一种太阳能光伏发电站的设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能光伏发电站的设计方法及系统。本发明专利技术方法包括步骤：S1、分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计；S2、根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算；S3、根据步骤S1和步骤S2的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算；S4、根据步骤S3所得的光伏阵列排布优化计算结果进行光伏发电站电缆设计、阵列排布与场地平面设计。本发明专利技术系统与上述方法对应。本发明专利技术能够显著减少光伏电站设计计算量，减小计算错误的概率，本发明专利技术基于Excel软件运行，计算操作简单，成本低廉，直观易学，易于推广。

Design method and system of a solar photovoltaic power station

The invention discloses a design method and a system for a solar photovoltaic power station. The method of the invention comprises the steps of: S1, analysis of solar energy resources power station location, conversion calculation and optimization design of PV module tilted radiation level - S2, monthly; determine the PV module and inverter technology index according to the design requirements, and the number of PV modules series parallel optimization; S3 according to the design, steps S1 and S2 calculation results to determine the arrangement of PV modules and photovoltaic arrays arranged to optimize the calculation; S4, according to the optimization results of the photovoltaic power station cable design, plane design of photovoltaic array arrangement and field array obtained by step S3. The invention system corresponds to the above method. The invention can significantly reduce the design calculation amount of photovoltaic power station and reduce the probability of calculation errors. The operation of the invention is based on Excel software, and the calculation operation is simple, and the cost is low. It is intuitive and easy to learn and easy to popularize.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能光伏发电站的设计方法及系统
本专利技术属于光伏
，尤其涉及一种太阳能光伏发电站的设计方法及系统。
技术介绍
太阳能光伏发电对缓解能源危机和减少环境污染具有重要的意义，具有广阔的应用前景。目前工程实践中设计太阳能光伏发电系统时一般按照工程经验设计或者国外设计软件辅助设计，光伏发电站的设计内容繁多，需要进行多次优化计算和选择，通常采用的计算方法复杂，计算编程费时费力，且一般需要特定的计算软件辅助设计，而我国幅员辽阔，地形复杂，太阳辐射资源多变，依照工程经验或国外设计软件进行光伏电站设计效果并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太阳能光伏发电站的设计方法及系统，旨在解决现有技术的不足。本专利技术是这样实现的，一种太阳能光伏发电站的设计方法，该方法包括以下步骤：S1、分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计；S2、根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算；S3、根据步骤S1和步骤S2的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算；S4、根据步骤S3所得的光伏阵列排布优化计算结果进行光伏发电站电缆设计、阵列排布与场地平面设计。优选地，在步骤S4之后还包括步骤：S5、根据电站系统效率各因素，对光伏发电系统参数进行计算预估，所述参数包括合计损耗、综合效率、年发电量及CO2减排量。本专利技术公开了一种太阳能光伏发电站的设计系统，该系统包括：倾角优化模块，用于分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计；串并联数优化模块，用于根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算；阵列排布优化模块，用于根据倾角优化模块和串并联数优化模块的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算；电缆布设优化模块，用于根据阵列排布优化模块所得的光伏阵列排布优化计算结果进行光伏发电站电缆设计、阵列排布与场地平面设计。优选地，该系统还包括：参数预估模块，用于根据电站系统效率各因素，对光伏发电系统参数进行计算预估，所述参数包括合计损耗、综合效率、年发电量及CO2减排量。相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：(1)相比常用的光伏电站设计方法，本专利技术方法计算更为直观便捷，不需要进行多次优化计算和选择，在设计太阳能光伏电站时能够显著减低计算量，提高工作效率，明显减小设计计算错误的概率；(2)本专利技术系统基于Excel软件运行，计算操作简单，成本低廉，简单易学，易于推广；(3)本专利技术的光伏电站设计方法及系统所涉及的相关技术、参数及方法是针对国内实际情况设计的，在国内光伏电站设计时具有更高的准确性、更广的适用范围、更强的实用性。