本發(fā)明涉及能源管理與監(jiān)測，更具體地說，本發(fā)明涉及一種基于光伏技術(shù)的零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、零碳燈塔工廠特指那些在實現(xiàn)高效生產(chǎn)的同時，還致力于減少或消除碳排放的工廠。這類工廠通過采用清潔能源、優(yōu)化能源使用效率、實施循環(huán)經(jīng)濟等措施，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的低碳化甚至零碳化。在這一背景下，光伏板陣列作為太陽能轉(zhuǎn)化的前端設(shè)備，在零碳燈塔工廠中扮演著至關(guān)重要的角色。

2、光伏板陣列通過鋪設(shè)在工廠屋頂或周邊空地上，將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，為工廠提供了清潔、可再生的能源供應(yīng)。這種能源供應(yīng)方式不僅有助于減少工廠對傳統(tǒng)化石能源的依賴，降低碳排放，還有助于提升工廠的能源自給率和能源使用效率。同時，光伏板陣列的應(yīng)用也是零碳燈塔工廠在可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面的重要體現(xiàn)。

3、在零碳燈塔工廠中，太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)是確保光伏產(chǎn)品質(zhì)量和效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對太陽能轉(zhuǎn)化過程中各個環(huán)節(jié)的檢測和監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，保障產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。高效的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)能夠優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。同時，通過對檢測數(shù)據(jù)的分析和挖掘，還可以為產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新提供有力支持。

4、但是其在實際使用時，仍舊存在一些缺點，如現(xiàn)有技術(shù)在檢測太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量時缺少對光伏組件工作狀態(tài)的考慮，無法保證當(dāng)前光伏組件工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，因此導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)干擾過多不夠精確，無法反映當(dāng)前光伏設(shè)備真正的工作過效率，同時采集的數(shù)據(jù)過于單一，這導(dǎo)致難以精準(zhǔn)地判斷零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量的整體情況。另外，目前對于零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的監(jiān)測主要通過單一維度如通過設(shè)備的性能狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行判斷，缺少綜合指標(biāo)。如果僅從單一維度出發(fā)進(jìn)行監(jiān)測，忽略了對設(shè)備可靠性、設(shè)備經(jīng)濟性以及系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的影響，進(jìn)而影響到零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)的最終的實用性以及工作質(zhì)量和效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實施例提供一種基于光伏技術(shù)的零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過以下方案，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于光伏技術(shù)的零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)，包括，系統(tǒng)中央處理器模塊、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫、用戶信息端、智能清潔檢測模塊、陰影檢測模塊、能量管理模塊、光伏發(fā)電信息采集模塊、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊、工廠太陽能發(fā)電綜合分析模塊、工廠太陽能發(fā)電綜合判斷模塊以及互動反饋模塊。

3、優(yōu)選的，所述系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫是包括一種基于光伏技術(shù)的零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)文本，且實時收集各模塊輸出的信息文本，所述系統(tǒng)中央處理器模塊用于中控各模塊輸出的信息文本指令，所述用戶信息端為接收一種基于光伏技術(shù)的零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)的信息輸出設(shè)備；

4、所述智能清潔檢測模塊：用于通過分布式透光率傳感器將光伏設(shè)備透光率數(shù)據(jù)傳輸給光伏組件控制器，并將透光率數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定的清潔狀態(tài)下的參考數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行對比，當(dāng)光伏組件表面清潔程度低于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)自動發(fā)出清潔提醒，安排設(shè)備進(jìn)行清潔；

5、所述陰影檢測模塊：通過分布式光照傳感器將采集到的光照強度數(shù)據(jù)傳輸給光伏組件控制器，光伏組件控制器通過比較不同光伏組件區(qū)域光照強度數(shù)據(jù)，篩選出光照強度明顯低于其他區(qū)域平均值的?30%?以上的光伏組件區(qū)域，判斷該區(qū)域可能存在陰影，并將判斷結(jié)果輸出至用戶信息端，提醒工作人員調(diào)整光伏組件角度或者更改光伏組件位置；

6、所述光伏發(fā)電信息采集模塊：包括太陽能設(shè)備性能信息采集單元、設(shè)備可靠性信息采集單元、設(shè)備經(jīng)濟性信息采集單元以及系統(tǒng)整體運行信息采集單元，該模塊用于對太陽能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集得到綜合參數(shù)并將綜合參數(shù)輸出至數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊；

7、所述數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊：用于將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，由于各項指標(biāo)的計量單位可能不同，通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理達(dá)到消除量綱的影響的效果并將處理后的綜合參數(shù)輸出至工廠太陽能發(fā)電綜合分析模塊；

