基于传感器组合的阳光辐照测量方法、系统及传感装置

本发明涉及阳光辐照测量，尤其涉及一种基于传感器组合的阳光辐照测量方法、系统及传感装置。

背景技术：

1、阳光辐照信息在光伏领域十分重要，无论是光伏电站建设项目还是光伏建筑一体化设计，在项目可行性分析和方案论证阶段都应对项目所在地的太阳能辐照信息进行综合评估，估算其光伏发电潜能。在进行光伏发电时，光伏板接收到的总辐照度直接影响其发电量。因此得到每个光伏板上的阳光辐照信息有助于进行更细致、更合理的系统配置。除此之外，新兴的跟踪型光伏和聚光光伏等一些主动提升辐照入射量的技术手段也需要得到太阳直散射辐照度数据。

2、目前对于太阳直散射辐照度测量仍依赖于专业的仪表，如利用搭配双轴追踪支架的直接辐射表测量太阳直射辐照度、通过搭配双轴追踪支架和遮光球的直接辐射表测量太阳散射辐照度、通过安装遮光环的总辐射表测量太阳散射辐照度。此类仪表价格昂贵、结构复杂，同时专表专用，功能无法复用，大幅增加了气象站的投资建设及运维成本。常规辐照计基于热电效应，其光谱响应与光伏组件不同，在进行光伏系统的发电量预测时无法提供可靠的参考数据。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于传感器组合的阳光辐照测量方法、系统及传感装置。

2、本发明提出的一种基于传感器组合的阳光辐照测量方法，包括下列步骤：

3、根据至少三个不同朝向的传感器获取的辐照度检测值、传感器的倾角、传感器朝向角、太阳方位角和太阳高度角计算光照补偿因子，基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息，其中，所述阳光辐照信息包括太阳直射辐照度和/或太阳散射辐照度，所述光照补偿因子包括直射补偿因子、散射补偿因子和反射补偿因子的至少一个。

4、优选地，所述基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息，所述阳光辐照信息通过求解下列矩阵计算：

5、

6、其中，ei为第i个传感器的辐照度检测值，rbi为第i个传感器的直射补偿因子、rdi为第i个传感器的散射补偿因子，rri为第i个传感器的反射补偿因子，ρ为地面的反照率。

7、优选地，所述基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息，具体为，利用辐照度测量初始值求解上述矩阵。

8、优选地，所述辐照度测量初始值通过下列等式计算：

9、

10、

11、其中，ea、eb和sa、sb分别为受光面法向与太阳直射光夹角大于九十度的传感器的辐照度检测值和受光面倾斜角，ec、sc、ωc分别为受光面法向与太阳光夹角最小的传感器的辐照度检测值、受光面倾斜角和受光面法向与太阳光夹角，eb为太阳直射辐照度初始值，ed为散射辐照度初始值，ρ是地面的反照率。

12、优选地，所述至少三个不同朝向的传感器，具体包括分别位于长方体的五个面上的第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)、第四传感器(4)和第五传感器(5)，第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)和第五传感器(5)依次位于长方体的四个侧面，第四传感器(4)位于长方体顶面；

13、优选地，第二传感器(2)的受光面竖直布置且朝向角与太阳方位角重合，且第四传感器(4)的受光面水平向上布置。

14、优选地，所述辐照度测量初始值通过下列等式计算：

15、eb＝(e2+e5-e1-e3)/cosω2，

16、

17、其中，e1、e2、e3、e4、e5分别为第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)、第四传感器(4)和第五传感器(5)的辐照度检测值，ω2是第二传感器(2)的太阳直射光与所述传感器所在平面法向量的夹角，ω4是第四传感器(4)的太阳直射光与所述传感器所在平面法向量的夹角；

