首页 >
论文范文 >
工程工业论文 >
电力工业论文 >
基于相关性原理的光伏发电产业电量估算模型
摘要：随着全球对清洁能源需求的日益增长，光伏发电作为一种重要的可再生能源形式，得到了广泛的关注和应用。基于日照时长与累计发电量的相关性，构建了一种光伏发电产业电量估算模型。通过对大量实际数据的分析和处理，验证了该模型的有效性和准确性，为光伏发电产业的发展提供了有力的支持。
加入收藏
在全球能源转型的大背景下,光伏发电凭借其清 洁､可再生､安装灵活等优点,成为了能源领域的重要 发展方向｡然而,光伏发电量受到多种因素的影响,如 地理位置､气候条件､光伏组件性能等,使准确估算光伏发电量成为一个具有挑战性的任务｡准确的电量估 算对于优化光伏电站的设计和运行､提高能源利用效率､保障电网稳定运行等方面具有重要意义｡
1、光伏发电的基本原理
光伏发电是利用半导体材料的光电效应,将太阳 能直接转化为电能的过程｡当太阳光照射到光伏组件 上时,光子的能量被半导体材料吸收,产生电子-空穴 对｡在内部电场的作用下,电子和空穴分别向不同的方 向移动,形成电流和电压,从而实现电能的输出[1-2] ｡
2、影响光伏发电量的因素[3-4]
2.1 日照时长
日照时长是指太阳照射地面的时间长度,直接决 定了光伏组件接收太阳能的时间,是影响光伏发电量 的重要因素之一｡
2.2 太阳辐照度
太阳辐照度是指单位面积上接收到的太阳辐射能量,反映了太阳辐射的强度,对光伏发电量有显著影响｡
2.3 温度
温度会影响光伏组件的性能,过高或过低的温度 都会导致发电效率下降｡
2.4 光伏组件的性能
光伏组件的性能包括组件的转换效率､衰减率､安装角度和朝向等,都会影响光伏发电量｡
2.5 安装角度和朝向
合适的安装角度和朝向可以最大程度地接收太阳辐射,提高发电量｡
2.6 阴影遮挡
周围建筑物､树木等物体的阴影遮挡会减少光伏组件接收的阳光,降低发电量｡
3、日照时长与日累发电量的相关性分析
3.1 数据收集
为了研究日照时长与日累发电量之间的相关性, 收集国家能源集团青海电力公司某区域公司的光伏 发电数据｡这些数据应包括不同情况下日照时长和对 应的累计发电量,具备数据的离散性,见表1｡
表1 2023年1月份某电站数据
通过表1数据分析可知,发电量与日照时长相关 性达到 0.9,并且与某功率预测装置相关性只有 0.6, 所以日累发电量与日照时长可以进行相关性分析｡
3.2 相关性分析方法
采用统计学中的相关分析方法,如皮尔逊相关系 数(Pearson correlation coefficient)衡量日照时长与累 计发电量之间的线性相关性,如图1所示｡
根据线性回归方程假设发电量为Y,日照时长为 X,Y=bX+C,
b=(x1y1+x2y2+...xnyn-nXY)(/ x1+x2+...xn-nX)｡
代入数据可得出:Y=5.894X-2.669 3｡
采用统计学中的线性回归分析方法,建立日照时 长与累计发电量之间的数学关系｡
图1 2023年1月份某电站日照时长与 累计发电量之间的线性相关性
3.3 相关性结果
通过对实际数据的分析,发现日照时长与累计发 电量之间存在显著的正相关关系,即日照时长越长, 累计发电量越高｡然而,这种相关性还需要再次验证, 以该电站2024年1月份数据进行验证,见表2｡
表2 2024年 1月份某电站数据
通过分析发现,日照时长与累计发电量之间存在 显著的正相关关系｡由此证明,这种相关性完全可以 应用于功率预测方向,只是这种准确率还不够准确, 因此,根据上述分析结果推算出电量估算模型,如 图 2､图3所示｡
图2 2024年1月份某电站数据模型预测与 日累计发电量对比情况
图3 2024年1月份某电站某功率预测与 日累计发电量对比情况
根据图2和图 3分析发现,预测准确率远远高于 某功率预测软件｡
4、电量估算模型的构建
4.1 模型假设
基于上述相关性分析,提出以下假设:光伏发电 量主要取决于日照时长和其他不确定因素,根据发电 量和装机容量可以得出日利用小时数,即日利用小时 数=发电量/装机容量｡
