本發(fā)明涉及一種落塵對發(fā)電效率影響的實驗裝置及計算方法，屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光伏系統(tǒng)一般分為獨立戶用系統(tǒng)、bipv和大型并網(wǎng)光伏電站。獨立戶用系統(tǒng)發(fā)電效率：60-65％；bipv發(fā)電效率：70-75％；大型并網(wǎng)光伏電站發(fā)電效率：75-80％。隨著技術(shù)的發(fā)展，組件發(fā)電效率、逆變系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的效率都會得到大大的提升，尤其是一些大型荒漠發(fā)電站因其沒有儲能系統(tǒng)所以整體效率可以做到85％左右。
落塵對光伏電池板的影響主要來源于兩個方面，一是落塵性質(zhì)，二是當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件。落塵具備多種化學(xué)、生物和靜電性質(zhì)，同時根據(jù)大小、形狀和重量的差別可分為不同的類型。當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素則包括當(dāng)?shù)亟ㄖ玫匦再|(zhì)、建筑特征(安裝的方向和角度)、環(huán)境特點(植被種類)以及氣候條件等。光伏面板的表面情況也相當(dāng)重要，一個粗糙的、帶有粘合性殘留物的粘滯表面比更光滑的表面更容易積累灰塵。而且落塵本身也會吸附灰塵，一旦有了初始落塵存在，就會導(dǎo)致更多的落塵累計。
在光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，太陽能電池板表面落塵影響發(fā)電效率的問題越發(fā)顯現(xiàn)出來。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，當(dāng)光伏電池板表面積灰時，將造成5％到15％的發(fā)電量損失。而目前的人工擦洗方式，仍是國內(nèi)光伏項目電池板主要清潔方法，耗時、費力、效率低。近日，國內(nèi)相關(guān)電氣公司自主開發(fā)出了一款新型太陽能電池板清潔機器人。該機器人可全自動檢測、清潔電池板，保持良好發(fā)電狀態(tài)。據(jù)了解，該機器人可實現(xiàn)自動監(jiān)測和啟動，在輪子的帶動下，沿著電池板兩端的軌道滾動，緩緩向前爬行，其內(nèi)部有螺旋式的毛刷轉(zhuǎn)動，不用灑水就能將灰塵掃凈。
中國專利200410026206.8公開了一種燃油冷凝式鍋爐反平衡熱效率測量方法,該測量方法基于燃料的高位發(fā)熱值,從質(zhì)量和能量守恒的角度建立了燃油冷凝式鍋爐熱效率的反平衡計算測量方法:1)選定基準(zhǔn)溫度和參比溫度；2)測定燃料成分；3)測定燃料發(fā)熱值；4)測定當(dāng)?shù)卮髿鈮毫涂諝庀鄬穸龋?)測定排煙中各成分體積含量；6)測定排煙溫度；7)測定燃料消耗量；8)測定排煙中冷凝水量；9)選定熱效率計算方法；10)利用計算模型求得鍋爐的熱效率。該方法無法有效實際應(yīng)用于光伏發(fā)電領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，系統(tǒng)完善，成本低廉，具有較高試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性的落塵對發(fā)電效率影響的實驗裝置。本發(fā)明還提供了落塵對發(fā)電效率影響的計算方法。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：落塵對發(fā)電效率影響的實驗裝置，包括組串和配套發(fā)電系統(tǒng)，配套發(fā)電系統(tǒng)與組串相連，其特征在于：還包括清洗機器人，組串共有兩條，其中一條組串為普通組串，另一條組串為清洗組串，普通組串與清洗組串相鄰，清洗機器人安裝在清洗組串上；配套發(fā)電系統(tǒng)包括匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜和并網(wǎng)變壓器；匯流箱共計兩個，分別為普通匯流箱和清洗匯流箱，普通組串與普通匯流箱串聯(lián)，清洗組串與清洗匯流箱串聯(lián)，普通匯流箱與清洗匯流箱并聯(lián)，普通匯流箱與直流配電柜串聯(lián)，清洗匯流箱與直流配電柜串聯(lián)，直流配電柜與逆變器串聯(lián)，逆變器與交流配電柜串聯(lián)，交流配電柜與并網(wǎng)變壓器串聯(lián)。普通組串與清洗組串在地理位置上相近，減少了實驗測試誤差。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)完善，運用在同一工況相同邊界條件下同一參數(shù)對比測量結(jié)果的方法，能夠準(zhǔn)確測量計算落塵對光伏電站發(fā)電效率反平衡計算影響系數(shù)。
落塵對發(fā)電效率影響的計算方法，包括如下步驟：通過光伏電站發(fā)電效率反平衡計算公式，計算光伏電站反平衡計算效率；
其中，光伏電站發(fā)電效率反平衡計算公式為：
