基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏電站發(fā)電量計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電 站發(fā)電量的計(jì)算方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光伏發(fā)電裝機(jī)容量的日益增加，光伏電站發(fā)電量的計(jì)算在光伏電站的并網(wǎng)運(yùn) 行、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和決策方面起到的作用越來越重要。準(zhǔn)確計(jì)算出光伏電站的發(fā)電量，有助于 掌握大規(guī)模光伏電站的運(yùn)行特性，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光伏電站和電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。一方面，由 于光伏出力的隨機(jī)波動(dòng)性使得光伏發(fā)電的出力難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，從而影響電力系統(tǒng)的調(diào)度和 發(fā)電計(jì)劃的指定;另一方面，光伏電站發(fā)電量的準(zhǔn)確計(jì)算也是光伏電站優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)光伏 電站精細(xì)化運(yùn)行管理的基礎(chǔ)。
[0003] 光伏電站發(fā)電量計(jì)算在光伏電站規(guī)劃設(shè)計(jì)階段和建成之后有著不同的方法。在光 伏電站設(shè)計(jì)的科研階段，通常根據(jù)當(dāng)?shù)啬昃椛淞縼硗扑愎夥娬镜陌l(fā)電量，通過建立太 陽輻射模型和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站輸出功率和發(fā)電量的計(jì)算。該類計(jì)算方 法由于數(shù)據(jù)源顆粒度粗大和氣象資料同化所帶來的誤差導(dǎo)致計(jì)算發(fā)電量和實(shí)際發(fā)電量偏 差較大。光伏電站運(yùn)行后能夠有效獲取高分辨率的氣象數(shù)據(jù)，使得實(shí)現(xiàn)光伏電站發(fā)電量的 精確計(jì)算成為可能，通常根據(jù)光伏發(fā)電機(jī)理模型建立光伏電站輻照量和功率模型實(shí)現(xiàn)光伏 電站發(fā)電量計(jì)算。對(duì)于光伏電站發(fā)電量的精確計(jì)算而言，問題主要來自于如下幾個(gè)方面:傳 統(tǒng)的光伏電站發(fā)電量計(jì)算方法沒有考慮電站實(shí)際特性，僅僅用轉(zhuǎn)換效率來表征實(shí)際輻照量 輸入和輸出功率之間的映射關(guān)系，模型誤差較大;在實(shí)際環(huán)境條件下光伏陣列排布復(fù)雜、傾 角不一致，特別是固定式安裝的光伏電站實(shí)際輻照量難以計(jì)算;基于機(jī)理的光伏發(fā)電量計(jì) 算模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)難以獲得，同時(shí)光伏電站實(shí)際發(fā)電量受光伏電站核心關(guān)鍵設(shè)備性能 退化和實(shí)際運(yùn)行溫度影響較大，難以用機(jī)理模型進(jìn)行描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方 法及系統(tǒng)，能夠快速、準(zhǔn)確計(jì)算得到光伏電站發(fā)電量。
[0005] 基于上述目的本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法，包括： 根據(jù)光伏電站所在地理位置和時(shí)間計(jì)算得到水平面理論太陽輻射強(qiáng)度；
[0006] 獲取光伏電站的歷史發(fā)電量以及光伏電站所在位置的氣象要素歷史運(yùn)行數(shù)據(jù);所 述氣象要素包含光伏電站所在位置的環(huán)境溫度、光伏組件的背板溫度和實(shí)際輻照強(qiáng)度；
[0007] 將獲取的數(shù)據(jù)樣本[T C S]作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，將[0 0 P]作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 輸出向量，建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算模型，其中T為光伏組件的背板溫度 或環(huán)境溫度，C為實(shí)際輻照強(qiáng)度，S為水平面理論太陽輻射強(qiáng)度，P為光伏電站發(fā)電量；
[0008] 輸入任意時(shí)刻的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，通過所述計(jì)算模型計(jì)算得到該時(shí)刻光伏電站的發(fā) 電量。
[0009] 可選的，所述水平面理論太陽輻射強(qiáng)度的計(jì)算步驟為:根據(jù)大氣衰減系數(shù)以及太 陽高度角計(jì)算得到太陽直接輻射強(qiáng)度;根據(jù)大氣衰減系數(shù)、太陽高度角以及散射系數(shù)計(jì)算 得到太陽散射輻射強(qiáng)度;將太陽直接輻射強(qiáng)度加上太陽散射輻射強(qiáng)度即為所述水平面理論 太陽輻射強(qiáng)度。
[0010] 進(jìn)一步，所述太陽直接福射強(qiáng)度的計(jì)算公式為：
[0011] Sbh = So X ib X sin h
[0012] 所述太陽散射輻射強(qiáng)度的計(jì)算公式為：
[0013]
[0014] 其中，Sbh為太陽直接輻射強(qiáng)度，So為入射到水平面上的太陽直接輻射強(qiáng)度，Tb為直 接輻射衰減系數(shù)，h為太陽高度角；Sdh為太陽散射輻射強(qiáng)度，Edh為入射到水平面上的太陽散 射輻射強(qiáng)度，Td為散射輻射衰減系數(shù)，k 2為大氣質(zhì)量系數(shù)。
[0015] 可選的，所述大氣質(zhì)量系數(shù)k2的取值范圍為:0.60 SkK 0.90。
[0016] 進(jìn)一步，所述大氣質(zhì)量系數(shù)k2的取值具體為:大氣質(zhì)量渾濁時(shí)，0.60 < k2 < 0.70;大 氣質(zhì)量正常時(shí)，〇·710 < k2 < 0·80;大氣質(zhì)量較好時(shí)，0·810 < k2 < 90。
