[發明專利]一種多朝向太陽輻射檢測裝置及輻射分析系統

在審

• 申請號: 202310642254.2
• 申請日: 2023-06-01
• 公開（公告）號: CN116659661A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 林晨星;盧育發;廣善炘;宋偉龍
• 申請（專利權）人: 安徽天柱綠色能源科技有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01K13/00;G01C9/00
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司 34102
• 代理人: 王琪;顏曉玲

本發明公開了一種多朝向太陽輻射檢測裝置及輻射分析系統，多朝向太陽輻射檢測裝置包括有控制模組和太陽輻射測量模組，太陽輻射測量模組采集光伏電池片的光伏電流，控制模組將光伏電流轉換成太陽輻射強度，多朝向太陽輻射檢測裝置結構簡單，體積小，易于安裝。多朝向太陽輻射分析系統包括有主機和多個與主機通訊連接的多朝向太陽輻射檢測裝置，其中一個多朝向太陽輻射檢測裝置作為參考分機，其余的多朝向太陽輻射檢測裝置作為作業分機。多朝向太陽輻射分析系統對采集的不同角度太陽輻射數據進行分析，得到傾角修正系數，從而對水平設置的太陽輻射監測站檢測的數據進行調整計算，得到太陽輻射監測站位于不同安裝角度的檢測數據。

技術領域

本發明涉及太陽輻射檢測設備技術領域，具體是一種多朝向太陽輻射檢測裝置及輻射分析系統。

背景技術

隨著光伏能源的蓬勃發展，國內不斷的在城鎮地區開發和建設分布式光伏發電站；為了能夠最大化的布局和落實光伏電站的總裝機容量，這些電站選擇安裝在各種不同的位置和使用場景，其中包括：公共建筑物水泥平頂屋面，工業鋼構廠房彩鋼瓦屋面，公共建筑物立面墻，工業鋼構廠房立面墻，停車場遮陽棚，廊道頂棚，路面，水泥廠、化工廠、玻璃廠等鋼構設施的立面，外表面和頂棚等等，種類五花八門，朝向各異。

然而，隨著工程項目的逐個落地、建設、竣工和并網后，這些光伏發電站的后期運營，發電量績效和考核工作則面臨了大量的技術問題。其中一個最大的問題是：無法客觀的、公平的去量化各個地區的發電站、特別是各個地區不同朝向的光伏發電方陣的年度綜合發電效率；其核心原因是，太陽輻射強度和太陽輻射量在不同時間、不同地理位置和不同朝向都是不一樣的，因此無法對各個電站及其各個逆變器的發電量進行應發電量的判定。

業內對于大型集中式地面電站的標準操作方式是在每10MW的光伏方陣內配備一套太陽輻射監測站以便計量該電站方陣的實際太陽總輻射接收量，進而可以客觀的計算電站的年度綜合發電效率，對光伏電站年度發電指標進行考核。

然而，對于分布式電站而言，由于電站的裝機容量相對較小，目前并沒有規范要求給這些分布式光伏電站配備太陽輻射監測站。同時，上述這些分布式光伏電站跟集中式地面電站存在著較大差異——發電面朝向的多元性。集中式地面電站的朝向一般為1個朝向，而分布式光伏電站的朝向種類數量，特別是BIPV電站，可達3～5個(常見的有：東立面、西立面、南立面、傾角朝南、傾角朝北、傾角朝東和傾角朝西,一般的組合是立面墻3種朝向加上屋面2種朝向)。有些建筑物的朝向不是朝著正南北方向的，而是偏離正南北一些角度，比如說偏離16°、偏離45°等；有些建筑物的屋面有不同的坡度，比如彩鋼瓦屋面坡度3.5°，磚瓦屋面坡度25°；有些建筑物的屋面由于周邊物體投影遮擋的原因，光伏發電組件需要進行朝向偏移的安裝。另一方面，因為在城鎮區域內的建筑物高矮不一，所以在這些建筑物位置上所接收到的太陽輻射量無法采用各向同性的一般太陽輻射模型來計算，比如說Perez模型，否則可能會出現較大的偏差。

圖1給出了在一個平面上所能接受到的太陽輻射標準模型，包含了Perez模型的核心思想，在這模型中設置了兩個相同面積的正方形的太陽輻射接收面1.01，其平面長度為L1.02，其中一個的法線朝向天頂1.04，既水平面安裝，另一個傾斜安裝，且與水平面之間形成角度為θ1.03的夾角。假設傾角安裝的接收面1.01的法線剛好朝向太陽1.05，則兩個接收面1.01能接收到的總太陽輻射來源可以如下分解：

(i)水平面的太陽輻射來源＝直接太陽輻射1.06+天空太陽漫輻射1.07+來自地面1.09的地面漫輻射1.10+地平線漫輻射1.08；

(ii)傾角面的太陽輻射來源＝(直接太陽輻射1.06)×cos(θ)+(天空太陽漫輻射1.07)×(π-θ)/π+(地平線漫輻射1.08)/2；

其中的漫輻射均作了各向同性的假設。