线所对应的倾角和方位角，所述功率平衡模块和调整安装模块相互配合确定光伏组件的倾角和方位角作为最终的组件安装角度。
根据上述技术方案，所述一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法包括以下步骤：
S1、开始排布；
S2、通过当地太阳能辐射量等光资源数据、逆变器型号、光伏组件参数和数量进行数据收集及确定，并按逆变器单元对光伏组件阵列进行A、B分组；
S3、通过测试试验或仿真模拟，对光伏逆变发电单元输出功率曲线进行验证；
S4、同步调整A、B二组光伏阵列支架上的组件安装倾角和方位角；
S5、通过测试或仿真模拟，调整光伏逆变发电单元组件倾角和方位角，得出电站日输出功率曲线；
S6、计算出日输出功率曲线为近似恒定曲线，如果不是则重新进行S4步骤；
S7、上述步骤如果是，则按年/月/日分析功率曲线变化趋势，确定电站所有光伏方阵按A、B分组形成的最佳倾角和方位角；
S8、确定电站所有光伏方阵按A、B分组形成的最佳倾角和方位角；
S9、完成电站所有逆变发电单元光伏组件的排列布置及汇集，完成电源交流侧汇集、升压、送出等方案。
根据上述技术方案，所述步骤S2至S5中，采用主动平衡光伏组件接收太阳能辐射能量，使得光伏组件表面当太阳辐射强度达到一定值以后，全天能够均衡地接受太阳辐射能，得到光伏电站发电功率曲线保持恒定的状态的组件排布方法，削掉了部分太阳辐照度最强的中午时段辐射能量，重新调整分配了双面光伏组件正、反两侧面每天所接收到的太阳光有效辐射值，考虑到全天发电负荷的稳定，本发明方法会将中午发电峰值削去，增加早上和下午的发电功率，A、B二组功率叠加后的组合发电功率才可能呈现出在一定时间内近似恒定的功率曲线，最终形成能够输出稳定的发电功率曲线，改变了以往光伏发电天然随着太阳辐射值时刻变化而呈现抛物线状功率曲线。
根据上述技术方案，所述步骤S2至S9中，在修正光伏组件阵列发电功率曲线过程中，避开了中午辐射值最大的时刻，因此也避开了组件对应的辐射条件下的发电功率峰值，使得逆变器直流容配比大幅增加，逆变器早上和下午的负荷率会更高，每单台逆变器所接入的电池组件数量较目前的设计会增加很多，这主要取决于当地光照资源情况。逆变器直流容配比的确定：按前述方法在确定了最终的组件安装倾角和方位角后，找到代表年中当功率变为恒定输出时刻的全年中辐照度最大值时的那个辐照度值，然后在所选太阳能光伏电池组件的IV曲线中找到在这个辐照度下对应的组件电流值和发电功率值(这个电流值是该型号组件是在通过本发明方法进行光伏发电阵列辐射值平衡后所有接收到的全年可能出现的最大辐照度值，也是组件所能发出的最大发电电流值)，再参考所接入逆变器每个支路的电流限值以及逆变器功率器件内直流功率的限定值等参数，确定每个光伏逆变发电单元的组件的容配比，原则上是每台光伏逆变器所汇集接入的光伏组件在上述所接收的最大辐照度条件下的发电功率之和不大于逆变器功率器件容许的最大电流值。
根据上述技术方案，所述步骤S2至S5中，在确定了单台逆变器当日的比较恒定的负荷曲线所对应的光伏组件安装角度后，将光伏电站划分为分块发电的按照与逆变器容量和数量相同的若干个发电单元，在每个发电单元中，将每台逆变器直流侧所配置的A、B二组光伏组件按照等标称容量原则，电量汇集分别接入到同台逆变器内不同的MPPT汇线端。