[0017] 可選的，所述建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算模型的步驟還包括：
[0018] 根據(jù)所述光伏電站所在位置的環(huán)境溫度和光伏組件的背板溫度分別建立基于神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的環(huán)境溫度計(jì)算模型和背板溫度計(jì)算模型；
[0019] 將某一時(shí)刻的光伏電站發(fā)電量的環(huán)境溫度、實(shí)測(cè)輻照量、水平面理論太陽輻射強(qiáng) 度作為環(huán)境溫度計(jì)算模型的輸入量，計(jì)算得到該時(shí)刻光伏電站的第一理論發(fā)電量；
[0020] 將同一時(shí)刻的光伏組件的背板溫度、實(shí)測(cè)輻照量、水平面理論太陽輻射強(qiáng)度作為 背板溫度計(jì)算模型的輸入量，計(jì)算得到該時(shí)刻光伏電站的第二理論發(fā)電量；
[0021 ]同時(shí)將所述第一理論發(fā)電量和所述第二理論發(fā)電量與該時(shí)刻的實(shí)際發(fā)電量進(jìn)行 比較，將所述第一理論發(fā)電量和所述第二理論發(fā)電量中計(jì)算精度高的對(duì)應(yīng)的計(jì)算模型作為 最優(yōu)計(jì)算模型。
[0022]本發(fā)明還提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算系統(tǒng)，包括：
[0023]理論計(jì)算模塊，用于根據(jù)光伏電站所在地理位置和時(shí)間計(jì)算得到水平面理論太陽 輻射強(qiáng)度；
[0024]數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取光伏電站的歷史發(fā)電量以及光伏電站所在位置的氣象要 素歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；
[0025] 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模模塊，用于將獲取的數(shù)據(jù)樣本[T C S]作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，將 [0 0 P]作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出向量，建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算模型，其中 T為光伏組件的背板溫度或環(huán)境溫度，C為實(shí)際輻照強(qiáng)度，S為水平面理論太陽輻射強(qiáng)度，P為 光伏電站發(fā)電量；
[0026] 計(jì)算模塊，用于根據(jù)輸入的任意時(shí)刻的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，通過所述計(jì)算模型計(jì)算得 到該時(shí)刻光伏電站的發(fā)電量。
[0027] 優(yōu)選的，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模模塊還用于根據(jù)所述光伏電站所在位置的環(huán)境溫度和 光伏組件的背板溫度分別建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的環(huán)境溫度計(jì)算模型和背 板溫度計(jì)算模型；
[0028] 所述計(jì)算模塊還用于將某一時(shí)刻的光伏電站發(fā)電量的環(huán)境溫度、實(shí)測(cè)輻照量、水 平面理論太陽輻射強(qiáng)度作為環(huán)境溫度計(jì)算模型的輸入量，計(jì)算得到該時(shí)刻光伏電站的第一 理論發(fā)電量;將同一時(shí)刻的光伏組件的背板溫度、實(shí)測(cè)輻照量、水平面理論太陽輻射強(qiáng)度作 為背板溫度計(jì)算模型的輸入量，計(jì)算得到該時(shí)刻光伏電站的第二理論發(fā)電量;將所述第一 理論發(fā)電量和所述第二理論發(fā)電量與該時(shí)刻的實(shí)際發(fā)電量進(jìn)行比較，將所述第一理論發(fā)電 量和所述第二理論發(fā)電量中計(jì)算精度高的對(duì)應(yīng)的計(jì)算模型作為最優(yōu)計(jì)算模型。
[0029] 從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法 及系統(tǒng)，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立計(jì)算模型避免了機(jī)理模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)難以確定的問題； 通過計(jì)算理論太陽輻照強(qiáng)度使得計(jì)算模型收斂;通過選用光伏電站的環(huán)境溫度和光伏組件 背板溫度進(jìn)一步對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行優(yōu)化，使得計(jì)算模型更加準(zhǔn)確，最后將需要計(jì)算的光伏電 站的氣象因素輸入計(jì)算模型能夠快速得到精確的光伏電站發(fā)電量。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法的一個(gè)實(shí)施例的 流程圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法的另一個(gè)實(shí)施例 的流程圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中所有使用"第一"和"第二"的表述均是為了區(qū)分兩 個(gè)相同名稱非相同的實(shí)體或者非相同的參量，可見"第一" "第二"僅為了表述的方便，不應(yīng) 理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定，后續(xù)實(shí)施例對(duì)此不再一一說明。
[0035]參照?qǐng)D1所示，為本發(fā)明提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法的一 個(gè)實(shí)施例的流程圖。所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法包括：
[0036]步驟101，根據(jù)光伏電站所在地理位置和時(shí)間計(jì)算得到水平面理論太陽輻射強(qiáng)度；
[0037] 步驟102,獲取光伏電站的歷史發(fā)電量以及光伏電站所在位置的氣象要素歷史運(yùn)