一种太阳能资源到功率的转化方法及装置

1.一种太阳能资源到功率的转化计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据大气层顶接收到的太阳辐照度确定到达水平地面的太阳辐照度；根据所述到达水平地面的太阳辐照度确定单个光伏电池产生的短路电流和开路电压；根据所述单个光伏电池产生的短路电流和开路电压确定光伏电站输出功率；所述根据所述到达水平地面的太阳辐照度确定单个光伏电池产生的短路电流和开路电压，包括：按下式计算单个光伏电池产生的短路电流I sc ：上式中，I scS 为实验室条件下单个光伏电池产生的短路电流，T 1 为实验室条件下设定的组件温度，T 2 为实际环境条件下的组件温度，k T 为设定的温度系数，S 1 为实验室条件下设定的光伏电池表面的有效辐照度，S 2 为实际环境条件下光伏电池表面的有效辐照度；其中，所述实际环境条件下光伏电池表面的有效辐照度S 2 ，按下式计算：S 2 ＝S cos C上式中，S为到达水平地面的太阳辐照度，C为光伏板相对于地面的水平夹角；所述实际环境条件下的组件温度T 2 ，按下式计算：T 2 ＝T 0 +k 1 v k2 +k 3 Rh k4 +k 5 S 2上式中，T 0 为实际环境条件下的空气温度，v为实际环境条件下的风速，Rh为实际环境条件下的空气湿度，k 1 ，k 2 ，k 3 ，k 4 ，k 5 均为常数系数；按下式计算单个光伏电池产生的开路电压U oc ：上式中，I 0 为光伏电池内部等效二极管P-N结反向饱和电流，A为光伏电池内部等效二极管P-N结的曲线常数，k为波尔兹曼常量，T为绝对温度，q为电子电荷；所述根据所述单个光伏电池产生的短路电流和开路电压确定光伏电站输出功率，包括：按下式确定所述光伏电站输出功率P MPPA ：P MPPA ＝I MPPA ·U MPPA上式中，I MPPA 为光伏电站的输出电流，U MPPA 为光伏电站的输出电压；其中，按下式计算I MPPA ：I MPPA ＝I MPP ·n＝k s I sc ·n上式中，I MPP 为单个光伏电池的最大功率点电流，k s 为短路电流与工作最大功率点电流的关系系数，n为光伏电池并联的个数，I sc 为单个光伏电池产生的短路电流；按下式计算U MPPA ：U MPPA ＝U MPP ·m-U WA ＝(U OC -U DA )·m-U WA上式中，U MPP 为单个光伏电池的最大功率点电压，U DA 为光伏阵列电路中阻塞二极管的压降，U WA 为光伏阵列电路中连接电阻的压降，m为光伏组件的串联个数，U oc 为单个光伏电池产生的开路电压。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据大气层顶接收到的太阳辐照度确定到达水平地面的太阳辐照度，包括：所述到达水平地面的太阳辐照度S，按下式计算：上式中，S 0 为在大气层顶接收到的太阳辐照度，ΔS λ 为波长为λ的光辐照度在经过ΔL后的变化值，ΔL为空气柱长度差值，λ为太阳能发电的短波波段，L为空气柱长度，L∈[0，∞]；其中，所述在大气层顶接收到的太阳辐照度S 0 ，按下式计算：上式中， 为太阳常数，q m 为平均日地距离与日地距离的比值。 3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按下式计算经过ΔL后波长为λ的太阳辐照度变化值ΔS λ ：上式中，S λ (z,θ,φ)为在大气层厚度为z、观测方向与垂直方向的夹角为θ和太阳相对于观测点方位为φ的条件下波长为λ的太阳辐照度，k λ 为大气对波长为λ太阳辐照的散射系数，空气柱长度差值ΔL＝Δz/cosθ，Δz为每个大气层的厚度值，F λ 为大气外界单色辐照度，z'为第二次散射后的大气厚度，β λ (z,θ,φ,θ 0 ,φ 0 )为在大气层厚度为z、观测方向与垂直方向的夹角为θ、太阳相对于观测点方位为φ、太阳光入射方向与垂直方向的夹角为θ 0 和太阳光入射方向相对于观测点方位为φ 0 的条件下波长为λ的太阳辐照度衰减量，S λ (z,θ′,φ′)为在大气层厚度为z、第二次散射后的太阳辐照观测方向与垂直方向的夹角为θ′和第二次散射后的太阳相对于观测点方位为φ′的条件下波长为λ的太阳辐照度，β λ (z,θ,φ,θ′,φ′)为在大气层厚度为z、观测方向与垂直方向的夹角为θ、太阳相对于观测点方位为φ、第二次散射后的太阳辐照观测方向与垂直方向的夹角为θ′和第二次散射后的太阳相对于观测点方位为φ′的条件下波长为λ的太阳辐照度衰减量，B λ [T(z)]为波长为λ的太阳光关于T(z)的普朗克函数值，T(z)为大气层厚度为z时大气层的温度。 