η＝q1＝100％-q2-q3-q4-q5-q6-q7-q8-q9-q10-q11-q12，q1為光伏電站反平衡計算效率、q2為落塵對光伏電站發(fā)電效率反平衡計算影響系數(shù),q3為組件功率衰減系數(shù),q4為組件串聯(lián)功率失配損失系數(shù),q5為溫升損失系數(shù),q6為方陣相互遮擋損失系數(shù),q7為反射損失系數(shù),q8為光譜偏離損失系數(shù),q9為直流線損損失系數(shù),q10為交流線損損失系數(shù),q11為逆變器效率損失系數(shù),q12為變壓器效率損失系數(shù)。
q2的計算方法如下：
選取普通組串和清洗組串在清洗機器人停止工作情況下同一時間段內(nèi)的的直流電流數(shù)據(jù)做對比，計算清洗機器人停止工作情況下普通組串的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串的直流電流數(shù)據(jù)的平均偏差a；
選取普通組串和清洗組串在清洗機器人工作情況下同一時間段內(nèi)的的直流電流數(shù)據(jù)做對比；計算清洗機器人工作情況下普通組串的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串的直流電流數(shù)據(jù)的平均偏差b；
a與b的差值為q2的測量值。
直流電流數(shù)據(jù)采用表格記錄,剔除表格中因限電、遮擋、輻照過高和輻照過低造成的無效數(shù)據(jù)：如果出現(xiàn)下列數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)對應(yīng)的整行剔除：1)輻照度<200w/m2；2)直流電流數(shù)據(jù)<0.2a；3)直流電流數(shù)據(jù)>10a；4)直流電流數(shù)據(jù)<(0.7*輻照度/100)a，本情況中直流電流數(shù)據(jù)與輻照度處于同一行；5)直流電流數(shù)據(jù)>(1.3*輻照度/100)a，本情況中直流電流數(shù)據(jù)與輻照度處于同一行。剔除因為限電、遮擋、輻照不滿足要求等原因造成的無效數(shù)據(jù)，增加了實驗數(shù)據(jù)精度和正確性。輻照度與該輻照度下的普通組串的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串的直流電流數(shù)據(jù)對應(yīng)，在表格中同一行分別記錄輻照度，以及該輻照度下普通組串的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串的直流電流數(shù)據(jù)。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明試驗中保證其他參數(shù)影響不變，將落塵作為唯一的自變量進(jìn)行計算。因此根據(jù)清洗情況，選取一組加裝自動清洗機器人的清洗組串和一組地理位置相近的布置角度相同的相同型號的普通組串的數(shù)據(jù)作為我們模型的輸入數(shù)據(jù)，通過對比模型數(shù)據(jù)，加裝自動清洗機器人的清洗組串清洗之前工況兩組組串?dāng)?shù)據(jù)計算兩個組串的原始發(fā)電電流偏差，加裝自動清洗機器人的光伏發(fā)電組串清洗之后工況兩組組串?dāng)?shù)據(jù)計算其中一個組串清洗之后的兩個組串的發(fā)電電流偏差，兩者偏差之差即為落塵對光伏電站發(fā)電效率反平衡計算影響系數(shù)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例的落塵對發(fā)電效率影響的實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
實施例。
參見圖1。
落塵對發(fā)電效率影響的實驗裝置，包括組串和配套發(fā)電系統(tǒng)，配套發(fā)電系統(tǒng)與組串相連。
組串共有兩條，其中一條組串為普通組串1，另一條組串為清洗組串3，普通組串1與清洗組串3在地理位置上相鄰，保證兩者光照條件以及其他自然條件相近。
普通組串1與清洗組串3的區(qū)別僅在于清洗組串3安裝有清洗機器人9，清洗機器人9安裝在清洗組串3上。
配套發(fā)電系統(tǒng)包括匯流箱、直流配電柜5、逆變器6、交流配電柜7和并網(wǎng)變壓器8。匯流箱共計兩個，分別為普通匯流箱2和清洗匯流箱4，普通組串1與普通匯流箱2串聯(lián)，清洗組串3與清洗匯流箱4串聯(lián)，普通匯流箱2與清洗匯流箱4并聯(lián)，普通匯流箱2與直流配電柜5串聯(lián)，清洗匯流箱4與直流配電柜5串聯(lián)，直流配電柜5與逆變器6串聯(lián)，逆變器6與交流配電柜7串聯(lián)，交流配電柜7與并網(wǎng)變壓器8串聯(lián)。
落塵對發(fā)電效率影響的計算方法，包括如下步驟：通過光伏電站發(fā)電效率反平衡計算公式，計算光伏電站反平衡計算效率；
其中，光伏電站發(fā)電效率反平衡計算公式為：
η＝q1＝100％-q2-q3-q4-q5-q6-q7-q8-q9-q10-q11-q12，q1為光伏電站反平衡計算效率、q2為落塵對光伏電站發(fā)電效率反平衡計算影響系數(shù),q3為組件功率衰減系數(shù),q4為組件串聯(lián)功率失配損失系數(shù),q5為溫升損失系數(shù),q6為方陣相互遮擋損失系數(shù),q7為反射損失系數(shù),q8為光譜偏離損失系數(shù),q9為直流線損損失系數(shù),q10為交流線損損失系數(shù),q11為逆變器效率損失系數(shù),q12為變壓器效率損失系數(shù)。
