【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏发电技术，特别是涉及一种适用于极地地区的光伏发电系统设计方法及系统。
技术介绍
1、极地光伏发电系统是指在极地地区利用太阳能发电的系统，极地地区具有的极寒、大风、极昼极夜等特殊气候条件，对光伏发电系统的设计和运行提出了很高的要求。极地光伏发电系统不仅可以为极地科考、探险、军事等活动提供清洁、可靠、可持续的能源，还可以为极地环境保护和气候变化研究提供有价值的数据。极地光伏发电系统的主要组成部分包括太阳能电池组件、支架结构、控制器、逆变器、蓄电池、负载等。其中，太阳能电池组件是光伏发电系统的核心部件，其性能和寿命直接影响整个系统的效率和可靠性。南极特殊的自然条件使得建设大规模光伏发电系统存在一些问题待解决，例如太阳运行轨迹较低，存在极昼极夜现象等。因此需要对光伏发电系统进行特殊的设计，这也将直接影响整个系统的使用与发电效率。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种适用于极地地区的光伏发电系统设计方法及系统。
2、技术方案：本专利技术的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，包括以下步骤：
3、s1、创建待架设光伏发电系统地区的辐照度数据表，并生成辐照度时间序列；
4、s2、设定单块太阳能电池组件的俯仰角集合；
5、s3、根据每个组合单元中单块太阳能电池组件的数量，设定组合单元集合，计算当前俯仰角下，每种组合单元的耦合平均日功率曲线，直至遍历完组合单元集合；
6、s4、选取当前俯仰角下耦合平均
7、s4、遍历俯仰角集合中所有俯仰角，得到每种俯仰角对应的最小组合单元；选取耦合平均日功率最大的最小组合单元作为最优组合单元；
8、s5、根据需要将多个最优组合单元进行拓扑连接，得到光伏发电系统。
9、进一步的，步骤s1中创建待架设光伏发电系统地区的辐照度数据表，并生成辐照度时间序列，具体为：
10、从美国航空航天局nasa辐照度数据中根据预设的地区经纬度、海拔高度、采样间隔信息获取待架设光伏发电系统地区的辐照度数据并存入表格；辐照度数据包括散射辐照度数据和直接辐照度数据；
11、从辐照度数据表中读取设定起止时间范围内的数据，生成辐照度数据时间序列。
12、进一步的，步骤s2中俯仰角集合为[0°-90°]。
13、进一步的，步骤s3中组合单元中每块太阳能电池组件的俯仰角相同。
14、进一步的，步骤s3中，计算当前俯仰角下，每种组合单元的耦合平均日功率曲线，具体为：
15、获取太阳高度角和太阳方位角数据作为因变量，同时设置太阳能电池组件方位角、太阳能电池组件高度角、太阳能电池组件距离地面的高度、地表反照率，得到单块太阳能电池组件表面接收到的辐照度；
16、根据单块太阳能电池组件表面接收到的辐照度，计算得到单块太阳能电池组件的发电功率；
17、根据单块太阳能电池组件的发电功率曲线，计算得到每种组合单元的耦合平均日功率曲线：
18、p_av＝(p1+p2+…+pk)/k
19、其中，p_av代表组合单元的耦合平均日功率曲线，p1，p2，...，pk分别代表组合单元中每个方位角太阳能电池组件的平均日功率曲线，k为组合单元中太阳能电池组件的数量。
20、进一步的，单块太阳能电池组件表面接收到的辐照度的具体计算方法为：
21、根据待架设光伏发电地区的太阳能电池组件方位角、太阳能电池组件高度角、太阳能电池组件距离地面的高度、地表反照率、从辐照度数据表中读取的直接辐照度和散射辐照度数据，通过pvfactors_timeseries函数的pvfactors模型计算单块太阳能电池组件前后表面接收到的阵列平面辐照度，得到单块太阳能电池组件前表面接收到的辐照度计算值和后表面接收到的辐照度计算值。
22、进一步的，单块太阳能电池组件的发电功率的具体计算方法为：
23、根据单块太阳能电池组件表面接收到的辐照度计算值，以及环境温度和风速数据，计算得到单块太阳能电池组件表面的温度；
24、进一步，单块太阳能电池组件的直流功率的计算公式为：
25、
26、其中，pdc是单块太阳能电池组件的直流功率，gpoaeff是单块太阳能电池组件表面接收到的辐照度，pdc0是单块太阳能电池组件的直流额定功率，γpdc是单块太阳能电池组件的温度系数，tcell是单块太阳能电池组件表面的温度，tref是标准测试条件温度。