4.一种太阳能资源到功率的转化计算装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块，用于根据大气层顶接收到的太阳辐照度确定到达水平地面的太阳辐照度；第二确定模块，用于根据所述到达水平地面的太阳辐照度确定单个光伏电池产生的短路电流和开路电压；第三确定模块，用于根据所述单个光伏电池产生的短路电流和开路电压确定光伏电站输出功率；所述第二确定模块，包括：第二计算单元，用于按下式计算单个光伏电池产生的短路电流I sc ：上式中，I scS 为实验室条件下单个光伏电池产生的短路电流，T 1 为实验室条件下设定的组件温度，T 2 为实际环境条件下的组件温度，k T 为设定的温度系数，S 1 为实验室条件下设定的光伏电池表面的有效辐照度，S 2 为实际环境条件下光伏电池表面的有效辐照度；其中，所述实际环境条件下光伏电池表面的有效辐照度S 2 ，按下式计算：S 2 ＝S cos C上式中，S为到达水平地面的太阳辐照度，C为光伏板相对于地面的水平夹角；所述实际环境条件下的组件温度T 2 ，按下式计算：T 2 ＝T 0 +k 1 v k2 +k 3 Rh k4 +k 5 S 2上式中，T 0 为实际环境条件下的空气温度，v为实际环境条件下的风速，Rh为实际环境条件下的空气湿度，k 1 ，k 2 ，k 3 ，k 4 ，k 5 均为常数系数；第三计算单元，用于按下式确定单个光伏电池产生的开路电压U oc ：上式中，I 0 为光伏电池内部等效二极管P-N结反向饱和电流，A为光伏电池内部等效二极管P-N结的曲线常数，k为波尔兹曼常量，T为绝对温度，q为电子电荷；所述第三确定模块，用于：按下式确定所述光伏电站输出功率P MPPA ：P MPPA ＝I MPPA ·U MPPA上式中，I MPPA 为光伏电站的输出电流，U MPPA 为光伏电站的输出电压；其中，按下式计算I MPPA ：I MPPA ＝I MPP ·n＝k s I sc ·n上式中，I MPP 为单个光伏电池的最大功率点电流，k s 为短路电流与工作最大功率点电流的关系系数，n为光伏电池并联的个数，I sc 为单个光伏电池产生的短路电流；按下式计算U MPPA ：U MPPA ＝U MPP ·m-U WA ＝(U OC -U DA )·m-U WA上式中，U MPP 为单个光伏电池的最大功率点电压，U DA 为光伏阵列电路中阻塞二极管的压降，U WA 为光伏阵列电路中连接电阻的压降，m为光伏组件的串联个数，U oc 为单个光伏电池产生的开路电压。 5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，用于：按下式计算所述到达水平地面的太阳辐照度S：上式中，S 0 为在大气层顶接收到的太阳辐照度，ΔS λ 为波长为λ的光辐照度在经过ΔL后的变化值，ΔL为空气柱长度差值，λ为太阳能发电的短波波段，L为空气柱长度，L∈[0，∞]；其中，按下式计算所述在大气层顶接收到的太阳辐照度S 0 ：上式中， 为太阳常数，q m 是平均日地距离与日地距离的比值。 6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，包括：第一计算单元，用于按下式计算经过ΔL后波长为λ的太阳辐照度变化值ΔS λ ：上式中，S λ (z,θ,φ)为在大气层厚度为z、观测方向与垂直方向的夹角为θ和太阳相对于观测点方位为φ的条件下波长为λ的太阳辐照度，k λ 为大气对波长为λ太阳辐照的散射系数，空气柱长度差值ΔL＝Δz/cosθ，Δz为每个大气层的厚度值，F λ 为大气外界单色辐照度，z'为第二次散射后的大气厚度，β λ (z,θ,φ,θ 0 ,φ 0 )为在大气层厚度为z、观测方向与垂直方向的夹角为θ、太阳相对于观测点方位为φ、太阳光入射方向与垂直方向的夹角为θ 0 和太阳光入射方向相对于观测点方位为φ 0 的条件下波长为λ的太阳辐照度衰减量，S λ (z,θ′,φ′)为在大气层厚度为z、第二次散射后的太阳辐照观测方向与垂直方向的夹角为θ′和第二次散射后的太阳相对于观测点方位为φ′的条件下波长为λ的太阳辐照度，β λ (z,θ,φ,θ′,φ′)为在大气层厚度为z、观测方向与垂直方向的夹角为θ、太阳相对于观测点方位为φ、第二次散射后的太阳辐照观测方向与垂直方向的夹角为θ′和第二次散射后的太阳相对于观测点方位为φ′的条件下波长为λ的太阳辐照度衰减量，B λ [T(z)]为波长为λ的太阳光关于T(z)的普朗克函数值，T(z)为大气层厚度为z时大气层的温度。