q2的計算方法如下：
選取普通組串1和清洗組串3在清洗機器人停止工作情況下同一時間段內(nèi)的的直流電流數(shù)據(jù)做對比，計算清洗機器人停止工作情況下普通組串1的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串3的直流電流數(shù)據(jù)的平均偏差a；
選取普通組串1和清洗組串3在清洗機器人工作情況下同一時間段內(nèi)的的直流電流數(shù)據(jù)做對比；計算清洗機器人工作情況下普通組串1的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串3的直流電流數(shù)據(jù)的平均偏差b；
a與b的差值為q2的測量值。
直流電流數(shù)據(jù)采用表格記錄,剔除表格中因限電、遮擋、輻照過高和輻照過低造成的無效數(shù)據(jù)：如果出現(xiàn)下列數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)對應(yīng)的整行剔除：1)輻照度<200w/m2；2)直流電流數(shù)據(jù)<0.2a；3)直流電流數(shù)據(jù)>10a；4)直流電流數(shù)據(jù)<(0.7*輻照度/100)a，本情況中直流電流數(shù)據(jù)與輻照度處于同一行；5)直流電流數(shù)據(jù)>(1.3*輻照度/100)a，本情況中直流電流數(shù)據(jù)與輻照度處于同一行。剔除因為限電、遮擋、輻照不滿足要求等原因造成的無效數(shù)據(jù)，增加了實驗數(shù)據(jù)精度和正確性。輻照度與該輻照度下的普通組串1的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串3的直流電流數(shù)據(jù)對應(yīng)，在表格中同一行分別記錄輻照度，以及該輻照度下普通組串1的直流電流數(shù)據(jù)與清洗組串3的直流電流數(shù)據(jù)。
本實施例中[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道13為清洗組串3，[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道11為普通組串1。
參見表1,表1中b列為清洗前日照輻射強度很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)事例、c列為清洗前[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道11的直流電流很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)事例、d列為清洗前[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道13的直流電流很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)事例。
表1
參見表2,表2中b列為清洗后日照輻射強度很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)事例、c列為清洗后[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道11的直流電流很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)事例、d列為清洗后[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道13的直流電流很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)事例。
表2
試驗過程：對[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道13進(jìn)行清洗機器人9在線清洗，[18區(qū)3號匯流箱]光伏直流通道11不清洗。試驗前后分別讀取數(shù)據(jù)。表3為清洗前工況部分?jǐn)?shù)據(jù)。表4為清洗后工況部分?jǐn)?shù)據(jù)。
表3
表4
剔除因為限電、遮擋等原因造成的無效數(shù)據(jù)。表5為清洗前工況部分?jǐn)?shù)據(jù)剔除無效數(shù)據(jù)計算結(jié)果。表6為清洗后工況部分?jǐn)?shù)據(jù)剔除無效數(shù)據(jù)計算結(jié)果。
表5
表6
試驗前后清洗效果＝試驗后一段時間內(nèi)平均偏差-實驗前一段時間內(nèi)平均偏差
＝6.771-3.922
＝2.849％
試驗結(jié)果：計算落塵對光伏電站發(fā)電效率反平衡計算影響系數(shù)為2.849％
此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。凡依據(jù)本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。