一種區(qū)域可利用太陽能資源評估方法
【專利摘要】一種區(qū)域可利用太陽能資源評估方法。其包括對待評估區(qū)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；對區(qū)域內(nèi)每一天可利用的太陽能輻射量進(jìn)行量化計算；對區(qū)域內(nèi)光伏最佳配置量進(jìn)行量化計算。本發(fā)明提供的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法基于經(jīng)緯度、日照強(qiáng)度等區(qū)域地理氣象信息計算區(qū)域每一天可利用的太陽能輻射量，然后，以每一天可利用的太陽能輻射量作為基礎(chǔ)，考慮該區(qū)域可建設(shè)光伏的用地情況，以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，確定最佳的光伏的裝機(jī)容量。應(yīng)用該計算評估方法和分析評估系統(tǒng)，可以確保地區(qū)所裝光伏既能夠最大限度地充分利用區(qū)域每一天的太陽能輻射量進(jìn)行發(fā)電，又避免光伏容量建設(shè)過度后因無法發(fā)電被閑置而造成的投資浪費(fèi)，同時可為區(qū)域電網(wǎng)和電源的建設(shè)提供規(guī)劃建議。
【專利說明】
-種區(qū)域可利用太陽能資源評估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于計算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種區(qū)域可利用太陽能資源評估方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，W電力為中屯、的新一輪能源革命已經(jīng)拉開序幕，其目的是實(shí)現(xiàn)W智能電 網(wǎng)為核屯、的低碳能源。能夠有效消納分布式可再生能源發(fā)電，具備主動管理、主動控制、主 動服務(wù)能力的主動型智能配電系統(tǒng)是現(xiàn)代配電系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。實(shí)現(xiàn)區(qū)域分布式太陽 能資源可利用水平的有效分析評估是主動配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。
[0003] 對于任何一個規(guī)劃區(qū)域來說，該區(qū)域內(nèi)可利用的太陽能資源是有限的，光伏的裝 機(jī)容量如果超過該區(qū)域的太陽能的福射量，則會造成投資的浪費(fèi)。相反，如果裝機(jī)容量過 小，則太陽能資源將無法被充分利用，又會造成能源的浪費(fèi)，因此，在區(qū)域太陽能資源已知 的情況下，如何確定最佳的光伏裝機(jī)容量是必須考慮的問題。
[0004] 在W往的研究中，氣象領(lǐng)域有關(guān)區(qū)域太陽能福射量的評估問題和電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng) 域有關(guān)光伏最佳裝機(jī)容量的確定一直沒有很好的結(jié)合在一起。氣象領(lǐng)域的地區(qū)太陽能資源 評估研究往往注重太陽能資源影響因素的建模，其結(jié)果對于光伏發(fā)電站的建設(shè)具有重要的 指導(dǎo)意義，但并不能直接應(yīng)用于消納分布式能源的主動配電網(wǎng)規(guī)劃；電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域?qū)?規(guī)劃光伏容量的確定，往往僅從電網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)條件約束和光伏發(fā)電量所帶來的效益方面 考慮，忽視了太陽能資源對于光伏可利用裝機(jī)容量的制約。兩者割裂開來，勢必造成投資的 浪費(fèi)或者清潔能源無法被充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)域可利用太陽能資源評估方 法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法包括按順序進(jìn) 行的下列步驟：
[0007] 步驟1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集:對待評估區(qū)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)包括該區(qū)域每一 天的太陽能福射量量化計算和光伏最佳配置量化計算所需數(shù)據(jù)；
[0008] 步驟2)區(qū)域每一天可利用的太陽能福射量量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，對區(qū)域內(nèi)每一天可利用的太陽能福射量進(jìn)行量化計算；
[0009] 步驟3)區(qū)域光伏最佳配置量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的數(shù)據(jù)和步驟2)的結(jié)果， 對區(qū)域內(nèi)光伏最佳配置量進(jìn)行量化計算。
[0010]在步驟1)中，所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：
[0011] a該區(qū)域在地球所處締度取，單位 [001^ b日照百分率S/So,單位：％;
[0013 ] C屋頂光伏鋪設(shè)面積St，單位:m2;
[0014] d墻面光伏敷設(shè)面積Sd，單位:m2;
[0015] e太陽能電池板敷設(shè)的方位角T，單位
[0016] f光伏發(fā)電售價a，單位:元/kWh;
[0017] g光伏采購價格b，單位:元/W。
[0018] 在步驟2)中，所述的區(qū)域每一天可利用的太陽能福射量量化計算方法包括下列步 驟：
[0019] 步驟2.1)首先計算該區(qū)域在不考慮日照百分率情況下，即不考慮云層空氣散射的 每一天可利用的太陽能福射量：
[0020]
(I)
[0021 ]式（1)中，Qi為該區(qū)域不考慮云層空氣散射情況下，即不考慮日照百分率第i天可 利用的太陽能福射量，單位MJ/V;其中i代表日期;T為一個太陽日的秒數(shù)，為86400秒；Io為 太陽常數(shù)，為13.67 X ICT4MJnf2S^; q>為該地區(qū)的締度；
[0022] 式(1)中，P為每一天的日地相對距離，單位:m，隨日期的不同而變化，計算公式為：
[0023]
(2)
[0024] 式(1)中，S為每一天的赤締，單位:°，計算公式為：
[0025]
(?)
