[发明专利]一种气象相关的光伏组件工作温度预测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏组件温度预测发电技术领域，具体涉及一种气象相关的光伏组件工作温度预测的方法。

背景技术

太阳能光伏发电是利用太阳能电池的光伏效应将太阳辐射能直接转换为电能的一种发电形式。现阶段，太阳能的推广应用日益呈现方兴未艾的世界潮流，太阳能产业成为全球蓬勃兴起的新能源产业之一。开发利用清洁、安全、环保的太阳能成为人类社会缓解日益加剧的能源短缺的共同选择和治理严峻环境污染的有生力量。电网的稳定运行需要在供需双方之间保持一定的平衡，即根据用户的消耗变化，预先安排火电、水电等发电机组的开启和关停，从而相应地调整供应的总功率。由于光伏发电受天气的影响较大，且不能像火电及水电一样自由控制，所以光伏电站发电的输出功率具有剧烈变化及间歇性等特点。由此，光伏电站并入电网必将对电网的平衡产生巨大影响。

1)调峰问题。随着天气的变化，光伏电站的输出功率剧烈变化，严重影响电网的调峰；

2)电网稳定问题。在电网发生大扰动时，光伏电站由于不具备低电压穿越能力，容易退出运行从而对电网带来二次冲击，影响电网的暂态稳定性；所以对光伏电站输出功率进行有效监测和预测，把光伏电站输出功率纳入电网的发电计划编制，并参与实时调度，是保证电网稳定经济运行的重要措施之一。从而能够实施发电运行自动控制，实现多元电源联合调度。

太阳能光伏发电功率预测的研究起步较晚。德国、丹麦、日本、美国、法国和加拿大等国均进行过相关研究。主要是在全国范围设立太阳能资源监测点，收集太阳能资源数据，并建立光伏发电功率预测模型，预测全国范围光伏发电出力的时空分布。国外虽然已经开展了太阳能资源布点监测和光伏电站功率预测系统的相关研究，但仍然属于起步阶段，目前还没有成熟的光伏电站功率预测系统方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气象相关的光伏组件工作温度预测的方法，能够采集实时天气数据信息和电信息来预测光伏组件的工作温度，提高了光伏电站发电预测精度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种气象相关的光伏组件工作温度预测的方法，建立光伏组件工作温度与环境温度、辐射强度和风速的非线性模型。

根据能量守恒定律得到含参数的方程，再通过数据分析得到参数的值。

根据大量数据通过数理统计的方法进行线性拟合，最终得到线性模型。

对于线性模型：

PV电池的工作温度的最简单的显式公式表示随环境温度和入射太阳辐射强度的变化

这种线性表达仅适用于无电负载和无风，尺寸参数k，称为罗斯系数，它等于比率，也就是说，它是（）对的斜率。

如下显式方程

这些方程都可以写成

其中A,B,C是系数。或者在无风地区，可以简化为

因此可以使用最小二乘法对大量数据进行线性回归分析。从而直接得出工作温度的显式方程。

对于非线性模型：

由能量守恒定律，在单位面积的光伏组件上

分离工作温度到等式右边

当光伏组件运行于开路工况时，，则有

以下标0代表光伏电池板在标称工作条件下（NOCT）并且工作在开路状态，以代表，上式可以改写为

在实际运行时，光伏逆变器总是在最大功率跟踪，于是

此时，

联立即可得到和的表达式

因此只需测量开路且工作在NCOT状态下的板温和环温，一系列辐射强度、板温、环温和光伏组件效率即可得到和的值。实际实验时可以不在NCOT状态记录开路时的数据。通过实验数据可以拟合关于辐射强度的回归方程。散热系数就复杂一些。它还与风速有关，还需要拟合风速和散热系数的方程。

固定实验平台的设计如下：