本發(fā)明屬于光伏電池技術領域，涉及一種光伏電池表面沙塵沉積量的測量方法和裝置，以及一種光伏電池表面有效太陽輻射強度的測量方法和裝置。

背景技術：

光伏電池發(fā)電功率的準確預測，是實現(xiàn)光伏電站并網運行重要環(huán)節(jié)。當前光伏發(fā)電量的預測方法包括數(shù)學統(tǒng)計概率預測模型、人工智能預測方法、基于氣象預報模式實施預測等(張玉等.光伏發(fā)電量的預測綜述[a].制造業(yè)自動化，2015，11(上):27-30)。然而，上述方法均采用實際太陽輻射強度作為預測的基準參數(shù)，沒有考慮光伏電池表面的沙塵等顆粒物沉積對太陽輻射的衰減作用，影響了光伏電池發(fā)電功率的預測精度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種測量過程簡便易行、測量精度高的光伏電池表面沙塵沉積量的測量方法和裝置，以及一種光伏電池表面有效太陽輻射強度的測量方法和裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

方案1：一種光伏電池表面沙塵沉積量的測量方法，包括以下步驟：

1.1：根據(jù)空氣中沙塵粒徑分布信息，獲取沙塵粒徑分布函數(shù)f(r)；

1.2：獲取太陽輻射強度i0和光伏電池反射太陽輻射強度i1，計算獲得光伏電池的表面反射率η為

η＝i1/i0；

1.3：計算獲得有沙塵覆蓋光伏電池表面介質的相對介電常數(shù)ε為

其中，θ為太陽光的入射角；

1.4：計算獲得沙塵沉積層內沙塵顆粒的比例分數(shù)p為

其中，εs、ε0分別為沙塵顆粒和空氣的介電常數(shù)；

1.5：計算獲得光伏電池表面沙塵沉積量n為

其中，a為光伏電池表面的面積。

方案2：一種光伏電池表面沙塵沉積量的測量裝置，包括：

第一輸入模塊，用于輸入沙塵粒徑分布信息、太陽輻射強度i0、光伏電池反射太陽輻射強度i1、太陽光入射角θ、沙塵顆粒介電常數(shù)εs、空氣介電常數(shù)ε0、光伏電池表面的面積a的初始值；

第一計算模塊，采用如下計算方法：

2.1：根據(jù)空氣中沙塵粒徑分布信息，獲取沙塵粒徑分布函數(shù)f(r)，

2.2：計算獲得光伏電池的表面反射率η＝i1/i0，

2.3：計算獲得有沙塵覆蓋光伏電池表面介質的相對介電常數(shù)

2.4：計算獲得沙塵沉積層內沙塵顆粒的比例分數(shù)

2.5：計算獲得光伏電池表面沙塵沉積量

第一輸出模塊，用于輸出光伏電池表面沙塵沉積量n。

方案3：一種光伏電池表面有效太陽輻射強度的測量方法，包括以下步驟：

3.1：獲取光伏電池安裝高度處的實際太陽輻射強度i0；

3.2：計算獲得光伏電池表面有效太陽輻射強度i為

i＝i0t，

其中，公式中β為光伏電池表面沙塵顆粒物的透明度，n為光伏電池表面沙塵沉積量，f(r)為沙塵粒徑分布函數(shù)。

方案4：一種光伏電池表面有效太陽輻射強度的測量裝置，包括：

第二輸入模塊，用于輸入光伏電池安裝高度處的實際太陽輻射強度i0、光伏電池表面沙塵顆粒物的透明度β、光伏電池表面沙塵沉積量n的初始值，以及沙塵粒徑分布函數(shù)f(r)；