[0026] 式（1)中，W 0為每一天的日落角，單化％計算公式為：
[0027]
(4)
[0028] 式(2)-(3)中，X隨日期的變化而變化，無量綱，其計算公式為：
[0029] X =化 X57.3(r^+AN-N〇)/365.2422 (5)
[0030] 式(5)中N為按天數(shù)順序排列的積日，1月1日為0;1月2日為1;其余類推……，12月 31日為364,罔年12月31日為365;
[0031] A N為積日訂正值，由觀測地點(diǎn)及格林尼治經(jīng)度差產(chǎn)生的時間差訂正值L和觀測時 刻與格林尼治加寸時間差訂正值W兩項(xiàng)組成;L= (D+M/60)/15;D為該地區(qū)的經(jīng)度，M為分值;W =(S+F/60)，其中S為觀測時刻的時值，F(xiàn)為分值，一般情況下可取S = 12，F(xiàn) = 0;最后兩項(xiàng)時 值再合并化為日的小數(shù);我國處于東經(jīng)L取負(fù)值，所W，AN=(W-L)/24;最后，N〇 = 79.6731+ 0.2422(Y-1985)，Y 為年份；
[0032] 步驟2.2)計算考慮日照百分率的情況下該區(qū)域太陽能電池板每天所吸收的太陽 能福射量；
[0033] 根據(jù)步驟2.1)獲得的不考慮日照百分率的區(qū)域每天接收到的太陽能福射量，計算 該區(qū)域鋪設(shè)的太陽能電池板每天所能吸收的太陽能福射量；
[0034] 該區(qū)域太陽能電池板每天所能接收的太陽能福射量用下式計算：
[0035]
(6)
[0036] 式(6)中，Hi為經(jīng)過云層和大氣的散射作用后，太陽能電池板第i天吸收的太陽能 福射量，單位:MJ/m2; Hb為太陽能電池板上接收的太陽直接福射量，單位:MJ/m2;出為太陽能 電池板上接收的大氣散射的福射量，單位:MJ/m2;e為太陽能電池板與地面間的夾角;化與出 的計算公式為：
[0037]
(7)
[0038] 上式中的S/So為日照百分率，單位：％，S/&)值可根據(jù)每個區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)得到；
[0039] 式(6)中，化的計算公式為：
[0040]
(8)
[0041] 式(8)中的CO 1和《0分別是每一天的日出角和日落角，式中的A，B，C，D按照式(9)計 算：
[0042]
(9)
[0043] 式(9)中，T為太陽能電池板敷設(shè)的方位角。
[0044] 在步驟3)中，所述的區(qū)域光伏最佳配置量化計算方法包括下列步驟：
[0045] 步驟3.1)假設(shè)該區(qū)域屋頂光伏裝機(jī)容量為Pt，單位:kW，墻面光伏裝機(jī)容量為Pd，單 位:kW，根據(jù)步驟2)中計算出來的太陽能電池板每天所能接收的太陽能福射量出計算出太 陽能電池板一年的總發(fā)電量，計算公式如下：
[0046] (10)
[0047] ( ! D
[004引 （12、）
[0049] 式（10)中，Wt和Wd分別為屋頂光伏年發(fā)電量和墻面光伏年發(fā)電量，單位:kWh;Sit和 Sid分別為屋頂光伏和墻面光伏在裝機(jī)容量為Pt和Pd的情況下每天的實(shí)際發(fā)電量，單位:kW; h為光伏的發(fā)電時間，通常取12小時;式(11)和式(12)中，St和Sd分別是屋頂光伏和墻面光伏 敷設(shè)面積，單位:m2;出t和出d分別是屋頂和墻面光伏在當(dāng)天能吸收的太陽能福射量，單位： MJ/mS
[0050] 步驟3.2)根據(jù)上述太陽能電池板一年的總發(fā)電量計算太陽能電池板一年的總發(fā) 電投資收益，計算公式如下：
[005。
(13)
[0052] 式（13)中At和Ad分別是屋頂和墻面光伏的發(fā)電投資收益，單位:元;a為光伏發(fā)電售 價，單位:元AWh; n為屋頂和墻面光伏的運(yùn)行年限;b為光伏采購價格，單位:元/W;
[0053] 步驟3.3)尋找最佳光伏裝機(jī)容量
[0054] 運(yùn)用式（14)和式（15)確定光伏最佳裝機(jī)容量所在的范圍，方便在運(yùn)個范圍內(nèi)捜索 光伏的最佳裝機(jī)容量：
[0055] (14)
[0化6] {iDj