根据上述技术方案，所述S5至S9中，考虑到一定区域内光伏发电功率的恒定输出与平衡，利用本发明所述方法，还可以把一定区域内的所有光伏发电站当作一个光伏发电站来进行发电功率的平衡，具体方法是，按照区域电站规模确定了光伏组件数量和逆变器数量后，将区域内的所有光伏组件阵列分成顷角相同而方位角对称的A组和B组总标称功率相同的光伏发电阵列，每组再按可接入容量分配到一定区域内的若干个光伏发电站中，将区域内的每个光伏发电站按照一个或多个发电单元来考虑，或者还可以将区域内的每个光伏发电站按照一定区域内光伏发电所划分的A组或B组光伏阵列下的发电单元来考虑。
根据上述技术方案，所述步骤S5至S9中，针对一个区域内的负荷平衡，由于负荷情况比较复杂，还可以利用本方法进行发电功率和用电负荷的平衡过程中，在某一时间段负荷较大难以平衡的情况下，还可以再增加一组光伏组件阵列，将该组光伏组件正面法线方向指向在该时间段内太阳所处的方位，以此来确定该组光伏组件倾角和方位角，该组光伏发电阵列的光伏容量按照太阳在该方位时的全年平均辐射值所对应的光伏组件发电功率值，按此功率值进行该组光伏组件容量的匹配。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置光伏电池组件的发电特征尤其是双面光伏电池组件正反面都能发电的特征，将光伏逆变器及其所汇集的光伏直流系统所构成的光伏逆变发电单元中所有光伏组件等容量划分成A、B两组倾角相同、方位角呈现出与正南方向对称的光伏组件阵列，通过改变光伏组件的安装方位角和倾角，来平衡光伏逆变发电单元内A、B二组电池组件表面所接收到的太阳光有效辐射值相加后维持在一种相对恒定之中，从而使得光伏逆变器的交流输出功率也保持相对恒定，这样就能够做到在每天完全晴天的条件下让光伏电站输出功率从每天从早上到下午的一个时间段内出现相对稳定的近似恒定的发电功率，进而改变了光伏发电站日输出功率曲线表现为抛物线状且功率很不稳定的发电状态。光伏电站恒定的输出功率有利于电网调度和电力调峰，改善电能质量，减弱光伏发电对电网备用旋转机组调峰的依赖性，减少电网为光伏发电配置的调峰机组容量和调峰机组运行时间，增加光伏发电在电网中的渗透率，有利于光伏产业的更大规模发展。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的步骤流程图；
图2是本发明的光伏基本发电单元示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法，包括数据收集模块、测试仿真模块、调整安装模块和功率平衡模块，其特征在于：数据收集模块包括有光资源数据整理单元、光伏设备选型单元和光伏逆变发电单元；
数据收集模块与测试仿真模块步骤连接，测试仿真模块与调整安装模块步骤连接，功率平衡模块与调整安装模块步骤连接，光资源数据整理单元、光伏设备选型单元和光伏逆变发电单元分别与数据收集模块步骤连接，不同的经度、纬度地区的太阳能资源是不同的，所观测到的太阳运行轨迹也是存在着差异。为了保证准确分析、测算，需要收集光伏发电站地理位置的太阳能辐照度、年/月/日/时太阳能辐射量等数据，保证数据真实完整。如果当地气象数据不完整，应开展当地光照资源数据实测工作，以获得准确数据；如果采用仿真模拟软件进行年/月/日/时发电功率分析，可使用目前国内外电站仿真模拟所使用的气象数据库数据，不同的光伏组件汇集到不同的逆变器内，接线方式、交流输出功率都会存在差异。这里，我们以一个逆变器及其所接入汇集的光伏组件方阵作为一个基本的输出电功率平衡单元。因此，分析前要确定好所使用的逆变器型号、光伏组件型号、数量等。
