一种评估阴影遮挡下光伏阵列电气损失的方法与流程

本公开的实施例属于光伏，具体涉及一种评估阴影遮挡下光伏阵列电气损失的方法。

背景技术：

1、光伏发电是实现我国低碳绿色发展战略的重要路径依托和产业支撑，分布式光伏发电装机已成为光伏新增装机的重要组成部分。2022年全国分布式光伏项目新增装机规模51.11gw，同比增长74.9％，占全年新增光伏装机规模的58.5％，2023年前三季度分布式光伏新增装机67.14gw，占全年新增光伏装机规模的52.1％。

2、分布式光伏电站紧邻负荷中心，建设场址人口密度大、经济活跃，各类建筑或具有一定高度的树木、铁塔等有密集的分布。分布式光伏电站通常建设在建构筑物屋顶，建构筑物屋顶上的楼梯间、暖通设备、排风管道、广告牌等也多有分布。当周边不透明物体超出光伏组件安装面时，可能产生阴影，对光伏电站发电形成一定影响。实际上，分布式光伏电站发电异常的最大因素也是光伏阵列上严重的阴影遮挡。

3、当前技术可通过光伏场址区建模体现各类物体高程信息及相互位置关系，并根据场址区域太阳轨迹实现任意时刻对光伏阵列面上阴影遮挡的模拟。阴影遮挡造成的损失通常包括遮挡区域辐射量的降低带来的损失，也包括未遮挡区域因光伏电池和光伏组件电气连接特性所带来的额外电气损失。

4、目前设计软件中有些仅计算光伏阵列遮挡区域辐射量降低带来的辐射量损失，而对遮挡后光伏阵列电气损失的估算缺乏技术手段。

5、因此，如何解决上述问题成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种评估阴影遮挡下光伏阵列电气损失的方法。

2、本公开的实施例的一个方面，提供一种评估阴影遮挡下光伏阵列电气损失的方法，包括：

3、根据光伏阵列未遮挡时的斜面辐射量数据和遮挡时的斜面辐射量数据计算电池的电流损失比例；

4、基于电池的电流损失比例计算单位时间内电池的功率损失比例；

5、基于单位时间内电池的功率损失比例计算单位时间内光伏阵列的功率损失比例；

6、以预设时段内所述未遮挡时的斜面辐射量数据为权重，对光伏阵列的功率损失比例进行加权计算，得到预设时段内光伏阵列的加权功率损失比例；所述预设时段包括至少一个所述单位时间；

7、根据光伏阵列的遮挡面积、遮挡时的斜面辐射量数据、光伏阵列面积和未遮挡时的斜面辐射量数据，计算光伏阵列单位时间内的理论辐射损失；

8、以预设时段内未遮挡时的斜面辐射量数据为权重，对光伏阵列的理论辐射损失进行加权计算，得到预设时段内光伏阵列的加权辐射损失；

9、基于光伏阵列的加权功率损失比例和加权辐射损失计算光伏阵列的电气损失比例。

10、进一步的，所述根据光伏阵列未遮挡时的斜面辐射量数据和遮挡时的斜面辐射量数据计算电池的电流损失比例之前，还包括：

11、获取场址区光伏阵列单位时间内的无遮挡辐射量数据；

12、获取场址区光伏阵列的遮挡区域的遮挡面积和遮挡辐射量数据；

13、根据无遮挡辐射量数据、遮挡辐射量数据及光伏阵列的安装倾角和方位角，计算光伏阵列斜面的单位时间内未遮挡时的斜面辐射量数据和遮挡时的斜面辐射量数据。

14、可选的，所述电池电流为ic，电池ic的电流损失比例为ηic，其中，ηic＝1-gs/g，gs为遮挡时的斜面辐射量数据，g为未遮挡时的斜面辐射量数据；

15、电池单位时间内的功率为pc，单位时间内电池功率损失比例满足条件式：ηpc＝ηic，其中，ηpc为电池的功率损失比例。

16、可选的，所述基于单位时间内电池的功率损失比例计算单位时间内光伏阵列的功率损失比例，包括：

17、基于所述电池的电流损失比例计算电池串的电流损失比例；所述电池串的电流ics满足条件式：ics＝min(ic1,...,icα)，其中α为该电池串内串接电池的数量；电池串电流损失比例满足条件式：ηics＝ηic，ηics为电池串电流损失比例；