[0057] 上式中，W-年內(nèi)太陽能電池板接收的日福射量的最小值min化i)和最大值max 化1)作為光伏最佳裝機(jī)容量的捜索范圍，其中，Pmint~Pmaxt為屋頂光伏的最佳裝機(jī)容量所在 的范圍；Pmind~Pmaxd為墻面光伏的最佳裝機(jī)容量所在的范圍；在運(yùn)個范圍內(nèi)，按照式（13)計 算光伏的投資收益，找到能獲得最大投資收益A的光伏裝機(jī)容量P，就是所求的最佳光伏裝 機(jī)容量。
[0058] 本發(fā)明提供的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法基于經(jīng)締度、日照強(qiáng)度等區(qū)域地理 氣象信息計算區(qū)域每一天可利用的太陽能福射量，然后，W每一天可利用的太陽能福射量 作為基礎(chǔ)，考慮該區(qū)域可建設(shè)光伏的用地情況，W經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，確定最佳的光伏的裝機(jī)容 量。應(yīng)用該計算評估方法和分析評估系統(tǒng)，可W確保地區(qū)所裝光伏既能夠最大限度地充分 利用區(qū)域每一天的太陽能福射量進(jìn)行發(fā)電，又避免光伏容量建設(shè)過度后因無法發(fā)電被閑置 而造成的投資浪費(fèi)，同時可為區(qū)域電網(wǎng)和電源的建設(shè)提供規(guī)劃建議。
【附圖說明】
[0059] 圖1為本發(fā)明提供的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法的流程圖。
[0060] 圖2為該區(qū)域一年內(nèi)每天太陽福射量的變化曲線圖。
[0061] 圖3為屋頂光伏發(fā)電收益變化曲線圖。
[0062] 圖4為墻面光伏發(fā)電收益變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0063] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法進(jìn) 行詳細(xì)說明。
[0064] 如圖1所示，本發(fā)明提供的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法包括按順序進(jìn)行的下 列步驟：
[0065] 步驟1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集:對待評估區(qū)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)包括該區(qū)域每一 天的太陽能福射量量化計算和光伏最佳配置量化計算所需數(shù)據(jù)；
[0066] 步驟2)區(qū)域每一天可利用的太陽能福射量量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，對區(qū)域內(nèi)每一天可利用的太陽能福射量進(jìn)行量化計算；
[0067] 步驟3)區(qū)域光伏最佳配置量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的數(shù)據(jù)和步驟2)的結(jié)果， 對區(qū)域內(nèi)光伏最佳配置量進(jìn)行量化計算。
[0068] 在步驟I)中，所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：
[0069] a該區(qū)域在地球所處締度取，單位
[0070] b日照百分率S/So,單位：％;
[0071] C屋頂光伏鋪設(shè)面積St，單位:m2;
[0072] d墻面光伏敷設(shè)面積Sd，單位:m2;
[0073] e太陽能電池板敷設(shè)的方位角T，單位
[0074] f光伏發(fā)電售價日，單位:元/kWi;
[0075] g光伏采購價格b，單位:元/W。
[0076] 在步驟2)中，所述的區(qū)域每一天可利用的太陽能福射量量化計算方法包括下列步 驟：
[0077] 步驟2.1)首先計算該區(qū)域在不考慮日照百分率情況下（即不考慮云層空氣散射） 的每一天可利用的太陽能福射量：
[007引
