本發(fā)明屬于基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

分布式光伏發(fā)電作為新能源的重要組成部分，具有發(fā)電方式靈活、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)型和與環(huán)境兼容的特點(diǎn)，對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。2013年8月，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，對分布式光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)按照全電量補(bǔ)貼的政策。這樣必然會有缺乏誠信用戶和單位采取不合法的方式獲取更多的補(bǔ)貼，將本來不是光伏系統(tǒng)發(fā)出的電充當(dāng)發(fā)電量，使電表計(jì)量虛高，造成國家和供電部門的經(jīng)濟(jì)損失。

傳統(tǒng)防竊電技術(shù)的研究主體是計(jì)量電能表，如采用鉛封和計(jì)量鎖等手段防止對計(jì)量電能表進(jìn)行人為破壞，以達(dá)到少計(jì)量用電量的目的，但其并不適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的傳統(tǒng)防竊電技術(shù)適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)，包括用電信息采集設(shè)備、光伏電池板和交流電能表，所述交流電能表的前表面靠近底部位置處設(shè)置有接線端，且交流電能表分別與接線端和并網(wǎng)逆變器電性連接，所述并網(wǎng)逆變器分別于負(fù)荷和直流匯流裝置電性連接，所述光伏電池板分別與直流匯流裝置和數(shù)據(jù)分析裝置電性連接，所述數(shù)據(jù)分析裝置安裝在主站計(jì)算機(jī)的內(nèi)部，所述數(shù)據(jù)分析裝置分別與光照強(qiáng)度采集器、溫度采集器和主站計(jì)算機(jī)電性連接，所述用電信息采集設(shè)備與主站計(jì)算機(jī)電性連接。

優(yōu)選的，所述光照強(qiáng)度采集器分別由光敏電阻、AD轉(zhuǎn)換模塊和GPRS傳輸模塊組成。

優(yōu)選的，所述光敏電阻、AD轉(zhuǎn)換模塊和GPRS傳輸模塊分別與光照強(qiáng)度采集器電性連接。

優(yōu)選的，所述溫度采集器分別由AD轉(zhuǎn)換模塊、GPRS傳輸模塊和溫度傳感器組成。

優(yōu)選的，所述AD轉(zhuǎn)換模塊、GPRS傳輸模塊和溫度傳感器分別與溫度采集器電性連接。

優(yōu)選的，所述GPRS傳輸模塊與數(shù)據(jù)分析裝置通過GPRS通道連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，使用安全方便，僅需在氣象地理環(huán)境相同的區(qū)域內(nèi)配置光照強(qiáng)度采集器和溫度采集器，具有施工維護(hù)方便、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)配置一個(gè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)即可完成光伏電站的監(jiān)測及預(yù)警工作，能夠?qū)ν粋€(gè)區(qū)域的光伏電站的發(fā)電量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，發(fā)電量異常判定準(zhǔn)確度高，向電網(wǎng)企業(yè)提供用戶竊電的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)對異常情況進(jìn)行及時(shí)預(yù)警，便于營銷人員識別竊電嫌疑用戶，有利于提高日常工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明的光伏發(fā)電監(jiān)測方法流程圖；

圖3為本發(fā)明數(shù)據(jù)分析裝置的原理圖；

圖4為本發(fā)明的系統(tǒng)連接原理圖

圖中：1-接線端、2-負(fù)荷、3-光敏電阻、4-AD轉(zhuǎn)換模塊、5-GPRS傳輸模塊、6-溫度傳感器、7-溫度采集器、8-用電信息采集設(shè)備、9-主站計(jì)算機(jī)、10-數(shù)據(jù)分析裝置、11-光照強(qiáng)度采集器、12-光伏電池板、13-直流匯流裝置、14-并網(wǎng)逆變器、15-交流電能表。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，一種基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)，包括用電信息采集設(shè)備8、光伏電池板12和交流電能表15，交流電能表15的前表面靠近底部位置處設(shè)置有接線端1，且交流電能表15分別與接線端1和并網(wǎng)逆變器14電性連接，并網(wǎng)逆變器14分別于負(fù)荷2和直流匯流裝置13電性連接，光伏電池板12分別與直流匯流裝置13和數(shù)據(jù)分析裝置10電性連接，數(shù)據(jù)分析裝置10安裝在主站計(jì)算機(jī)9的內(nèi)部，數(shù)據(jù)分析裝置10分別與光照強(qiáng)度采集器11、溫度采集器7和主站計(jì)算機(jī)9電性連接，用電信息采集設(shè)備8與主站計(jì)算機(jī)9電性連接。

光照強(qiáng)度采集器11包括光敏電阻3、AD轉(zhuǎn)換模塊4和GPRS傳輸模塊5。光敏電阻3、AD轉(zhuǎn)換模塊4和GPRS傳輸模塊5分別與光照強(qiáng)度采集器11電性連接。溫度采集器7包括AD轉(zhuǎn)換模塊4、GPRS傳輸模塊5和溫度傳感器6。AD轉(zhuǎn)換模塊4、GPRS傳輸模塊5和溫度傳感器6分別與溫度采集器7電性連接。GPRS傳輸模塊5與數(shù)據(jù)分析裝置10通過GPRS通道連接。

本發(fā)明中的光伏電池板12是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種技術(shù)。

本發(fā)明的工作原理及使用流程：本發(fā)明安裝好過后，光敏電阻3的采樣數(shù)值通過GPRS通道傳輸至數(shù)據(jù)分析裝置10；溫度采集器7的采樣數(shù)值通過GPRS通道傳輸至數(shù)據(jù)分析裝置10；用電信息采集設(shè)備8能夠?qū)⒐夥l(fā)電系統(tǒng)雙向計(jì)量電量傳輸至主站計(jì)算機(jī)9，可以采用已建成的用電信息采集系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集和傳輸通道。