直接利用该电站2023 年 7 月份日利用小时数数 据进行建模,见表3｡
表3 2023年 7月份某电站利用小时数数据
由表3 可以得出,平均日利用小时数 Rp=4.98;日 利用小时数,即电站在满容量､满负荷情况下达到日发电量的小时数
根据电站2023年1月份数据可以得出,平均日照 时间Hp=6.62｡
根据电站2023 年 1 月份昼长 10 h 得出日照时间 和发电量呈强正相关性｡可以用实时的日照时间(Hs ) 推算出当日日累发电量Mu=(Rp/Hp )×ZJ×Hs ｡
4.2 模型表达式
构建的电量估算模型可以表示为:
Mu=(Rp/Hp )×ZJ×Hs ｡
式中:Mu表示模型预测累计发电量;Rp表示同期 平均日利用小时数;Hp表示同期平均日照时长;ZJ是 往年装机容量;Hs为实时日照时长｡
4.3 函数形式说明
因为该模型数据量有限,未能大量取得不同季 节､不同电站数据,因此建议使用者尽量以往年同一 时间段数据取值求得系数｡
4.4 修正系数的确定
修正系数(Rp/Hp )通过对不同条件下的实际发电 量与模型预测发电量的偏差进行分析和统计,从而确 定其取值范围和平均值｡
5、模型验证与评估
5.1 数据验证
使用新的实际数据对构建的电量估算模型进行验证,将模型预测的发电量与实际发电量进行对比,见表4｡
表4 利用该电站同期 2024年 1月份数据进行预测
5.2 结果分析
如果评估指标在可接受的范围内,说明模型具有 较好的预测能力;如果指标不理想,则需要对模型进 行优化和改进,如图4､图5所示｡
图4 某电站同期1 月份数据进行预测2024年1 月份数据 模型预测与日累计发电量对比情况
图5 某电站同期1 月份数据进行预测2024年1 月份数据 某功率预测与日累计发电量对比情况
从图4和图 5对比发现,模型预测基本与日发电 曲线趋势吻合,而且准确率高于该电站所使用功率预测装置｡
采用统计学中的相关分析方法得出Mu预测值与 实际值相关性0.8,属于高度相关,而与某功率预测装 置相关系数仅为-0.14,基本不相关,说明此模型具备 高度的准确性｡
6、模型的应用与展望
6.1 应用场景
(1)光伏电站的规划和设计｡根据当地的日照时 长数据,利用模型估算发电量,为电站的规模和布局 提供参考｡
(2)电力调度与管理｡帮助电力部门预测光伏发 电量,优化电力调度方案,提高电网的稳定性和可靠性｡
(3)投资决策｡为投资者提供光伏发电项目的收 益预测,辅助投资决策｡
6.2 展望
未来可以考虑更多的影响因素,如气象预报数 据､光伏组件的实时性能监测数据等,以提高模型的 精度和适应性｡同时,结合人工智能和大数据技术,实 现模型的实时更新和优化,更好地服务于光伏发电产 业的发展｡
6.3 局限性 模型未考虑突发的气象灾害等极端情况,对于新 型光伏材料和技术的适应性具有局限性｡
7、结语
基于日照时长与累计发电量的相关性,构建了一 种光伏发电产业电量估算模型｡通过对实际数据的分 析和验证,表明该模型具有一定的准确性和可靠性, 能够为光伏发电产业的相关决策提供有价值的参考｡ 随着技术的不断进步和数据的不断丰富,相信该模型 将不断完善,为推动光伏发电产业的可持续发展发挥 更大的作用｡
参考文献:
[1]杜士鹏,王存旭.太阳能光伏发电技术的发展前景[J].大众用电, 2015,30(7):24.
[2]陆江,王文彬,袁廷璧,等 .光伏电站系统标准能效比的修正方法 研究[J].电力科技与环保,2023,39(3):194-200.
[3]康渭滨,寇明鑫,张文文,等 .光伏储能电站不同储能形式经济性 对比分析[J].电力科技与环保,2024,40(3):276-285.
[4]董大群,赵计生 . 太阳能光伏发电的发展趋势与困境分析[J]. 光 源与照明,2024(5):120-122.
文章来源:张彬.基于相关性原理的光伏发电产业电量估算模型[J].能源科技,2024,22(06):61-65.