光伏逆变发电单元包括有逆变器和若干A、B二组光伏组件，双面光伏电池组件具有双面发电特性，光伏设备选型单元对光伏逆变发电单元所包含的若干A、B二组光伏组件接入到逆变器进行合理的组合与布置，以光伏逆变器及其所汇集的光伏组件作为基本发电单元，将光伏组件等容量地分成与正南方向对称的倾角相同但方位角相反的A、B二组光伏阵列(A组电池组件正面朝东偏南向，正面接收太阳在东边时的辐射量；B组电池组件正面朝西偏南向，正面接收太阳在西边时的辐射量)，以保证A组光伏方阵每天早上日出后随着太阳辐照度的增加使A组光伏方阵的发电功率快速增加到一定值；中午过后太阳偏西方向时，B组电池组件发电功率随着接收到的太阳辐照度的增加发电功率开始增加，此间A组光伏方阵的发电功率逐渐减小，直到下午辐照度降低到一定值时逆变器功率仍能保持较为稳定的值；A组和B组的光伏阵列随着太阳自东向西位置变化和辐照度由小到大再由大变小的变化过程中，A、B二组光伏组件阵列的发电功率叠加后从早上至下午始终保持近似恒定的功率曲线，由于双面光伏电池组件具有双面发电的特性，采用双面光伏组件进行发电功率平衡能明显突出组件背面的发电增益，功率平衡效果尤其突出。按照前述光伏逆变发电单元中A、B二组光伏组件阵列布置，在天气晴朗的条件下，A组光伏方阵每天早上日出后随着太阳高度和辐照度的增加使A组光伏方阵的发电功率快速增加，同时B组光伏方阵组件背面会接收到一定量的太阳直射辐射而发电；中午过后太阳偏西方向时，B组电池组件正面发电功率随着接收到的太阳辐照度的增加发电功率开始增加，而其背面的发电功率逐渐减小，此间A组光伏方阵的正面发电功率逐渐减小，但其背面会接收到逐渐增多的太阳能直射辐射而发出电功率；直到下午太阳高度和辐照度降低到一个值后(这个值的大小与组件安装倾角和方位角有关，还与当地辐照度有关)，A、B光伏组件的发电功率迅速降低。对光伏组件方阵而言，产生这种变化的主要原因是每天地球运转过程中太阳高度和方位随着时间的变化，引起不同方向的太阳能直射辐射值变化。极端情况下，当光伏组件正面垂直正东布置，即倾角为90°，方位角为-90°时，光伏组件接收到的太阳能有效辐射表现出上午出现功率最大值，当光伏组件正面垂直正西布置，即倾角为90°，方位角为90°时，光伏组件接收到的太阳能有效辐射表现出下午出现功率最大值，当光伏组件正面水平正南布置，即倾角为0°，方位角为0°时，光伏组件接收到的太阳能有效辐射表现出每天正午出现功率最大值，当把组件正面朝东、西向布置的光伏组件全天的发电功率曲线叠加起来，就会出现叠加后的发电功率曲线成为大致呈梯形状的曲线，如果对东、西向布置的光伏组件的倾角和方位角进行调整，那会总能找到一个合适的角度，使得东、西向布置的光伏组件所接收到的太阳能有效辐射值或发电功率进行叠加后，全天发电功率曲线随时间呈现出较为恒定的曲线，通过对双面组件构成的光伏逆变发电单元A、B两组组件阵列的方位角和倾角进行调整到合理的位置后，平衡分配A、B二组双面光伏组件正、反两面所接收到的太阳光有效辐射值，A组和B组的光伏电池组件方阵随着太阳自东向西位置的变化和辐照度由小到大再由大变小的变化过程中，A、B二组光伏组件阵列的发电功率叠加后产生的日发电功率输出曲线在一定时间内能够保持较为恒定的功率值，功率稳定性更好，经济性较高。