參見圖2至圖4，本實(shí)施例提供了一種基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測方法。在同一時(shí)鐘下，其利用GPRS傳輸技術(shù)將氣象地理環(huán)境相同的區(qū)域內(nèi)光照強(qiáng)度、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并將采樣數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析裝置，數(shù)據(jù)分析裝置根據(jù)采樣數(shù)據(jù)和光伏電池板參數(shù)對每個(gè)光伏并網(wǎng)點(diǎn)的日發(fā)電量限值進(jìn)行預(yù)測。將分析計(jì)算得到的日發(fā)電量限值與用電信息采集系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，當(dāng)發(fā)電量出現(xiàn)異常時(shí)，主站計(jì)算機(jī)將發(fā)出預(yù)警，提醒營銷稽查人員及時(shí)進(jìn)行竊電事件監(jiān)察。

基于數(shù)據(jù)分析的光伏發(fā)電監(jiān)測方法，具體的技術(shù)方案為：

步驟1：建立標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量輸出計(jì)算公式；

步驟2：光照強(qiáng)度采集器和溫度采集器以GPRS提供的時(shí)間為基準(zhǔn)，在同一的時(shí)鐘下進(jìn)行采樣；

步驟3：根據(jù)光照強(qiáng)度采集器和溫度采集器的采樣值，建立修正后發(fā)電量的輸出計(jì)算公式；

步驟4：將光伏發(fā)電系統(tǒng)理論發(fā)電量傳輸至主站計(jì)算機(jī)。理論預(yù)測發(fā)電量與用電信息采集設(shè)備傳輸?shù)墓β时容^，判斷功率是否異常；當(dāng)發(fā)電量出現(xiàn)異常時(shí)，主站計(jì)算機(jī)將發(fā)出預(yù)警，提醒營銷稽查人員及時(shí)進(jìn)行竊電事件監(jiān)察；

具體的，在步驟1中，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即光照強(qiáng)度S_ref＝1000W/m²，電池溫度T＝25℃。其中C₁、C₂為待定常數(shù)，光伏發(fā)電量的輸出計(jì)算公式為：

$I=I_{sc}-C_1\left\{\exp \[\frac{U}{C_2{U}_{oc}}\]-1\right\}---\left(1\right)$

$C_2=\left(\frac{U_m}{U_{oc}}-1\right){\[ln\left(1-\frac{I_m}{I_{sc}}\right)\]}^{-1}---\left(2\right)$

$C_1=\left(1-\frac{I_m}{I_{sc}}\right)\exp \left(\frac{-U_m}{C_2{U}_{oc}}\right)---\left(3\right)$

式中各參數(shù)分別代表的物理意義如下：

I_SC—標(biāo)準(zhǔn)條件下的短路電流,A；

U_OC—標(biāo)準(zhǔn)條件下的開路電壓，V；

I_m—標(biāo)準(zhǔn)條件下光伏電池班最大功率點(diǎn)電流，A；

U_m—標(biāo)準(zhǔn)條件下光伏電池板最大功率點(diǎn)電壓，V；

I—光伏電池輸出電流，A；

U—光伏陣列電壓，V；

已知電池參數(shù)I_m、U_m、I_sc、U_oc，則C₁、C₂為常數(shù)。

具體的，步驟3中，當(dāng)天氣情況發(fā)生變化時(shí)，需要考慮外界環(huán)境變化對光伏電池板的影響，因此，本發(fā)明采用基于實(shí)際修正光伏出力計(jì)算模型。根據(jù)光照強(qiáng)度采集器和溫度采集器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的光伏參數(shù)推算出實(shí)際光照強(qiáng)度和溫度強(qiáng)度下的I_SC1、U_OC1、I_m1、U_m1。

$I_{sc1}=I_{sc}(1+\mathrm{\α}\mathrm{\Δ}T)\frac{S}{S_{ref}}---\left(4\right)$

U_oc1＝U_oc(1-γΔT)ln(e+βΔS) (5)

$I_{m1}=I_m(1+\mathrm{\α}\mathrm{\Δ}T)\frac{S}{S_{ref}}---\left(6\right)$

U_m1＝U_m(1-γΔT)ln(e+βΔS) (7)

根據(jù)光照采集器和溫度采集器的采樣值，計(jì)算光照強(qiáng)度差值ΔS和溫度差值ΔT。

ΔT＝T-T_ref (8

$\mathrm{\Δ}S=\frac{S}{S_{ref}-S}---\left(9\right)$

式中，T—溫度采集器實(shí)際傳輸?shù)臏囟戎?，℃?/p>

T_ref—溫度采集器標(biāo)準(zhǔn)溫度值，25℃；

S—光照強(qiáng)度采集器實(shí)際傳輸?shù)墓庹諒?qiáng)度值，W/m²；

S_ref—光照強(qiáng)度采集器標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度值，1000W/m²；

式中常數(shù)α、β、γ分別為：α＝0.0025/℃，β＝0.5，γ＝0.00288/℃。

具體的，步驟4中，比較光伏系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量與理論預(yù)測發(fā)電量90％置信區(qū)間的上下限關(guān)系，當(dāng)光伏系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量大于置信區(qū)間上限時(shí)判定光伏發(fā)電功率偏大，當(dāng)小于置信區(qū)間下限時(shí)判定光伏發(fā)電功率偏小，光伏系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量偏大和偏小均屬于發(fā)電量異常。當(dāng)發(fā)電量出現(xiàn)異常時(shí)，主站計(jì)算機(jī)將發(fā)出預(yù)警，提醒營銷稽查人員及時(shí)進(jìn)行竊電事件監(jiān)察。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。