[0079] 式（1)中，Qi為該區(qū)域不考慮云層空氣散射情況下（即不考慮日照百分率)第i天可 利用的太陽能福射量(單位:MJ/m2)。由于每一天地球和太陽的相對位置不同，因此，太陽能 福射量化隨日期的不同而變化。其中的i代表日期;T為一個太陽日的秒數(shù)，為86400秒；IO為 太陽常數(shù)，為13.67 X ICT4MJnf2S^; f為該地區(qū)的締度；
[0080] 式（1)中，P為每一天的日地相對距離（單位:m)，隨日期的不同而變化。計算公式 為：
[0081
《2)
[0082] 式(1)中，S為每一天的赤締(單位:°)，計算公式為：
[0083]
(3)
[0084] 式(1)中，CO 0為每一天的日落角(單位:° )，計算公式為：
[0085]
(4)
[0086] 式(2)-(3)中，X隨日期的變化而變化(無量綱），其計算公式為：
[0087] X =化 X57.3(r^+AN-No)/365.2422 (5)
[00則式（5)中N為按天數(shù)順序排列的積日。1月舊為0;1月2日為1;其余類推……，12月 31日為364(罔年12月31日為365)。
[0089] A N為積日訂正值，由觀測地點(diǎn)及格林尼治經(jīng)度差產(chǎn)生的時間差訂正值L和觀測時 刻與格林尼治加寸時間差訂正值W兩項(xiàng)組成。L= (D+M/60)/15dD為該地區(qū)的經(jīng)度，M為分值。W =(S+F/60)，其中S為觀測時刻的時值，F(xiàn)為分值，一般情況下可取S = 12，F(xiàn) = 0。最后兩項(xiàng)時 值再合并化為日的小數(shù)。我國處于東經(jīng)L取負(fù)值，所W，AN=(W-L)/24。最后，N〇 = 79.6731+ 0.2422(Y-1985)，Y 為年份。
[0090] 步驟2.2)計算考慮日照百分率的情況下該區(qū)域太陽能電池板每天所吸收的太陽 能福射量。由于鋪設(shè)的太陽能電池板具有一定的傾斜角度，且太陽福射在經(jīng)過云層和空氣 時會產(chǎn)生散射，因此需要根據(jù)步驟2.1)的不考慮日照百分率的區(qū)域每天接收到的太陽能福 射量，計算該區(qū)域鋪設(shè)的太陽能電池板每天所能吸收的太陽能福射量；
[0091]由于太陽福射經(jīng)過地球大氣才能到達(dá)地表，太陽福射經(jīng)過地球大氣后，該區(qū)域太 陽能電池板每天所能接收的太陽能福射量用下式計算：
\
[oow] 狗 N- ' J
[0093] 式(6)中，Hi為經(jīng)過云層和大氣的散射作用后，太陽能電池板第i天吸收的太陽能 福射量(單化MJ/m2)，同化一樣，出也隨日期的不同而變化;Hb為太陽能電池板上接收的太 陽直接福射量(單位;出為太陽能電池板上接收的大氣散射的福射量(單位; 0為太陽能電池板與地面間的夾角?；c出的計算公式為：
[0094]
(7)
[00M]上式中的S/So為日照百分率(單位：％ )，代表了太陽福射經(jīng)過大氣后被散射的嚴(yán) 重程度，S/So值可根據(jù)每個區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)得到。
[0096] 式(6)中，化(無量綱）的計算公式為：
[0097]
(S)
[0098] 式(8)中的CO 1和《0分別是每一天的日出角和日落角，式中的A，B，C，D(無量綱）按 照式(9)計算：
[0099]
(9)
[0100] 式(9)中，T為太陽能電池板敷設(shè)的方位角。
[0101] 經(jīng)過步驟2.1)、步驟2.2)兩個步驟即可求得該區(qū)域太陽能電池板每天所能接收的 太陽能福射量出。
[0102] 在步驟3)中，所述的區(qū)域光伏最佳配置量化計算方法包括下列步驟：
[0103] 步驟3.1)假設(shè)該區(qū)域屋頂光伏裝機(jī)容量為Pt(單位:kW)，墻面光伏裝機(jī)容量為Pd (單位:kW)，根據(jù)步驟2)中計算出來的太陽能電池板每天所能接收的太陽能福射量出計算 出太陽能電池板一年的總發(fā)電量。計算公式如下：
[0104] (IQ)
[01 化] (U)
[0106] (12)