测试仿真模块包括有仿真模拟单元或测试试验单元；
仿真模拟单元具有建模仿真功能，仿真模拟单元通过建模仿真软件对光伏逆变发电单元进行A、B二组光伏组件表面在各种不同倾角和方位角状态下所接收到的有效辐射值、对应的发电功率等数据进行连续的仿真模拟，获得结果；测试试验单元对当地地理位置区域的气象数据、每天的太阳能连续辐射数据、辐射量数据等基础太阳能资源数据进行掌握，测试试验单元对光伏逆变发电单元进行A、B二组光伏组件表面在各种不同倾角和方位角状态下所接收到的有效辐射值、对应的发电功率等参数进行连续的测试、分析、总结，获得结果，光伏逆变发电单元输出功率曲线的平衡，可以通过仿真模拟或现场测试试验等方法，仿真模拟方法，依据获取的当地代表年光照资源数据对光伏逆变发电单元进行建模仿真。将逆变器所汇集的A、B二组光伏组件的安装倾角和方位角设定为变量，A、B二组光伏组件的倾角从0°—90°间变化，A组光伏组件的方位角从0°—-90°间变化、B组光伏组件的方位角从0°—+90°间变化，方位角设定为顺时针转动为正，逆时针转动为负。具体方法为：按照5-10°的角度变化量，从小到大(即从0°—90°)依次设定一个A、B组组件的倾角值；然后，A、B两组光伏组件的方位角同时按照5-10°的角度变化量，即A组光伏组件从0°—-90°、B组光伏组件从0°—90°同时变化，每变化一个角度值进行一次本光伏逆变发电单元的年/月/日/时的辐射量、发电量的仿真模拟，其结果即是A、B二组光伏组件辐射量、发电量在一个相同倾角值下相对应A、B组件的一个方位角与正南方向对称的角度值下的叠加后的辐射量、发电量的仿真模拟，再次变化A、B光伏阵列组件一个倾角值，再次进行A、B两组光伏组件的方位角同时按照5-10°的角度变化量，即A组光伏组件从0°—-90°、B组光伏组件从0°—90°同时对称变化，每变化一个值进行一次本光伏逆变发电单元的年/月/日/时的辐射量、发电量的仿真模拟，依此类推，最终找到一个光伏逆变发电单元在全天从上午到下午一段时间内所接收到的太阳辐射能相叠加后的总辐射能基本保持稳定，找出全天内A、B二组组件阵列的发电负荷叠加后总的输出功率曲线类似梯形的组合曲线且输出功率恒定，此时逆变器的交流输出功率曲线为近似恒定的出力曲线，这时的倾角和方位角，经比较后确定最终最佳倾角和方位角，通过建模仿真手段对A、B两组光伏组件在全天从上午到下午一段时间内所接收到的太阳辐射能相叠加后的总辐射能基本保持稳定状态下的组件安装倾角和方位角后，还要核对光电转换过程中一些损失进行分析及修正后得到光伏逆变发电单元的日发电功率曲线，此时逆变器的交流输出功率曲线为近似恒定的出力曲线，经分析比较后确定最终最佳倾角和方位角，如果对太阳能辐射特性、光伏组件的发电特性、光伏系统发电特性以及当地气象特征等非常熟悉，可以不使用光伏建模仿真软件，通过对当地地理位置区域的气象数据、每天的太阳能连续辐射数据、代表年/月/日/时的辐射量数据等基础太阳能资源数据的掌握，依照图2示意图，对光伏逆变发电单元进行A、B二组光伏组件表面在各种不同倾角和方位角状态下所接收到的有效辐射值、对应的发电功率等参数进行连续的测试、分析、总结，进而获得结果。测试中需要不断地调整A、B组光伏组件的倾角和方位角，以平衡A、B二组光伏组件表面接收到的太阳能有效辐射值叠加后近似为恒定值，最终得到光伏逆变发电单元的输出功率曲线近似恒定。这需要很丰富的现场经验，且数据分析量较大。