8、所述工廠太陽能發(fā)電綜合判斷模塊：用于將太陽能發(fā)電綜合質(zhì)量指數(shù)與預(yù)設(shè)值做對比，并將對比結(jié)果輸入至互動反饋模塊；

9、所述互動反饋模塊：用于將對比結(jié)果導(dǎo)入管理員終端，當(dāng)太陽能發(fā)電綜合質(zhì)量指數(shù)對比結(jié)果低于預(yù)設(shè)值時會對管理人員的設(shè)備發(fā)出警報。

10、優(yōu)選的，當(dāng)陰影檢測模塊判斷該區(qū)域可能存在陰影后，系統(tǒng)通過調(diào)整該區(qū)域光伏組件角度使該區(qū)域光照強度達(dá)到平均值，若無法完成則通過用戶信息端，提醒工作人員更改光伏組件位置；

11、優(yōu)選的，所述分布式光照傳感器具體指在光伏組件表面按照?0.5m×0.5m?的網(wǎng)格點布置傳感器，以每個網(wǎng)格點為中心1m×1m的區(qū)域即為該傳感器覆蓋區(qū)域；

12、優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電信息采集模塊中的綜合參數(shù)的具體獲取方法如下：

13、綜合參數(shù)是指逆變器諧波含量參數(shù)、逆變器功率因數(shù)參數(shù)、逆變器轉(zhuǎn)換效率參數(shù)、太陽能電池板開路電壓參數(shù)、太陽能電池板短路電流參數(shù)、太陽能電池板填充因子參數(shù)、太陽能電池板溫度系數(shù)參數(shù)、太陽能電池板壽命參數(shù)、太陽能電池板故障率參數(shù)、逆變器壽命參數(shù)、逆變器故障率參數(shù)、儲能電池壽命參數(shù)、儲能電池故障率參數(shù)、儲能電池soc參數(shù)、儲能電池充電功率參數(shù)、儲能電池放電功率參數(shù)、三相電流不平衡度參數(shù)、系統(tǒng)能效比參數(shù)、三相電壓不平衡度參數(shù)、投資成本參數(shù)、運營成本參數(shù)。

14、所述逆變器諧波含量參數(shù)指逆變器諧波含量；

15、所述逆變器功率因數(shù)參數(shù)指逆變器功率因數(shù)；

16、所述逆變器轉(zhuǎn)換效率參數(shù)指逆變器轉(zhuǎn)換效率；

17、所述太陽能電池板開路電壓參數(shù)指太陽能電池板開路電壓；

18、所述太陽能電池板短路電流參數(shù)指太陽能電池板短路電流；

19、所述太陽能電池板填充因子參數(shù)指太陽能電池板填充因子；

20、所述太陽能電池板溫度系數(shù)參數(shù)指太陽能電池板溫度系數(shù)；

21、所述太陽能電池板壽命參數(shù)指太陽能電池板壽命；

22、所述太陽能電池板故障率參數(shù)指太陽能電池板故障率；

23、所述逆變器壽命參數(shù)指逆變器壽命；

24、所述逆變器故障率參數(shù)指逆變器故障率；

25、所述儲能電池壽命參數(shù)指儲能電池壽命；

26、所述儲能電池故障率參數(shù)指儲能電池故障率；

27、所述儲能電池soc參數(shù)指儲能電池soc值；

28、所述儲能電池充電功率參數(shù)指儲能電池充電功率；

29、所述儲能電池放電功率參數(shù)指儲能電池放電功率；

30、所述三相電流不平衡度參數(shù)指三相電流不平衡度；

31、所述系統(tǒng)能效比參數(shù)指系統(tǒng)能效比；

32、所述三相電壓不平衡度參數(shù)指三相電壓不平衡度；

33、所述投資成本參數(shù)指投資成本；

34、所述運營成本參數(shù)指運營成本。

35、優(yōu)選的，所述逆變器諧波含量參數(shù)具體指：逆變器輸出電壓和電流中的非基波成分所占比例。這些非基波成分包括各種頻率的諧波分量，它們會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和其他設(shè)備的正常運行造成影響。

36、優(yōu)選的，所述逆變器功率因數(shù)參數(shù)具體指：逆變器輸出的有功功率（p）與視在功率（s）的比值。

37、優(yōu)選的，所述太陽能電池板填充因子參數(shù)具體指：填充因子是指太陽能電池板在最大輸出功率時的電流和電壓的乘積與短路電流和開路電壓乘積的比值。

38、優(yōu)選的，所述三相電流不平衡度參數(shù)具體指：

39、三相電流不平衡度?=（最大電流?-?最小電流）/?最大電流。

40、優(yōu)選的，所述系統(tǒng)能效比參數(shù)具體指：

41、能效比?=?總發(fā)電量（或總輸出能量）/?總輸入能量。

42、優(yōu)選的，所述設(shè)備性能系數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下：

43、=++，其中指設(shè)備性能系數(shù)，指逆變器諧波含量，指逆變器功率因數(shù)，指逆變器轉(zhuǎn)換效率，指太陽能電池板開路電壓，指太陽能電池板短路電流，指太陽能電池板填充因子，指太陽能電池板溫度系數(shù)，指儲能電池soc值，指儲能電池充電功率，指儲能電池放電功率，、分別指行業(yè)該種類型的儲能電池平均充電、放電功率。

