本發(fā)明涉及陽光輻照測量，尤其涉及一種基于傳感器組合的陽光輻照測量方法、系統(tǒng)及傳感裝置。

背景技術(shù)：

1、陽光輻照信息在光伏領(lǐng)域十分重要，無論是光伏電站建設(shè)項目還是光伏建筑一體化設(shè)計，在項目可行性分析和方案論證階段都應對項目所在地的太陽能輻照信息進行綜合評估，估算其光伏發(fā)電潛能。在進行光伏發(fā)電時，光伏板接收到的總輻照度直接影響其發(fā)電量。因此得到每個光伏板上的陽光輻照信息有助于進行更細致、更合理的系統(tǒng)配置。除此之外，新興的跟蹤型光伏和聚光光伏等一些主動提升輻照入射量的技術(shù)手段也需要得到太陽直散射輻照度數(shù)據(jù)。

2、目前對于太陽直散射輻照度測量仍依賴于專業(yè)的儀表，如利用搭配雙軸追蹤支架的直接輻射表測量太陽直射輻照度、通過搭配雙軸追蹤支架和遮光球的直接輻射表測量太陽散射輻照度、通過安裝遮光環(huán)的總輻射表測量太陽散射輻照度。此類儀表價格昂貴、結(jié)構(gòu)復雜，同時專表專用，功能無法復用，大幅增加了氣象站的投資建設(shè)及運維成本。常規(guī)輻照計基于熱電效應，其光譜響應與光伏組件不同，在進行光伏系統(tǒng)的發(fā)電量預測時無法提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于傳感器組合的陽光輻照測量方法、系統(tǒng)及傳感裝置。

2、本發(fā)明提出的一種基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，包括下列步驟：

3、根據(jù)至少三個不同朝向的傳感器獲取的輻照度檢測值、傳感器的傾角、傳感器朝向角、太陽方位角和太陽高度角計算光照補償因子，基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息，其中，所述陽光輻照信息包括太陽直射輻照度和/或太陽散射輻照度，所述光照補償因子包括直射補償因子、散射補償因子和反射補償因子的至少一個。

4、優(yōu)選地，所述基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息，所述陽光輻照信息通過求解下列矩陣計算：

5、

6、其中，ei為第i個傳感器的輻照度檢測值，rbi為第i個傳感器的直射補償因子、rdi為第i個傳感器的散射補償因子，rri為第i個傳感器的反射補償因子，ρ為地面的反照率。

7、優(yōu)選地，所述基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息，具體為，利用輻照度測量初始值求解上述矩陣。

8、優(yōu)選地，所述輻照度測量初始值通過下列等式計算：

9、

10、

11、其中，ea、eb和sa、sb分別為受光面法向與太陽直射光夾角大于九十度的傳感器的輻照度檢測值和受光面傾斜角，ec、sc、ωc分別為受光面法向與太陽光夾角最小的傳感器的輻照度檢測值、受光面傾斜角和受光面法向與太陽光夾角，eb為太陽直射輻照度初始值，ed為散射輻照度初始值，ρ是地面的反照率。

12、優(yōu)選地，所述至少三個不同朝向的傳感器，具體包括分別位于長方體的五個面上的第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)、第四傳感器(4)和第五傳感器(5)，第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)和第五傳感器(5)依次位于長方體的四個側(cè)面，第四傳感器(4)位于長方體頂面；

13、優(yōu)選地，第二傳感器(2)的受光面豎直布置且朝向角與太陽方位角重合，且第四傳感器(4)的受光面水平向上布置。

14、優(yōu)選地，所述輻照度測量初始值通過下列等式計算：

15、eb＝(e2+e5-e1-e3)/cosω2，

16、

17、其中，e1、e2、e3、e4、e5分別為第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)、第四傳感器(4)和第五傳感器(5)的輻照度檢測值，ω2是第二傳感器(2)的太陽直射光與所述傳感器所在平面法向量的夾角，ω4是第四傳感器(4)的太陽直射光與所述傳感器所在平面法向量的夾角；

