[發明專利]一種云層對地面光伏電站的遮擋模型建立方法

在審

• 申請號: 201610509099.7
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107563903A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 王勃;劉純;馮雙磊;趙艷青;王錚;車建峰;靳雙龍;胡菊;楊紅英;張菲;馬振強;姜文玲;宋宗鵬
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;國網甘肅省電力公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;H02S10/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及光伏發配電技術領域，具體涉及一種云層對地面光伏電站的遮擋模型建立方法。

背景技術

光伏電站，是指一種利用太陽光能、采用特殊材料諸如晶硅板、逆變器等電子元件組成的發電體系，與電網相連并向電網輸送電力的光伏發電系統。光伏電站是目前屬于世界各國鼓勵力度最大的綠色電力開發能源項目。其可以分為帶蓄電池的獨立發電系統和不帶蓄電池的并網發電系統。太陽能發電分為光熱發電和光伏發電?，F時期進入商業化的太陽能電能，指的就是太陽能光伏發電。

光伏發電產品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源；二是太陽能日用電子產品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等；三是并網發電，這在發達國家已經大面積推廣實施。

隨著近年來大規模光伏電站接入電網，光伏功率的隨機性和波動性對電網安全穩定和經濟運行造成影響，對光伏影響因素的研究日益受到重視。光伏功率的決定因素是太陽輻照度，在輻照度的眾多影響要素中，云對輻照度的影響最顯著、動態性最強，因而需要構建一種云層對地面光伏電站的遮擋模型。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種云層對地面光伏電站的遮擋模型建立方法，地面輻照度是光伏電站輸出功率變化的最最主要因素之一，它的不確定性直接導致輸出功率的隨機性和波動性。而云層遮擋是引起輻照強度變化的關鍵。構建光伏電站位置、云團位置、太陽位置空間模型，實現云層投影與地面光伏電站空間關系的準確描述，為云層遮擋下的光伏電站功率預測奠定基礎。

實現上述目的所采用的解決方案為：

一種云層對地面光伏電站的遮擋模型建立方法，所述建立方法包括：

(1)計算太陽方位并確定太陽光與光伏陣列入射關系；

(2)計算光伏電站、云團、太陽的空間位置關系；

(3)建立云層對地面光伏電站的遮擋模型。

優選的，所述步驟(1)包括：

(1-1)以光伏電站為軸心，以光伏電站的北方向為起始點，按順時針方向旋轉，測量出太陽方位角β；

(1-2)測量太陽光線與地面之間的夾角既太陽高度角α，太陽高度角α與太陽天頂角θ_Z是互補的，太陽高度角α正弦表達式為：

sinα＝cosθ_z＝sinδsinφ+cosδcosφcosω

式中：ω為時角，δ為赤緯角，φ為緯度；

(1-3)對于與水平面有傾角的光伏陣列，太陽入射角θ_i為太陽入射線和傾斜面法線之間的夾角，其大小隨著太陽位置的變化而變化，太陽入射角θ_i余弦值計算公式為：

cosθ_i＝cosβsinδsinφ+cosβcosφcosδcosω+sinβsinγcosδsinω

+sinβsinφcosδcosωcosγ-sinβcosγsinδcosδ

其中：β為光伏陣列板的傾斜角，γ為光伏陣列板的方位角。

優選的，所述步驟(2)包括：

記太陽高度角為α，云層高度為H，則云層對觀測點形成遮擋對應的地面投影距離R為：

R＝H×cot(α)。

優選的，所述步驟(3)包括：以云團中某一點P為對象，設P在地面的投影為P′，P′相對于P的偏移量計算公式如下：

Δx＝-z×tan(θ_Z)×sinβ

Δy＝-z×tan(θ_Z)×cosβ

z：云團中P點到地面的垂直距離；

θ_Z：太陽天頂角；

Δx：陰影P′相對于P偏移量的東西向分量，向東為正；

Δy：陰影P′相對于P偏移量的南北向分量，向北為正；

計算云的投影位置，公式如下：

x₁＝x₀+Δx＝x₀-z×tan(θ_Z)×sinβ

y₁＝y₀+Δy＝y₀-z×tan(θ_Z)×cosβ

式中x₀、y₀為云團中P點的坐標位置，x₁、y₁為云團投影中P′點的坐標位置。

與最接近的現有技術相比，本發明的技術方案具有以下有益效果：