分享：
风能､潮汐能､太阳能等可再生能源存在间歇性供应和地域分布不均衡等特点,对自然条件的依赖性很强｡因此,开发新型储能材料成为解决这一问题的核心｡超级电容器因其具备高功率密度､超快的充放电速率及较长的循环使用寿命成为储能领域中非常重要的一员[1,2]｡
2025-09-07
根据《智能光伏产业创新发展行动计划(2021—2025年)》的指导,各相关部门推动智能制造与运维融合,国家数据局的成立也为数据资源整合提供了支持[1]｡基于大数据､人工智能和物联网技术构建的智慧运维平台,实现了设备实时监测､预测性维护及资源优化调度,显著提升了运维效率,降低了成本并增强了安全性｡
2025-09-07
新能源是人类传统能源外,以新技术诞生的地热能､太阳能､风能等能源种类,具有可再生､资源丰富的优点,对人类､环境负面影响小,却存在开发难度大问题｡而在新能源开发中,采取电气自动化技术,利用先进控制算法,能够提高新能源转换能源效率,如太阳能发电优化阵列倾斜方向。
2025-09-04
双进双出钢球磨煤机作为发电厂广泛应用的制粉设备,具有生产效率高､能耗低､不受异物影响等特点｡但是,由于煤种特性因素的变化､电网用电需求不确定,煤质与电厂负荷发生变化,要求磨煤机能够及时响应,提高燃烧效率,减少CO2与NOx排放｡因此,在发电厂双进双出钢球磨煤机运行中,应结合实际情况,对其进行优化调整,从而推动发电厂可持续发展｡
2025-09-04
随着电力系统规模的不断扩大和技术的日益复杂,高压输电线路的二次回路面临的故障类型也日趋多样化｡目前,专家学者大多对二次回路的继电保护回路､电流电压互感器回路的故障进行了研究,但是基于系统安全的高压输电线路二次回路全方位､全过程的故障研究分析相对缺乏｡
2025-09-04
电力载波通信(PowerLineCommunication,PLC)作为一种利用电力线进行数据传输的技术,凭借成本低廉和覆盖范围广泛的优势,在众多领域得到了广泛应用[1]｡特别是在智能电网､家庭自动化和工业控制等领域,PLC技术能通过现有的电力基础设施实现高效的数据传输[2]｡
2025-09-04
文献[6]提出基于随机规划的多能源系统日前调度模型,考虑了风电光伏的不确定性,但未纳入光热储能的长期调节能力｡文献[7]利用模型预测控制优化光热-光伏联合系统,侧重短期功率平滑,难以适应周计划的时间跨度｡文献[8]构建了“风光火储”多目标优化模型,但将储能视为独立单元,忽略了光热发电与储能的一体化特性｡
2025-09-04
高电压设备通常是在恶劣环境和长期高负荷状态下运行,在运维检修工作不到位情况下,极易造成较大经济损失和人身安全隐患｡尤其是绝缘老化现象,导致绝缘层无法对高压电起到良好绝缘效果,出现绝缘击穿､设备故障､通电故障及放电故障等多种问题｡
2025-08-29
根据国家电网公司抽检试验数据,熔断器主要缺陷集中于上导电片连接处､熔管螺纹接合部等关键部位｡材质缺陷与温升异常直接相关,导电部件材质不达标会造成接触电阻增大,正常负荷电流下产生过热现象,长期运行将加速触头氧化和弹性元件老化｡
2025-08-29
数字化浪潮中,智能工厂建设是企业高质量发展的必然选择｡开展基于MES系统的配电盘智能化生产线建设,是提升公司配电盘产能､品质和核心竞争力的重要路径｡智能工厂MES模块与产线对接投入生产后,预计投入5年后产量由现有的1200面增至2500面以上,产能得到有效提升｡
2025-08-29我要评论
期刊名称：电力科技与环保
期刊人气：3308
主管单位：国家能源投资集团有限责任公司
主办单位：国电科学技术研究院有限公司
出版地方：江苏
专业分类：科技
国际刊号：1674-8069
国内刊号：32-1808/X
邮发代号：28-263
创刊时间：1985年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：7-9个月
影响因子：1.587
影响因子：0.566
影响因子：1.350
影响因子：0.000
影响因子：0.932
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2024-12-26
43
上传者：管理员