具体方法为：可根据现场经验，预估一个能够获得功率近似恒定的光伏组件安装角度范围，得到一组A、B光伏组件倾角和方位角的上限值和一组下限值。在上、下限范围内同步调整光伏组件的倾角和方位角，测试对应的输出功率值，绘制A、B二组光伏组件在各种不同倾角下的A、B组件方位角以正南方向对称地变化下的多组全天功率叠加曲线，通过连续不断地测试、总结，最终找到当天光伏逆变发电单元输出功率曲线近似恒定的功率曲线，此时所对应的一组倾角和方位角就是当天环境下的光伏组件输出功率恒定的最佳角度，由于各地域经度、纬度有差异，太阳运行轨迹不同，不同地域的电站最终确定的组件安装倾角和方位角不同；发电功率值也不同，主要取决于当地光照资源情况。
A、B二组光伏组件的倾角和方位角以及所对应的近似恒定的发电功率曲线是全年某一天的近似恒定的功率曲线；
调整安装模块按代表年的每个月度或每个节气中代表某一天的辐射量数据和对应每个小时的辐射量数据值进行确定并对其照射到A、B二组光伏组件表面上的辐射量通过调整光伏组件的方位角和倾角进行调整修正，调整安装模块进行综合比较和修正，功率平衡模块综合确定一个光伏逆变发电单元的逆变器交流输出功率曲线或电站总的功率输出曲线近似恒定的出力曲线所对应的倾角和方位角，功率平衡模块和调整安装模块相互配合确定光伏组件的倾角和方位角作为最终的组件安装角度，通过上述方法得到的A、B二组光伏组件的倾角和方位角，以及所对应的近似恒定的发电功率曲线，可以是全年任何一天的功率曲线。由于太阳在全年内每一天的运行轨迹都不一样，导致每一天形成的A、B二组光伏阵列的发电负荷叠加后的功率曲线都会存在差异，夏至时与冬至时的偏差最大。如果每天去调整光伏阵列的倾角和方位角是不现实的，解决的方法是：先根据代表年的总辐射量数据和对应每个小时的总辐射量数据值，进行全年的发电功率叠加后的功率曲线的平衡，找到光伏逆变发电单元总发电功率曲线在代表年全年波动最小的近似恒定的组件的倾角和方位角；再按每个月度或节气的辐射量数据和对应每个小时的辐射量数据值，进行调整修正，得到每个月度或每个节气期间的A、B二组组件阵列的发电负荷叠加后总的输出功率曲线近似恒定的组合曲线所对应的倾角和方位角；接下来再按每一天的辐射量数据和对应每小时的辐射量数据值，进行调整修正，得到每天中A、B二组光伏组件阵列的全天发电负荷叠加后总的输出功率曲线近似恒定的曲线，找到对应的倾角和方位角；最后进行综合比较和修正，考虑每个节气中阴天、雨天的情况，当地电力负荷特点，当地环境、温度、雾霾等对发电量的影响，以及光伏汇集过程中的各类影响，等等，综合确定一个光伏逆变发电单元的逆变器交流输出功率曲线或电站总的功率输出曲线近似恒定的出力曲线所对应的倾角和方位角，由此确定的保证全年的负荷比较稳定、恒定的光伏组件的倾角和方位角作为最终的组件安装角度，采用本发明方法对光伏方阵组件所接收到的太阳能辐射量进行仿真模拟，最终输出的光伏电站总发电功率曲线图。考虑到尊重数据、尊重成果，图形未做任何修正。实际运用中，还应考虑到当地环境、气象等情况，以及当地辐射代表年数据的偏差，最好能够依据现场实际测试数据和采用的系统集成性能数据进行光伏阵列排布。
一种基于发电功率恒定的光伏组件排布方法包括以下步骤：
S1、开始排布；
S2、通过当地太阳能辐射量等光资源数据、逆变器型号、光伏组件参数和数量进行数据收集及确定，并按逆变器单元对光伏组件阵列进行A、B分组；