[0107] 式（10)中，Wt和Wd分別為屋頂光伏年發(fā)電量和墻面光伏年發(fā)電量(單位:kWh);Sit 和Sid分別為屋頂光伏和墻面光伏在裝機(jī)容量為Pt和Pd的情況下每天的實(shí)際發(fā)電量(單位： kw);h為光伏的發(fā)電時間，通常取12小時。式(11)和式（12)中，St和Sd分別是屋頂光伏和墻面 光伏敷設(shè)面積(單位和出d分別是屋頂和墻面光伏在當(dāng)天能吸收的太陽能福射量(單 位:MJ/m2)。
[0108] 步驟3.2)根據(jù)上述太陽能電池板一年的總發(fā)電量計算太陽能電池板一年的總發(fā) 電投資收益，計算公式如下：
[0109]
(|3)
[0110] 式（13)中At和Ad分別是屋頂和墻面光伏的發(fā)電投資收益(單位:元）；a為光伏發(fā)電 售價(單位:元/kWh) ;n為屋頂和墻面光伏的運(yùn)行年限;b為光伏采購價格(單位:元/W)。由式 (13)可知，光伏的收益等于光伏在運(yùn)行年限內(nèi)的發(fā)電收益減去光伏建設(shè)時的投資。
[0111] 步驟3.3)尋找最佳光伏裝機(jī)容量
[0112] 由式（11)和式（12)可W看出，屋頂和墻面光伏每天的實(shí)際發(fā)電量Sit和Sid是由太 陽能電池板在當(dāng)天接收到的太陽能福射量來決定的，如果當(dāng)天的太陽能福射量出超過了光 伏的裝機(jī)容量P，那么光伏就可W按照其裝機(jī)容量進(jìn)行發(fā)電，從而太陽能電池板得到了充分 的利用;但如果光伏的裝機(jī)容量超過了當(dāng)天的太陽能福射量，那么光伏就只能按照接收的 太陽能福射量進(jìn)行發(fā)電，太陽能電池板沒有被充分利用，從而造成了裝機(jī)容量的浪費(fèi)。由于 一年的四季變化，太陽能電池板每天接收的太陽能福射量不同。如果建設(shè)的光伏裝機(jī)容量 過小，那么就會浪費(fèi)很多的太陽福射，發(fā)電量受限從而無法獲得最大的發(fā)電收益A;如果建 設(shè)的光伏裝機(jī)容量過大，太陽福射量無法滿足光伏最大功率發(fā)電，那么太陽能電池板就不 能充分發(fā)電，從而造成太陽能電池板的投資浪費(fèi)。為了尋找最佳的光伏裝機(jī)容量，從而獲得 光伏發(fā)電的最大投資收益，運(yùn)用式（14)和式（15)確定光伏最佳裝機(jī)容量所在的范圍，方便 在運(yùn)個范圍內(nèi)捜索光伏的最佳裝機(jī)容量：
[0113] (14)
[0114] (j))
[0115] 上式中，W-年內(nèi)太陽能電池板接收的日福射量的最小值min化1)和最大值max 化1)作為光伏最佳裝機(jī)容量的捜索范圍，其中，Pmint~Pmaxt為屋頂光伏的最佳裝機(jī)容量所在 的范圍；Pmind~Pmaxd為墻面光伏的最佳裝機(jī)容量所在的范圍。在運(yùn)個范圍內(nèi)，按照式（13)計 算光伏的投資收益，找到能獲得最大投資收益A的光伏裝機(jī)容量P，就是所求的最佳光伏裝 機(jī)容量。
[0116] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述：
[0117] 步驟1)對所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括：
[011引a該區(qū)域在地球所處締度cp0:北締39°，東經(jīng)117°。
[0119] b 日照百分率 S/So:57.4%。
[0120] C屋頂光伏鋪設(shè)面積(m2):117m2。
[0121] (1墻面光伏敷設(shè)面積(1112)208.271112。
[0122] e太陽能電池板敷設(shè)的方位角:太陽能電池板面向正南方(即0°)
[0123] f光伏采購價格:12.55元/W。
[0124] g光伏發(fā)電收益:0.57元/kWh。
[0125] 步驟2)區(qū)域每一天可利用的太陽能福射量量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的數(shù)據(jù)， 利用步驟2)中的式（1)~（9)對區(qū)域內(nèi)可利用的太陽能資源福射量進(jìn)行量化計算。計算結(jié) 果：