27、进一步的，选用单玻太阳能电池组件时，gpoaeff是单块太阳能电池组件前表面接收到的辐照度；
28、选用双玻太阳能电池组件时，gpoaeff是单块太阳能电池组件前表面接收到的辐照度和后表面接收到的辐照度之和。
29、进一步的，多个最优组合单元拓扑连接的方法为：每个最优组合单元朝向相同的一面在同一个组串。
30、本专利技术的一种适用于极地的光伏发电系统设计系统，包括：
31、辐照度时间序列生成单元，用于创建待架设光伏发电系统地区的辐照度数据表，并生成辐照度时间序列；
32、俯仰角集合生成单元，用于设定单块太阳能电池组件的俯仰角集合；
33、组合单元耦合平均日功率曲线计算单元，用于根据每个组合单元中单块太阳能电池组件的数量，设定组合单元集合，计算当前俯仰角下，每种组合单元的耦合平均日功率曲线，直至遍历完组合单元集合；
34、最小组合单元确定单元，用于选取当前俯仰角下耦合平均日功率曲线方差最小的组合单元，作为最小组合单元；
35、最优组合单元确定单元，用于遍历俯仰角集合中所有俯仰角，得到每种俯仰角对应的最小组合单元；选取耦合平均日功率最大的最小组合单元作为最优组合单元；
36、光伏发电系统构建单元，用于根据需要将多个最优组合单元进行拓扑连接，得到光伏发电系统。
37、有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点为：
38、(1)本专利技术通过特殊的设计方法，实现了极地地区的光伏发电系统设计全流程，为极地建立光伏电站提供参考。
39、(2)本专利技术所设计的最小组合方案更有利于极地施工和运输。
40、(3)本专利技术所设计的光伏发电系统出力相比于一般的方法更加平滑且平均功率较高，这降低了弃光率提高了光伏的使用率。
41、(4)本专利技术所设计的光伏发电系统的拓扑结构保证了同一组串的一致性，降低了不一致性带来的效能损失。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤S1中创建待架设光伏发电系统地区的辐照度数据表，并生成辐照度时间序列，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤S2中俯仰角集合为[0°-90°]。
4.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤S3中组合单元中每块太阳能电池组件的俯仰角相同。
5.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤S3中，计算当前俯仰角下，每种组合单元的耦合平均日功率曲线，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，单块太阳能电池组件表面接收到的辐照度的具体计算方法为：
7.根据权利要求5所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，单块太阳能电池组件的发电功率的具体计算方法为：
8.根据权利要求7所述的一种适用于极地
9.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，多个最优组合单元拓扑连接的方法为：每个最优组合单元朝向相同的一面在同一个组串。
10.一种适用于极地的光伏发电系统设计系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤s1中创建待架设光伏发电系统地区的辐照度数据表，并生成辐照度时间序列，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤s2中俯仰角集合为[0°-90°]。
4.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤s3中组合单元中每块太阳能电池组件的俯仰角相同。
5.根据权利要求1所述的一种适用于极地的光伏发电系统设计方法，其特征在于，步骤s3中，计算当前俯仰角下，每种组合单元的耦合平均日功率曲线，具体为：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。