S3、通过测试试验或仿真模拟，对光伏逆变发电单元输出功率曲线进行验证；
S4、同步调整A、B二组光伏阵列支架上的组件安装倾角和方位角；
S5、通过测试或仿真模拟，调整光伏逆变发电单元组件倾角和方位角，得出电站日输出功率曲线；
S6、计算出日输出功率曲线为近似恒定曲线，如果不是则重新进行S4步骤；
S7、上述步骤如果是，则按年/月/日分析功率曲线变化趋势，确定电站所有光伏方阵按A、B分组形成的最佳倾角和方位角；
S8、确定电站所有光伏方阵按A、B分组形成的最佳倾角和方位角；
S9、完成电站所有逆变发电单元光伏组件的排列布置及汇集，完成电源交流侧汇集、升压、送出等方案。
步骤S2至S5中，采用主动平衡光伏组件接收太阳能辐射能量，使得光伏组件表面当太阳辐射强度达到一定值以后，全天能够均衡地接受太阳辐射能，得到光伏电站发电功率曲线保持恒定的状态的组件排布方法，削掉了部分太阳辐照度最强的中午时段辐射能量，重新调整分配了双面光伏组件正、反两侧面每天所接收到的太阳光有效辐射值，考虑到全天发电负荷的稳定，本发明方法会将中午发电峰值削去，增加早上和下午的发电功率，A、B二组功率叠加后的组合发电功率才可能呈现出在一定时间内近似恒定的功率曲线，最终形成能够输出稳定的发电功率曲线，改变了以往光伏发电天然随着太阳辐射值时刻变化而呈现抛物线状功率曲线；
步骤S2至S9中，在修正光伏组件阵列发电功率曲线过程中，避开了中午辐射值最大的时刻，因此也避开了组件对应的辐射条件下的发电功率峰值，使得逆变器直流容配比大幅增加，逆变器早上和下午的负荷率会更高，每单台逆变器所接入的电池组件数量较目前的设计会增加很多，这主要取决于当地光照资源情况。逆变器直流容配比的确定：按前述方法在确定了最终的组件安装倾角和方位角后，找到代表年中当功率变为恒定输出时刻的全年中辐照度最大值时的那个辐照度值，然后在所选太阳能光伏电池组件的IV曲线中找到在这个辐照度下对应的组件电流值和发电功率值(这个电流值是该型号组件是在通过本发明方法进行光伏发电阵列辐射值平衡后所有接收到的全年可能出现的最大辐照度值，也是组件所能发出的最大发电电流值)，再参考所接入逆变器每个支路的电流限值以及逆变器功率器件内直流功率的限定值等参数，确定每个光伏逆变发电单元的组件的容配比，原则上是每台光伏逆变器所汇集接入的光伏组件在上述所接收的最大辐照度条件下的发电功率之和不大于逆变器功率器件容许的最大电流值；
步骤S2至S5中，在确定了单台逆变器当日的比较恒定的负荷曲线所对应的光伏组件安装角度后，将光伏电站划分为分块发电的按照与逆变器容量和数量相同的若干个发电单元，在每个发电单元中，将每台逆变器直流侧所配置的A、B二组光伏组件按照等容量原则，电量汇集分别接入到同台逆变器内不同的MPPT汇线端；
S5至S9中，考虑到一定区域内光伏发电功率的恒定输出与平衡，利用本发明方法，还可以把一定区域内的所有光伏发电站当作一个光伏发电站来进行发电功率的平衡，具体方法是，按照区域电站规模确定了光伏组件数量和逆变器数量后，将区域内的所有光伏组件阵列分成顷角相同而方位角对称的A组和B组总功率相同的光伏发电阵列，每组再按可接入容量分配到一定区域内的若干个光伏发电站中，将区域内的每个光伏发电站按照一个或多个发电单元来考虑，或者还可以将区域内的每个光伏发电站按照一定区域内光伏发电所划分的A组或B组光伏阵列下的发电单元来考虑；