[0126] 圖2為該區(qū)域一年內(nèi)每天太陽福射量的變化曲線，日最大福射量為41.8MJ/V，最 小福射量為14. IMJ/m2,將一年內(nèi)的太陽福射量進(jìn)行加和，就得到了在不考慮空氣和云層散 射情況下（即不考慮日照百分率的影響)該區(qū)域的年總福射量，為5639.5MJ/m2。在考慮了日 照百分率影響的情況下（日照百分率為57.4% )，其散射福射量為2408MJ/V，占年總福射量 的42.6%，直接福射量為3190.2MJ/m2。直接福射量占年總福射量的57.4%。
[0127] 步驟3)區(qū)域光伏最佳配置量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的數(shù)據(jù)和步驟2)的結(jié)果， 利用步驟3)中的式(10)~（15)對區(qū)域內(nèi)光伏最佳配置量進(jìn)行量化計算。計算結(jié)果；
[0128] 圖3為屋頂光伏的發(fā)電收益隨裝機(jī)容量的變化曲線，可知當(dāng)裝機(jī)容量為7.41kW時 受益最大，為77164元。則屋頂光伏的最佳裝機(jī)容量為7.41kW;圖4為墻面光伏的發(fā)電收益隨 裝機(jī)容量的變化曲線，可知當(dāng)裝機(jī)容量為9.24kW時收益最大，為100384元。則墻面光伏的最 佳裝機(jī)容量為9.24kW。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種區(qū)域可利用太陽能資源評估方法，其特征在于:所述的區(qū)域可利用太陽能資源 評估方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟： 步驟1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集:對待評估區(qū)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)包括該區(qū)域每一天的 太陽能輻射量量化計算和光伏最佳配置量化計算所需數(shù)據(jù)； 步驟2)區(qū)域每一天可利用的太陽能輻射量量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 對區(qū)域內(nèi)每一天可利用的太陽能輻射量進(jìn)行量化計算； 步驟3)區(qū)域光伏最佳配置量化計算:根據(jù)步驟1)中采集的數(shù)據(jù)和步驟2)的結(jié)果，對區(qū) 域內(nèi)光伏最佳配置量進(jìn)行量化計算。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法，其特征在于:在步驟1)中， 所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括： a該區(qū)域在地球所處煒度Φ，單位:° ; b日照百分率S/S〇,單位 c屋頂光伏鋪設(shè)面積St，單位:m2; d墻面光伏敷設(shè)面積Sd，單位:m2; e太陽能電池板敷設(shè)的方位角Y，單位; f光伏發(fā)電售價a，單位:元/kWh; g光伏采購價格b，單位:元/W。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法，其特征在于:在步驟2)中， 所述的區(qū)域每一天可利用的太陽能輻射量量化計算方法包括下列步驟： 步驟2.1)首先計算該區(qū)域在不考慮日照百分率情況下，即不考慮云層空氣散射的每一 天可剎用的太陽能輻射量：(Π 式(1)中，Q1S該區(qū)域不考慮云層空氣散射情況下，即不考慮日照百分率第i天可利用的 太陽能輻射量，單位MJ/m2;其中i代表日期;T為一個太陽日的秒數(shù)，為86400秒；Io為太陽常 數(shù)，為13 · 67 X 10-4MJnf2s-2; 為該地區(qū)的煒度； 式(1)中，P為每一天的日地相對距離，單位:m，隨日期的不同而變化，計算公式為：式(2)-(3)中，X隨日期的變化而變化，無量綱，其計算公式為： χ = 23τΧ57.3(Ν+Δ N-No)/365.2422 (5) 式(5)中N為按天數(shù)順序排列的積日，1月1日為0;1月2日為1;其余類推……，12月31日 為364,閏年12月31日為365; A