光伏出力影響因素研究

孫浩 鄒婷

摘 要：光伏出力受太陽光輻射強度變化的影響，光伏系統(tǒng)的運行過程是不平衡的隨機過程，將會對電網(wǎng)的安全性和管理帶來一系列問題。因此如何更為精準地預(yù)測光伏出力變得非常重要。本文搜集了某段時間內(nèi)的氣象與環(huán)境數(shù)據(jù)。深入討論該時間段光伏出力與氣象與環(huán)境數(shù)據(jù)的關(guān)系，研究光伏出力影響因素，為了光伏預(yù)測模型提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：光伏出力；環(huán)境數(shù)據(jù)；氣象數(shù)據(jù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.081

1 緒論

隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源消耗快速增加，化石燃料枯竭并且化石燃料燃燒引起的環(huán)境污染日趨嚴重，對地球生態(tài)平衡和人類生活造成了嚴重的威脅。光伏發(fā)電站是目前必然的發(fā)展趨勢。

光伏預(yù)測模型的建立對于光伏發(fā)電具有重要的意義：

（1）提高電網(wǎng)穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)消納光電容量的能力。

（2）可以幫助由于光伏發(fā)電站限制發(fā)電而造成的經(jīng)濟損失，提高光伏電站運行管理的效率。

對于光伏發(fā)電站的發(fā)電量的預(yù)測有助于提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，增加電網(wǎng)消納電能力以及幫助光伏電站減少由于限電帶來的經(jīng)濟損失，提高光伏發(fā)電站運營管理效率，我們應(yīng)該做出高精度的光伏功率預(yù)測模型。而模型的建立，離不開對光伏出力的影響因素的分析。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

2.1 太陽能電池板

太陽能電池板能夠?qū)⑻柟庹丈涞哪芰客ㄟ^光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生電能。

2.2 太陽能控制器

整體掌握并控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)是太陽能控制器的主要職能，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。

2.3 蓄電池（組）

蓄電池既可以存儲光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能又可以釋放電能以作補充作為光伏系統(tǒng)的儲能部分。

2.4 逆變器

逆變器是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的設(shè)備。

3 光伏出力與氣象因素影響分析

3.1 光伏出力與溫度的影響因素分析

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為3.30146，誤差為0.12864；斜率（Slope）為0.07582，誤差為0.01155；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.07605。自變量地面以上兩米處的大氣溫度x當取值小于-10時，發(fā)電量y與x呈遞增關(guān)系，當x大于-10時，y的值出現(xiàn)了大范圍的波動，但總體上呈現(xiàn)出與x正相關(guān)的關(guān)系。

最終通過擬合分析可以得出光伏發(fā)電站的發(fā)電量與地面高度兩米處的露點溫度幾乎無關(guān)，而與地面以上兩米處的大氣溫度即環(huán)境溫度有密切的關(guān)系，大致上，隨著環(huán)境溫度的升高，光伏發(fā)電站的發(fā)電量會增加。

3.2 光伏出力與氣壓的影響因素分析

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為24.69709，誤差為15.39019；斜率（Slope）為-0.0278，誤差為0.02021；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.00174。由此可知由于相關(guān)系數(shù)過于小，且擬合圖也未發(fā)現(xiàn)自變量與因變量之間的關(guān)系，因此我校光伏發(fā)電站發(fā)電量與該地區(qū)氣象站水平的大氣壓幾乎不相關(guān)。

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為25.27779，誤差為15.08302；斜率（Slope）為-0.02839，誤差為0.01969；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.00211。由此可知由于相關(guān)系數(shù)過于小，因此我校光伏發(fā)電站發(fā)電量與平均海平面的大氣壓同發(fā)電量與氣象站水平的大氣壓相關(guān)性分析一樣，兩者幾乎不相關(guān)。

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為3.27763，誤差為0.11842；斜率（Slope）為-1.15123，誤差為0.10553；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.18761。根據(jù)相關(guān)系數(shù)可知光伏發(fā)電站的發(fā)電量與大氣壓的增量有一定的關(guān)系。隨著大氣壓的增量的增加光伏發(fā)電站的發(fā)電量呈現(xiàn)出明顯下降的趨勢。隨著氣溫的降低，光伏發(fā)電站的發(fā)電量會降低，因此，大氣壓的增量反映到光伏出力上兩者成負相關(guān)關(guān)系。

最終通過擬合分析可以得出光伏發(fā)電站的發(fā)電量與當?shù)氐臍庀笳練鈮?，以及平均海平面大氣壓并無明顯聯(lián)系，而與大氣壓的變化呈負相關(guān)的關(guān)系。

3.3 光伏出力與風(fēng)速影響分析

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為2.20643，誤差為0.25038；斜率（Slope）為0.48472，誤差為0.07961；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.06594。光伏發(fā)電站的發(fā)電量與風(fēng)速呈正相關(guān)關(guān)系。風(fēng)速的數(shù)據(jù)多數(shù)集中在低風(fēng)速區(qū)段，但是低風(fēng)速區(qū)域上的光伏發(fā)電量數(shù)據(jù)分布是比較均衡的。

最終通過擬合分析可以得出即使相關(guān)系數(shù)較小，但仍然是存在影響，光伏發(fā)電站的發(fā)電量與風(fēng)速呈正相關(guān)的關(guān)系。

3.4 光伏出力與水平能見度的影響因素分析

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為2.07604，誤差為0.21914；斜率（Slope）為0.09652，誤差為0.0121；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.11354。通過分析得出相關(guān)系數(shù)為0.11354屬于弱相關(guān)，并且隨著能見度的提升光伏發(fā)電站的發(fā)電量有所提升。

最終通過擬合分析可以得出，光伏發(fā)電站的發(fā)電量與水平能見度呈正相關(guān)的關(guān)系。

3.5 光伏出力與地面高度兩米處相對濕度的相關(guān)性分析

選取其中幾個較為重要的數(shù)據(jù)截距（Intercept）為6.60683，誤差為0.25998；斜率（Slope）為-0.07079，誤差為0.0054；相關(guān)系數(shù)（adj.R-Square）為0.2505。隨著相對濕度的增加，光伏出力減少。

最終通過擬合分析可以得出，光伏發(fā)電站的發(fā)電量與地面高度兩米處的相對濕度呈負相關(guān)的關(guān)系。

4 結(jié)論

隨著環(huán)境溫度的升高，光伏發(fā)電站的發(fā)電量會增加，呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。某一時刻的氣壓值并不會影響到光伏發(fā)電站的發(fā)電量，但是氣壓的變化卻與光伏發(fā)電站的發(fā)電量呈負相關(guān)的關(guān)系。光伏發(fā)電站的發(fā)電量與風(fēng)速和水平能見度呈正相關(guān)的關(guān)系。光伏發(fā)電站的發(fā)電量與地面高度兩米處的相對濕度呈負相關(guān)的關(guān)系。