第二計算模塊，采用如下方法獲得光伏電池表面有效太陽輻射強度i為i＝i0t，其中，

第二輸出模塊，用于輸出光伏電池表面有效太陽輻射強度i。

本發(fā)明提出的一種光伏電池表面沙塵沉積和有效太陽輻射的測量方法及裝置，通過測量光伏電池表面太陽反射輻射強度來反映光伏電池表面沙塵沉積情況，并基于此反演得出光伏電池表面沙塵沉積量，進而得出出光伏電池的有效太陽輻射強度，可以為準確預測光伏電池發(fā)電功率提供依據(jù)。

附圖說明

圖1是不同沙塵沉積量時本發(fā)明測量得出的太陽光透過率結果與實際值的比較；

圖2是一種光伏電池環(huán)境參數(shù)采集裝置。

具體實施方式

以下結合實施例，進一步說明本發(fā)明一種光伏電池表面沙塵沉積和有效太陽輻射的測量方法及裝置的具體實施方式。本發(fā)明提出的一種光伏電池表面沙塵沉積和有效太陽輻射的測量方法及裝置不限于以下實施例的描述。

實施例1：

本實施例給出本發(fā)明所采用計算方法的反演推算過程。

通過氣溶膠粒譜儀，采集空氣中沙塵粒徑分布信息，采用正態(tài)分布形式進行擬合，記為f(r)。

通過實時測量獲取太陽輻射強度i0和光伏電池反射太陽輻射強度i1，計算獲得光伏電池的表面反射率，記為

η＝i1/i0。

對于特定的測量點，該測量點在不同時刻太陽光的入射角θ為已知值。根據(jù)電磁理論，假定有沙塵覆蓋光伏電池表面介質的相對介電常數(shù)為ε，則由計算獲得有沙塵覆蓋光伏電池表面介質的相對介電常數(shù)ε為

對于光伏電池表面沉積介質，主要是沙塵等顆粒物和空氣，因此根據(jù)等效介質理論，計算獲得沙塵沉積層內沙塵顆粒的比例分數(shù)p為

其中，εs、ε0分別為沙塵顆粒和空氣的介電常數(shù)。

假設光伏電池的面積為a，re為沉積沙塵顆粒的平均粒徑，可由下式計算re為

由此可以推測，光伏電池表面沙塵沉積量n為

上述算法中假設沙塵顆粒為單層分布，這一假設并不會引起太大的誤差。如圖1所示，是不同沙塵沉積量時的光透過率。通過本算法與實際試驗進行比較，本算法能夠獲得非常準確的測量結果。

進一步，通過輻射強度傳感器獲取光伏電池安裝高度處的實際太陽輻射強度i0。

進而，依據(jù)下式計算獲得光伏電池表面有效太陽輻射強度i為

i＝i0t，

其中，β為光伏電池表面沙塵顆粒物的透明度，與顆粒物的成分有關，對于給定測量點，可通過采樣測量獲得。

實施例2：

本實施例提供一種用于獲取實施例1中光伏電池相關環(huán)境參數(shù)的采集裝置。

一種光伏電池相關環(huán)境參數(shù)采集裝置，如圖2所示，包括設置在主支架1上，用于測量空氣溫濕度的溫濕度計2、用于測量氣溶膠濃度及其粒徑分布信息的氣溶膠粒譜儀3、用于測量風速風向的風速儀4、平放的光伏電池5、位于光伏電池5上方用于測量太陽輻射和光伏電池表面的太陽反射輻射強度的輻射強度傳感器6；所述溫濕度計2、氣溶膠粒譜儀3、風速儀4輻射強度傳感器6與數(shù)據(jù)采集處理模塊7電連接。

所述主支架1為豎直的柱狀。所述光伏電池5和輻射強度傳感器6分別通過轉接環(huán)8固定安裝在主支架1上。通過調節(jié)轉接環(huán)8，可自主調節(jié)光伏電池5和輻射強度傳感器6的相對位置。

本裝置主要用于測量空氣溫濕度、氣溶膠濃度及其粒徑分布信息、風速風向、太陽輻射強度和光伏電池表面的太陽反射輻射強度等參數(shù)，為實施例1中的算法提供支撐。

以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。