光伏出力影响因素研究

孙浩 邹婷

摘 要：光伏出力受太阳光辐射强度变化的影响，光伏系统的运行过程是不平衡的随机过程，将会对电网的安全性和管理带来一系列问题。因此如何更为精准地预测光伏出力变得非常重要。本文搜集了某段时间内的气象与环境数据。深入讨论该时间段光伏出力与气象与环境数据的关系，研究光伏出力影响因素，为了光伏预测模型提供理论依据。

关键词：光伏出力；环境数据；气象数据

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

1 绪论

随着我国社会经济的飞速发展，能源消耗快速增加，化石燃料枯竭并且化石燃料燃烧引起的环境污染日趋严重，对地球生态平衡和人类生活造成了严重的威胁。光伏发电站是目前必然的发展趋势。

光伏预测模型的建立对于光伏发电具有重要的意义：

（1）提高电网稳定性、提高电网消纳光电容量的能力。

（2）可以帮助由于光伏发电站限制发电而造成的经济损失，提高光伏电站运行管理的效率。

对于光伏发电站的发电量的预测有助于提高电网稳定性，增加电网消纳电能力以及帮助光伏电站减少由于限电带来的经济损失，提高光伏发电站运营管理效率，我们应该做出高精度的光伏功率预测模型。而模型的建立，离不开对光伏出力的影响因素的分析。

2 光伏发电系统的组成

2.1 太阳能电池板

太阳能电池板能够将太阳光照射的能量通过光生伏特效应产生电能。

2.2 太阳能控制器

整体掌握并控制系统的工作状态是太阳能控制器的主要职能，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

2.3 蓄电池（组）

蓄电池既可以存储光伏发电系统所产生的电能又可以释放电能以作补充作为光伏系统的储能部分。

2.4 逆变器

逆变器是将直流电转化为交流电的设备。

3 光伏出力与气象因素影响分析

3.1 光伏出力与温度的影响因素分析

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为3.30146，误差为0.12864；斜率（Slope）为0.07582，误差为0.01155；相关系数（adj.R-Square）为0.07605。自变量地面以上两米处的大气温度x当取值小于-10时，发电量y与x呈递增关系，当x大于-10时，y的值出现了大范围的波动，但总体上呈现出与x正相关的关系。

最终通过拟合分析可以得出光伏发电站的发电量与地面高度两米处的露点温度几乎无关，而与地面以上两米处的大气温度即环境温度有密切的关系，大致上，随着环境温度的升高，光伏发电站的发电量会增加。

3.2 光伏出力与气压的影响因素分析

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为24.69709，误差为15.39019；斜率（Slope）为-0.0278，误差为0.02021；相关系数（adj.R-Square）为0.00174。由此可知由于相关系数过于小，且拟合图也未发现自变量与因变量之间的关系，因此我校光伏发电站发电量与该地区气象站水平的大气压几乎不相关。

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为25.27779，误差为15.08302；斜率（Slope）为-0.02839，误差为0.01969；相关系数（adj.R-Square）为0.00211。由此可知由于相关系数过于小，因此我校光伏发电站发电量与平均海平面的大气压同发电量与气象站水平的大气压相关性分析一样，两者几乎不相关。

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为3.27763，误差为0.11842；斜率（Slope）为-1.15123，误差为0.10553；相关系数（adj.R-Square）为0.18761。根据相关系數可知光伏发电站的发电量与大气压的增量有一定的关系。随着大气压的增量的增加光伏发电站的发电量呈现出明显下降的趋势。随着气温的降低，光伏发电站的发电量会降低，因此，大气压的增量反映到光伏出力上两者成负相关关系。

最终通过拟合分析可以得出光伏发电站的发电量与当地的气象站气压，以及平均海平面大气压并无明显联系，而与大气压的变化呈负相关的关系。

3.3 光伏出力与风速影响分析

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为2.20643，误差为0.25038；斜率（Slope）为0.48472，误差为0.07961；相关系数（adj.R-Square）为0.06594。光伏发电站的发电量与风速呈正相关关系。风速的数据多数集中在低风速区段，但是低风速区域上的光伏发电量数据分布是比较均衡的。

最终通过拟合分析可以得出即使相关系数较小，但仍然是存在影响，光伏发电站的发电量与风速呈正相关的关系。

3.4 光伏出力与水平能见度的影响因素分析

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为2.07604，误差为0.21914；斜率（Slope）为0.09652，误差为0.0121；相关系数（adj.R-Square）为0.11354。通过分析得出相关系数为0.11354属于弱相关，并且随着能见度的提升光伏发电站的发电量有所提升。

最终通过拟合分析可以得出，光伏发电站的发电量与水平能见度呈正相关的关系。

3.5 光伏出力与地面高度两米处相对湿度的相关性分析

选取其中几个较为重要的数据截距（Intercept）为6.60683，误差为0.25998；斜率（Slope）为-0.07079，误差为0.0054；相关系数（adj.R-Square）为0.2505。随着相对湿度的增加，光伏出力减少。

最终通过拟合分析可以得出，光伏发电站的发电量与地面高度两米处的相对湿度呈负相关的关系。

4 结论

随着环境温度的升高，光伏发电站的发电量会增加，呈现出正相关的关系。某一时刻的气压值并不会影响到光伏发电站的发电量，但是气压的变化却与光伏发电站的发电量呈负相关的关系。光伏发电站的发电量与风速和水平能见度呈正相关的关系。光伏发电站的发电量与地面高度两米处的相对湿度呈负相关的关系。