18、优选地，ω2和ω4通过下列等式计算：

19、cosωi＝cosαsin(s)cos(ψ-θ)+sinαcos(s)；

20、其中，s为传感器的倾角，ψ为传感器的朝向角，θ为太阳的方位角，α为太阳高度角。

21、本发明中，所提出的基于传感器组合的阳光辐照测量方法，根据至少三个不同朝向的传感器获取的辐照度检测值、传感器的倾角、传感器朝向角、太阳方位角和太阳高度角计算光照补偿因子，基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息。通过多个传感器组合，以不同的放置姿态采集阳光信息，得到测量所在地的阳光辐照信息，基于不同传感器的不同光线的光照补偿因子，提升了阳光辐照信息计算的准确性，且提高了运算效率，实现了阳光辐照信息的低成本多维度测量。

22、本发明还提出一种用于实现上述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法的传感装置，包括至少三个受光面朝向不同的传感器。

23、优选地，包括：至少一个受光面竖直布置的传感器和至少一个受光面水平向上布置的传感器。

24、优选地，包括：分别位于长方体的五个面上的第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和第五传感器，第一传感器、第二传感器、第三传感器和第五传感器依次位于长方体的四个侧面，第四传感器位于长方体顶面。

25、本发明中，所提出的基于传感器组合的阳光辐照传感装置，结构简单，成本低廉，所获取的数据与阳光辐照信息的算法相结合，进一步优化数据计算。

26、本发明还提出一种基于传感器组合的阳光辐照测量系统，其特征在于，包括：

27、多个受光面朝向不同的传感器；

28、处理器；

29、存储器；以及

30、一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法。

31、本发明中，所提出的基于传感器组合的阳光辐照测量系统，其技术效果与上述测量方法类似，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种基于传感器组合的阳光辐照测量方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法，其特征在于，所述基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息，所述阳光辐照信息通过求解下列矩阵计算：

3.根据权利要求2所述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法，其特征在于，所述基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息，具体为，利用辐照度测量初始值求解上述矩阵。

4.根据权利要求3所述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法，其特征在于，所述辐照度测量初始值通过下列等式计算：

5.根据权利要求4所述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法，其特征在于，所述至少三个不同朝向的传感器，具体包括分别位于长方体的五个面上的第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)、第四传感器(4)和第五传感器(5)，第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)和第五传感器(5)依次位于长方体的四个侧面，第四传感器(4)位于长方体顶面；

6.根据权利要求5所述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法，其特征在于，所述辐照度测量初始值通过下列等式计算：

7.一种用于实现根据权利要求1-6任一项所述的基于传感器组合的阳光辐照测量方法的传感装置，其特征在于，包括至少三个受光面朝向不同的传感器。

8.根据权利要求7所述的基于传感器组合的阳光辐照传感装置，其特征在于，包括：至少一个受光面竖直布置的传感器和至少一个受光面水平向上布置的传感器。

9.根据权利要求8所述的基于传感器组合的阳光辐照传感装置，其特征在于，包括：分别位于长方体的五个面上的第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)、第四传感器(4)和第五传感器(5)，第一传感器(1)、第二传感器(2)、第三传感器(3)和第五传感器(5)依次位于长方体的四个侧面，第四传感器(4)位于长方体顶面。

10.一种基于传感器组合的阳光辐照测量系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种基于传感器组合的阳光辐照测量方法及测量系统，根据至少三个不同朝向的传感器获取的辐照度检测值、传感器的倾角、传感器朝向角、太阳方位角和太阳高度角计算光照补偿因子，基于上述光照补偿因子和所获取的辐照度检测值计算阳光辐照信息。通过多个传感器组合，以不同的放置姿态采集阳光信息，得到测量所在地的阳光辐照信息，基于不同传感器的不同光线的光照补偿因子，提升了阳光辐照信息计算的准确性，且提高了运算效率，实现了阳光辐照信息的低成本多维度测量。本发明还提出一种基于传感器组合的阳光辐照传感装置，结构简单，成本低廉，所获取的数据与阳光辐照信息的算法相结合，进一步优化数据计算。技术研发人员：马浩喻,刘文,郑佳楠,高扬,陈方才受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10