步骤S5至S9中，针对一个区域内的负荷平衡，由于负荷情况比较复杂，还可以利用本方法进行发电功率和用电负荷的平衡过程中，在某一时间段负荷较大难以平衡的情况下，还可以再增加一组光伏组件阵列，将该组光伏组件正面法线方向指向在该时间段内太阳所处的方位，以此来确定该组光伏组件倾角和方位角，该组光伏发电阵列的光伏容量按照太阳在该方位时的全年平均辐射值所对应的光伏组件发电功率值，按此功率值进行该组光伏组件容量的匹配。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于发电功率恒定的光伏电站组件排布方法，包括数据收集模块、测试仿真模块、调整安装模块和功率计算模块，其特征在于：所述数据收集模块包括有等光资源数据单元、逆变器单元、光伏组件参数单元和光伏组件分组单元；
所述数据收集模块与仿真模拟模块电连接，所述测试仿真模块与调整安装模块电连接，所述功率计算模块与调整安装模块电连接，所述等光资源数据单元、逆变器单元、光伏组件参数单元和光伏组件分组单元分别与数据收集模块电连接；
所述光伏组件分组单元包括有A、B二组光伏阵列，所述逆变器单元汇集有基本发电单元，所述A、B二组光伏阵列包括有若干双面光伏电池，若干所述双面光伏电池组成双面光祖电池组件，所述双面光伏电池组件具有双面发电特性；
所述测试仿真模块包括有仿真模拟单元和测试试验单元，所述仿真模拟单元和测试试验单元并联连接；
所述仿真模拟单元通过等光资源数据单元获取数据，所述等光资源数据单元对光伏发电单元进行建模仿真，所述测试试验单元对当地地理位置区域的气象数据、辐射量数据进行掌握，所述测试试验单元对光伏发电单元进行A、B二组光伏组件表面在各种不同倾角和方位角状态下所接收到的有效辐射值、对应的发电功率参数进行连续的测试、分析、总结获得结果；
所述A、B二组光伏组件的倾角和方位角以及所对应的近似恒定的发电功率曲线是全年某一天的功率曲线也是全年一个总的平衡功率曲线；
所述调整安装模块按每个月度或节气的辐射量数据和对应每个小时的辐射量数据值进行调整修正，所述调整安装模块进行综合比较和修正，所述功率计算模块综合确定一个光伏发电单元的逆变器交流输出功率曲线或电站总的功率输出曲线近似恒定的出力曲线所对应的倾角和方位角，所述功率计算模块和调整安装模块相互配合确定光伏组件的倾角和方位角作为最终的组件安装角度；
所述一种基于发电功率恒定的光伏电站组件排布方法包括以下步骤：
S1、开始排布；
S2、通过当地太阳能辐射量等光资源数据、逆变器型号、光伏组件参数、数量进行数据收集，并按逆变器单元对光伏组件阵列进行A、B分组；
S3、光伏发电单元输出功率曲线平衡后，进行测试试验或仿真模拟；
S4、同步调整A、B二组光伏阵列支架上的组件安装倾角和方位角；
S5、通过测试或仿真模拟，调整光伏发电单元组件倾角和方位角，得出电站日输出功率曲线；
S6、计算出日输出功率曲线为近似恒定曲线，如果不是则重新进行S4步骤；
S7、上述步骤如果是，则按年/月/日分析功率曲线变化趋势，确定电站所有光伏方阵按A、B分组形成的最佳倾角和方位角；
S8、确定电站所有光伏方阵按A、B分组形成的最佳倾角和方位角；
S9、完成电站所有逆变发电单元光伏组件的排列布置及汇集，完成电源交流侧汇集、升压、送出方案；