N為積日訂正值，由觀測地點(diǎn)及格林尼治經(jīng)度差產(chǎn)生的時間差訂正值L和觀測時刻與 格林尼治O時時間差訂正值W兩項(xiàng)組成;L = (D+M/60) /15; D為該地區(qū)的經(jīng)度，M為分值;W = (S +F/60 )，其中S為觀測時刻的時值，F(xiàn)為分值，一般情況下可取S= 12，F(xiàn) = O;最后兩項(xiàng)時值再 合并化為日的小數(shù)；我國處于東經(jīng)L取負(fù)值，所以，AN=(W-L)/24;最后，N〇 = 79.6731 + 0·2422(Υ-1985)，Υ 為年份； 步驟2.2)計算考慮日照百分率的情況下該區(qū)域太陽能電池板每天所吸收的太陽能輻 射量； 根據(jù)步驟2.1)獲得的不考慮日照百分率的區(qū)域每天接收到的太陽能輻射量，計算該區(qū) 域鋪設(shè)的太陽能電池板每天所能吸收的太陽能輻射量； 該區(qū)域太陽能電池板每天所能接收的太陽能輻射量用下式計算：(6) 式(6)中，H1為經(jīng)過云層和大氣的散射作用后，太陽能電池板第i天吸收的太陽能輻射 量，單位:MJ/m2; Hb為太陽能電池板上接收的太陽直接輻射量，單位:MJ/m2; Hd為太陽能電池 板上接收的大氣散射的輻射量，單位:MJ/m2;i3為太陽能電池板與地面間的夾角;H b與Hd的計 算公式為：(7) 上式中的S/So為日照百分率，單位：％，S/So值可根據(jù)每個區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)得到； 式(6)中，Rb的計算公式為：式(8)中的ω^Ρωο分別是每一天的日出角和日落角，式中的A，B，C，D按照式(9)計算：(9) 式(9)中，γ為太陽能電池板敷設(shè)的方位角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域可利用太陽能資源評估方法，其特征在于:在步驟3)中， 所述的區(qū)域光伏最佳配置量化計算方法包括下列步驟： 步驟3.1)假設(shè)該區(qū)域屋頂光伏裝機(jī)容量為Pt，單位:kW，墻面光伏裝機(jī)容量為Pd，單位： kW，根據(jù)步驟2)中計算出來的太陽能電池板每天所能接收的太陽能福射量Hi計算出太陽能 電池板一年的總發(fā)電量，計算公式如下：(IO) (11) (12)式（10)中，Wt和Wd分別為屋頂光伏年發(fā)電量和墻面光伏年發(fā)電量，單位:kWh; Sit和Sid分 別為屋頂光伏和墻面光伏在裝機(jī)容量為Pt和Pd的情況下每天的實(shí)際發(fā)電量，單位:kw; h為光 伏的發(fā)電時間，通常取12小時;式（11)和式（12)中，St和Sd分別是屋頂光伏和墻面光伏敷設(shè) 面積，單位和H ld分別是屋頂和墻面光伏在當(dāng)天能吸收的太陽能輻射量，單位 步驟3.2)根據(jù)上述太陽能電池板一年的總發(fā)電量計算太陽能電池板一年的總發(fā)電投 資收益，計算公式如下：(13) 式（13)中At和Ad分別是屋頂和墻面光伏的發(fā)電投資收益，單位:元;a為光伏發(fā)電售價， 單位:元/kWh; η為屋頂和墻面光伏的運(yùn)行年限;b為光伏采購價格，單位:元/W; 步驟3.3)尋找最佳光伏裝機(jī)容量 運(yùn)用式（14)和式（15)確定光伏最佳裝機(jī)容量所在的范圍，方便在這個范圍內(nèi)搜索光伏 的最佳裝機(jī)容量：(Mt (15) 上式中，以一年內(nèi)太陽能電池板接收的日福射量的最小值min (Hi)和最大值max (Hi)作 為光伏最佳裝機(jī)容量的搜索范圍，其中，Pmint~Pmaxt為屋頂光伏的最佳裝機(jī)容量所在的范 圍;P mind~Pmaxd為墻面光伏的最佳裝機(jī)容量所在的范圍；在這個范圍內(nèi)，按照式（13)計算光 伏的投資收益，找到能獲得最大投資收益A的光伏裝機(jī)容量P，就是所求的最佳光伏裝機(jī)容 量。
【文檔編號】G06Q50/06GK106021934SQ201610347608
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】羅鳳章, 張?zhí)煊? 王蕭宇, 邢秦浩, 周天
【申請人】天津大學(xué)