18、優(yōu)選地，ω2和ω4通過下列等式計算：

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

20、其中，s為傳感器的傾角，ψ為傳感器的朝向角，θ為太陽的方位角，α為太陽高度角。

21、本發(fā)明中，所提出的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，根據(jù)至少三個不同朝向的傳感器獲取的輻照度檢測值、傳感器的傾角、傳感器朝向角、太陽方位角和太陽高度角計算光照補償因子，基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息。通過多個傳感器組合，以不同的放置姿態(tài)采集陽光信息，得到測量所在地的陽光輻照信息，基于不同傳感器的不同光線的光照補償因子，提升了陽光輻照信息計算的準確性，且提高了運算效率，實現(xiàn)了陽光輻照信息的低成本多維度測量。

22、本發(fā)明還提出一種用于實現(xiàn)上述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法的傳感裝置，包括至少三個受光面朝向不同的傳感器。

23、優(yōu)選地，包括：至少一個受光面豎直布置的傳感器和至少一個受光面水平向上布置的傳感器。

24、優(yōu)選地，包括：分別位于長方體的五個面上的第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、第四傳感器和第五傳感器，第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第五傳感器依次位于長方體的四個側(cè)面，第四傳感器位于長方體頂面。

25、本發(fā)明中，所提出的基于傳感器組合的陽光輻照傳感裝置，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，所獲取的數(shù)據(jù)與陽光輻照信息的算法相結(jié)合，進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)計算。

26、本發(fā)明還提出一種基于傳感器組合的陽光輻照測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

27、多個受光面朝向不同的傳感器；

28、處理器；

29、存儲器；以及

30、一個或多個程序，其中所述一個或多個程序被存儲在所述存儲器中，并且被配置成由所述處理器執(zhí)行，所述程序包括用于執(zhí)行上述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法。

31、本發(fā)明中，所提出的基于傳感器組合的陽光輻照測量系統(tǒng)，其技術(shù)效果與上述測量方法類似，在此不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，其特征在于，所述基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息，所述陽光輻照信息通過求解下列矩陣計算：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，其特征在于，所述基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息，具體為，利用輻照度測量初始值求解上述矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，其特征在于，所述輻照度測量初始值通過下列等式計算：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，其特征在于，所述至少三個不同朝向的傳感器，具體包括分別位于長方體的五個面上的第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)、第四傳感器(4)和第五傳感器(5)，第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)和第五傳感器(5)依次位于長方體的四個側(cè)面，第四傳感器(4)位于長方體頂面；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法，其特征在于，所述輻照度測量初始值通過下列等式計算：

7.一種用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的基于傳感器組合的陽光輻照測量方法的傳感裝置，其特征在于，包括至少三個受光面朝向不同的傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于傳感器組合的陽光輻照傳感裝置，其特征在于，包括：至少一個受光面豎直布置的傳感器和至少一個受光面水平向上布置的傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于傳感器組合的陽光輻照傳感裝置，其特征在于，包括：分別位于長方體的五個面上的第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)、第四傳感器(4)和第五傳感器(5)，第一傳感器(1)、第二傳感器(2)、第三傳感器(3)和第五傳感器(5)依次位于長方體的四個側(cè)面，第四傳感器(4)位于長方體頂面。

10.一種基于傳感器組合的陽光輻照測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于傳感器組合的陽光輻照測量方法及測量系統(tǒng)，根據(jù)至少三個不同朝向的傳感器獲取的輻照度檢測值、傳感器的傾角、傳感器朝向角、太陽方位角和太陽高度角計算光照補償因子，基于上述光照補償因子和所獲取的輻照度檢測值計算陽光輻照信息。通過多個傳感器組合，以不同的放置姿態(tài)采集陽光信息，得到測量所在地的陽光輻照信息，基于不同傳感器的不同光線的光照補償因子，提升了陽光輻照信息計算的準確性，且提高了運算效率，實現(xiàn)了陽光輻照信息的低成本多維度測量。本發(fā)明還提出一種基于傳感器組合的陽光輻照傳感裝置，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，所獲取的數(shù)據(jù)與陽光輻照信息的算法相結(jié)合，進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)計算。

技術(shù)研發(fā)人員：馬浩喻,劉文,鄭佳楠,高揚,陳方才
受保護的技術(shù)使用者：中國科學技術(shù)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10