附图说明图1是本专利技术太阳能光伏发电站的设计方法一实施例的步骤流程图；图2是本专利技术实施例中光伏阵列排布角度示意图；图3是本专利技术太阳能光伏发电站的设计方法又一实施例的步骤流程图；图4是本专利技术实施例中太阳能辐射计算和发电量估算结果；图5是本专利技术实施例中光伏组件串联数计算结果；图6是本专利技术实施例中光伏方阵的最小间距计算结果；图7是本专利技术实施例中电缆截面积选型结果；图8是本专利技术实施例中阵列组件排列示意图；图9是本专利技术实施例中1MW光伏单元平面排布图；图10本专利技术实施例中光伏发电系统效率评估结果；图11是本专利技术太阳能光伏发电站的设计系统一实施例的结构示意图；图12是本专利技术太阳能光伏发电站的设计系统又一实施例的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术公开了一种太阳能光伏发电站的设计方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：S1、分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计；S2、根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算；S3、根据步骤S1和步骤S2的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算；S4、根据步骤S3所得的光伏阵列排布优化计算结果进行光伏发电站电缆设计、阵列排布与场地平面设计。如步骤S1所述，分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计。(1)太阳能辐射资源评估，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算发电站所在地的太阳能资源的分析具体为太阳能辐射资源评估，取光伏电站建设地区或临近地区的10～20年的太阳能辐射资源数据，逐月计算水平面和倾斜面辐射量，太阳能辐射水平面－倾斜面转换如下所示：式(1)中，It：倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量；Ib：水平面上太阳直接辐射量；Id：散射辐射量；α：中午时分的太阳高度角；β：光伏阵列倾角；δ：太阳赤纬角；ω：太阳时角；γ：朝向角；当地地理纬度；此外，式(1)中，当中午时分，朝正南时，水平面上的高度角计算取值：β＝0、ω＝0、γ＝0，因此：(2)光伏组件倾角进行优化设计在本专利技术实施例中，通常要获得全年最大发电量，应将光电板倾角设计成与当地地理纬度角相等。倾角＝地理纬度+15°时，可在冬季获更大发电量。倾角＝地理纬度-15°时，可在夏季获更大发电量。本专利技术中，最佳倾角可基于倾斜面总辐射最大值，并结合当地地理纬度角进行最优调节设定。如步骤S2所述，根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算。在本专利技术实施例中，光伏组件和逆变器技术指标优化设计具体包括：(1)选择光伏组价类型时应尽可能选择性能稳定可靠的优质产品、确保25年的发电寿命；应选择较大尺寸和输出功率的组件，有利于节省支架和施工工作量。(2)选择逆变器类型时一般在集中式逆变器、组串式逆变器和组件式逆变器中选择，应选择质量可靠，效率高，工作范围宽，输出杂波小，保护、显示功能齐全的逆变器。(3)光伏组件串并联数计算与优化设计，组件的串联电路中，要求同一个组件串中每块组件的工作电流要尽可能相同；在并联电路中，要求每个组件串的电压要相同。在本专利技术实施例中，光伏组件串并联数的设计计算公式如下所示：(1)最多串联数(极限耐压)(2)正常工作最多串联组件数(3)启动必须的最少组件串接数上述式(4)～(6)中：VOC：光伏组件的开路电压(V)；VPM：光伏组件的工作电压(V)；KV：光伏组件的开路电压温度系数；KV'：光伏组件的工作电压温度系数；t：光伏组件工作条件下的极限低温(℃)；t’：光伏组件工作条件下的极限高温(℃)；VDCMax：逆变器允许的最大直流输入电压(V)；VMPPTMax：逆变器MPPT电压最大值(V)；VMPPTMin：逆变器MPPT电压最小值(V)。如步骤S3所述，根据步骤S1和步骤S2的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算。在本专利技术实施例中，光伏阵列排布如图2所示，光伏阵列排布进行优化计算公式如下：式(7)中：D：光伏阵列的占地距离；L：光伏组件的宽度；H：光伏阵列高度；纬度(°)；δ：赤纬角(°，冬至时取值-23.5°)；β：倾角(°)；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光伏发电站的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计；S2、根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算；S3、根据步骤S1和步骤S2的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算；S4、根据步骤S3所得的光伏阵列排布优化计算结果进行光伏发电站电缆设计、阵列排布与场地平面设计。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏发电站的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、分析发电站所在地的太阳能资源，进行逐月水平面—倾斜面辐射量转换计算并对光伏组件倾角进行优化设计；S2、根据设计要求确定光伏组件和逆变器技术指标，并对所述光伏组件串并联数进行优化计算；S3、根据步骤S1和步骤S2的设计、计算结果确定光伏组件排布，并对光伏阵列排布进行优化计算；S4、根据步骤S3所得的光伏阵列排布优化计算结果进行光伏发电站电缆设计、阵列排布与场地平面设计。2.如权利要求1所述的太阳能光伏发电站的设计方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括步骤：S5、根据电站系统效率各因素，对光伏发电系统参数进行计算预估，所述参数包括合计损耗、综合效率、年发电量及CO2减排量。3.一种太阳能光伏发电站的设计系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世民，乔俊强，虎学梅，
申请(专利权)人：甘肃省科学院自然能源研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62