所述步骤S2至S5中，采用主动平衡光伏组件接收太阳能辐射能量，使得光伏组件表面当太阳辐射强度达到一定值以后，全天能够均衡地接受太阳辐射能，得到光伏电站发电功率曲线保持恒定的状态的组件排布方法，削掉了部分太阳辐照度最强的中午时段辐射能量，重新调整分配了双面光伏组件正、反两侧面每天所接收到的太阳光有效辐射值，考虑到全天发电负荷的稳定，会将中午发电峰值削去，增加早上和下午的发电功率，A、B二组功率叠加后的组合发电功率才可能呈现出在一定时间内近似恒定的功率曲线，最终形成能够输出稳定的发电功率曲线，改变了以往光伏发电天然随着太阳辐射值时刻变化而呈现抛物线状功率曲线。
2.根据权利要求1所述的一种基于发电功率恒定的光伏电站组件排布方法，其特征在于：所述步骤S2至S9中，在修正光伏组件阵列发电功率曲线过程中，避开了中午辐射值最大的时刻，因此也避开了组件对应的辐射条件下的发电功率峰值，使得逆变器直流容配比大幅增加，逆变器早上和下午的负荷率会更高，每单台逆变器所接入的电池组件数量较目前的设计会增加很多，这主要取决于当地光照资源情况，逆变器直流侧容配比的确定：按前述方法在确定了最终的组件安装倾角和方位角后，找到代表年中当功率变为恒定输出时刻的全年中辐照度最大值时的那个辐照度值，然后在所选太阳能光伏电池组件的IV曲线中找到在这个辐照度下对应的组件电流值和发电功率值， 这个电流值是该型号组件是在通过光伏发电阵列辐射值平衡后所有接收到的全年可能出现的最大辐照度值，也是组件所能发出的最大发电电流值，再参考所接入逆变器每个支路的电流限值以及逆变器功率器件内直流功率的限定值参数，确定每个光伏发电单元的组件的容配比，原则上是每台光伏逆变器所汇集接入的光伏组件在上述所接收的最大辐照度条件下的发电功率之和不大于逆变器功率器件容许的最大电流值。
3.根据权利要求2所述的一种基于发电功率恒定的光伏电站组件排布方法，其特征在于：所述步骤S2至S5中，在确定了单台逆变器当日的比较恒定的负荷曲线所对应的光伏组件安装角度后，将光伏电站划分为分块发电的按照与逆变器容量和数量相同的若干个发电单元，在每个发电单元中，将每台逆变器直流侧所配置的A、B二组光伏组件按照等容量原则，电量汇集分别接入到同台逆变器内不同的MPPT汇线端。
4.根据权利要求3所述的一种基于发电功率恒定的光伏电站组件排布方法，其特征在于：所述S5至S9中，考虑到一定区域内光伏发电功率的恒定输出与平衡，还可以把一定区域内的所有光伏发电站当作一个光伏发电站来进行发电功率的平衡，具体方法是，按照区域电站规模确定了光伏组件数量和逆变器数量后，将区域内的所有光伏组件阵列分成顷角相同而方位角对称的A组和B组总功率相同的光伏发电阵列，每组再按可接入容量分配到一定区域内的若干个光伏发电站中，将区域内的每个光伏发电站按照一个或多个发电单元来考虑，或者还可以将区域内的每个光伏发电站按照一定区域内光伏发电所划分的A组或B组光伏阵列下的发电单元来考虑。
5.根据权利要求4所述的一种基于发电功率恒定的光伏电站组件排布方法，其特征在于：所述步骤S5至S9中，针对一个区域内的负荷平衡，由于负荷情况比较复杂，还可以利用本方法进行发电功率和用电负荷的平衡过程中，在某一时间段负荷较大难以平衡的情况下，还可以再增加一组光伏组件阵列，将该组光伏组件正面法线方向指向在该时间段内太阳所处的方位，以此来确定该组光伏组件倾角和方位角，该组光伏发电阵列的光伏容量按照太阳在该方位时的全年平均辐射值所对应的光伏组件发电功率值，按此功率值进行该组光伏组件容量的匹配。
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