← 返回
光伏发电技术 储能系统 ★ 5.0

太阳能辐照度与光伏发电的综合分析:以中国武汉和张北为例

Comprehensive Analysis of Solar Irradiance and Photovoltaic Power Generation: Case Studies in Wuhan and Zhangbei, China

作者 Chakhung Yeung · Jianguo Wang · Yaping Du · Jinxin Cao · Quan Zhou · Yuxuan Ding
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年5月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 太阳能 光伏发电 太阳辐照度 倾斜角优化 光伏电站选址
语言:

中文摘要

推进可再生能源发展对于解决全球能源短缺问题以及减少二氧化碳排放至关重要。太阳能以其可持续性和可再生性著称,已成为一种关键能源,但太阳能固有的间歇性仍然是现代可再生能源电力系统面临的重大挑战。本研究对太阳辐照度和光伏发电特性进行了研究,重点分析了中国武汉和张北这两个气候和地理条件截然不同的代表性城市的数据。研究结果表明,尽管张北接收到的太阳辐照度较低,但其凭借地理优势实现了更高的光伏转换效率。研究还发现,太阳辐照度的分布会随天气条件变化,进而影响光伏发电量。光伏板倾斜角的影响主要取决于其接收到的直接法向辐照度(DNI)值,而方位角的影响则取决于直接法向辐照度的方向,且在晴天和阴天时影响更为显著。本研究提出的优化光伏板倾斜角的算法综合考虑了不同地区的地理位置和气候条件。本研究为光伏电站选址以及太阳辐照度和光伏发电量预测提供了理论依据。

English Abstract

Advancing renewable energy is imperative for addressing global energy deficits and mitigating carbon dioxide emissions. Solar energy, known for its sustainability and renewability, has become a pivotal energy source, but its inherent intermittency remains a significant challenge for modern power systems integrating renewable energy. This study investigates solar irradiance and photovoltaic (PV) power generation characteristics, focusing on the data from Wuhan and Zhangbei, China, two representative cities with contrasting climates and geographical conditions. Findings show that, despite receiving less solar irradiance, Zhangbei achieves higher PV conversion efficiency due to its geographic advantages. The study also reveals that solar irradiance distribution varies with weather conditions, impacting PV power output. The influence of tilt angle is primarily determined by the value of direct normal irradiance (DNI) received by the panels, whereas the effect of azimuth angle depend on the direction of DNI, with more pronounced impacts observed on sunny and cloudy days. The algorithm proposed in this study for optimizing the tilt angle of PV panels considers both the geographical location and climatic conditions of various regions. This research provides a theoretical basis for the siting of PV power plants and for forecasting solar irradiance and PV power generation.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项针对武汉和张北两地光伏发电特性的研究具有重要的战略参考价值。研究揭示的区域性光伏转换效率差异与地理气候条件的关联性,为我们的光伏电站选址咨询和系统优化设计提供了科学依据。特别是张北地区在辐照量较低情况下仍能实现更高转换效率的发现,印证了我们在高海拔、低温地区推广高效逆变器产品的市场策略。

论文提出的倾角优化算法对我们的智能跟踪支架系统和MPPT算法改进具有直接应用价值。通过整合地理位置和气候条件数据,我们可以在iSolarCloud智慧能源管理平台中嵌入更精准的发电量预测模型,提升电站运维效率。研究中关于直射辐照(DNI)对倾角和方位角影响的量化分析,可帮助我们优化逆变器的动态功率跟踪策略,特别是在多云天气条件下提升发电效率。

对于储能业务而言,该研究揭示的太阳辐照间歇性特征和天气相关性规律,为我们开发更智能的储能调度算法提供了理论支撑。通过精准预测不同天气模式下的发电曲线,可以优化PowerTitan储能系统的充放电策略,提高系统经济性。

技术挑战方面,研究仍基于有限地域样本,需要扩展到更多气候区域以验证算法的普适性。我们建议将此类研究成果与公司现有的大数据平台结合,通过全球电站实际运行数据进行深度学习训练,开发适应不同地理气候条件的自适应优化系统,这将成为我们在全球市场竞争中的技术差异化优势。