18、基于电池串的电流损失比例计算电池串的功率损失比例；其中，ηpcs＝ηics，ηpcs为电池串功率损失比例；

19、其中，基于单位时间内电池串的功率损失比例计算单位时间内组件的功率损失比例。

20、可选的，所述基于单位时间内电池串的功率损失比例计算单位时间内组件的功率损失比例，包括：

21、基于所述电池串的电流损失比例计算光伏阵列的组件电流的损失比例ηim；组件电流的损失比例满足条件式：其中，β为该组件内并联的电池串数量；

22、基于组件电流的损失比例计算组件的功率损失比例；其中，组件功率的损失比例满足条件式：ηpm＝ηim，ηpm为组件功率的损失比例；

23、其中，基于单位时间内组件的功率损失比例计算单位时间内组件串的功率损失比例。

24、可选的，所述基于单位时间内组件的功率损失比例计算单位时间内组件串的功率损失比例，包括：

25、基于组件电流的损失比例计算组件串电流的损失比例；组件串电流的损失比例满足条件式：ηims＝max(ηim1，...，ηimγ),其中，γ为该组件串内组件数量，ims为组件串电流；

26、基于组件串电流的损失比例计算组件串的功率损失比例；组件串功率的损失比例满足条件式：ηpms＝ηims，ηpms为组件串的功率损失比例；

27、其中，基于单位时间内组件串的功率损失比例计算单位时间内光伏阵列的功率损失比例。

28、可选的，所述基于单位时间内组件串的功率损失比例计算单位时间内光伏阵列的功率损失比例，包括：

29、基于组件串电流的损失比例计算光伏阵列电流的损失比例；光伏阵列电流的损失比例满足条件式：其中α为该光伏阵列内并联的组件串数量，ηia为光伏阵列电流的损失比例；

30、基于光伏阵列电流的损失比例计算光伏阵列的功率损失比例；光伏阵列的功率损失比例满足条件式：ηpa＝ηia，ηpa为光伏阵列的功率损失比例。

31、可选的，所述以预设时段内所述未遮挡时的斜面辐射量数据为权重，对光伏阵列的功率损失比例进行加权计算，得到预设时段内光伏阵列的加权功率损失比例，包括：

32、ηpa为光伏阵列的功率损失比例；

33、预设时段内光伏阵列的加权功率损失比例计算满足条件式：其中，ηpaa为加权功率损失比例，t为预设时段内的时间间隔统计，gi为单位时间i内的未遮挡时的斜面辐射量数据。

34、可选的，所述根据光伏阵列的遮挡面积、遮挡时的斜面辐射量数据、光伏阵列面积和未遮挡时的斜面辐射量数据，计算光伏阵列单位时间内的理论辐射损失，包括：

35、gs为遮挡时的斜面辐射量数据，g为未遮挡时的斜面辐射量数据，sas为光伏阵列的遮挡面积，sa光伏阵列面积；

36、理论辐射损失的计算满足条件式：φra＝sas*gs/(sa*g)，φra为理论辐射损失。

37、可选的，所述以预设时段内未遮挡时的斜面辐射量数据为权重，对光伏阵列的理论辐射损失进行加权计算，得到预设时段内光伏阵列的加权辐射损失，包括：

38、加权辐射损失的计算满足条件式：φ式中，φraa为加权辐射损失；

39、电气损失比例的计算满足条件式：φeaa＝ηpaa-φraa，φeaa为电气损失比例。

40、本公开的实施例的有益效果，包括：

41、简化全年单个光伏电池遮挡后遮挡损失(该遮挡损失包含辐射损失和电气损失)的相对值(本公开中未计算绝对的电流和功率，以相对比例关系推导最终的电气损失比例)，并根据组件设计和阵列设计模拟计算电池串、组件、组件串和光伏阵列全年内逐时遮挡损失相对值，通过全年逐时未遮挡时的斜面辐射量数据加权计算全年内遮挡总损失。通过逐时阵列遮挡面积、遮挡和未遮挡时斜面辐射量数据及光伏阵列面积计算理论辐射损失，并加权计算全年内加权辐射损失，通过全年遮挡总损失与加权辐射损失的差计算全年电气损失。