44、優(yōu)選的，所述設(shè)備可靠性系數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下：

45、=，其中指設(shè)備可靠性系數(shù)，指太陽能電池板壽命，指太陽能電池板故障率，指逆變器壽命，指逆變器故障率，指儲能電池壽命，指儲能電池故障率。

46、優(yōu)選的，所述設(shè)備經(jīng)濟性系數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下：

47、=+，其中指設(shè)備經(jīng)濟性系數(shù)，指投資成本，指運營成本。

48、優(yōu)選的，所述系統(tǒng)整體運行狀態(tài)系數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下：

49、=，其中指系統(tǒng)整體運行狀態(tài)系數(shù)，指三相電流不平衡度，指系統(tǒng)能效比，指三相電壓不平衡度。

50、優(yōu)選的，所述太陽能發(fā)電綜合質(zhì)量指數(shù)的數(shù)學(xué)模型如下：

51、=，其中指太陽能發(fā)電綜合質(zhì)量指數(shù)，指設(shè)備性能系數(shù)，指設(shè)備可靠性系數(shù)，指設(shè)備經(jīng)濟性系數(shù)，指系統(tǒng)整體運行狀態(tài)系數(shù)，、、、指權(quán)重系數(shù)。

52、優(yōu)選的，所述權(quán)重系數(shù)、、、是通過熵值法計算所得，所述熵值法具體計算步驟如下：

53、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理：由于各項指標(biāo)的計量單位可能不同，為了消除量綱的影響，需要對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。常用的標(biāo)準(zhǔn)化方法包括z-score標(biāo)準(zhǔn)化和極差法標(biāo)準(zhǔn)化等；

54、計算指標(biāo)比重：計算第j項指標(biāo)下第i個樣本值占該指標(biāo)所有樣本值之和的比重pij。這一步是后續(xù)計算信息熵的基礎(chǔ)；

55、計算信息熵：根據(jù)信息熵的定義和計算公式，計算第j項指標(biāo)的信息熵ej。信息熵越小，說明該指標(biāo)的變異程度越大，提供的信息量也越大；

56、計算信息熵冗余度：信息熵冗余度dj是信息熵的補數(shù)，即dj?=?1?-?ej。信息熵冗余度越大，說明該指標(biāo)包含的信息量越多，對綜合評價的影響也越大；

57、計算權(quán)重：根據(jù)各指標(biāo)的信息熵冗余度，計算其在綜合評價中的權(quán)重。權(quán)重系數(shù)是各指標(biāo)信息熵冗余度與所有指標(biāo)信息熵冗余度之和的比值。

58、優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)值是根據(jù)行業(yè)實踐經(jīng)驗所得到的評估零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的設(shè)備性能、設(shè)備可靠性、設(shè)備經(jīng)濟性以及系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的警戒值，當(dāng)目標(biāo)區(qū)域的太陽能發(fā)電綜合質(zhì)量指數(shù)低于預(yù)設(shè)值，說明該區(qū)域設(shè)備性能低下、設(shè)備可靠性低下、設(shè)備經(jīng)濟性低下以及系統(tǒng)整體運行狀態(tài)差，需要采取相應(yīng)的措施來降低風(fēng)險。

59、優(yōu)選的，所述互動反饋模塊在對比結(jié)果低于預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)會在終端上觸發(fā)警報功能，通過聲音、振動及彈窗形式向管理人員發(fā)出警示信號并給出相關(guān)參數(shù)，通過人工智能幫助管理人員分析影響太陽能發(fā)電綜合質(zhì)量指數(shù)的原因，并進(jìn)一步追蹤到影響綜合性能具體的方面如設(shè)備性能低下、設(shè)備可靠性低下、設(shè)備經(jīng)濟性低下以及系統(tǒng)整體運行狀態(tài)差。

60、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：

61、1、本發(fā)明通過采集逆變器諧波含量信息、逆變器功率因數(shù)信息、逆變器轉(zhuǎn)換效率信息、太陽能電池板開路電壓信息、太陽能電池板短路電流信息、太陽能電池板填充因子信息、太陽能電池板溫度系數(shù)信息、太陽能電池板壽命信息、太陽能電池板故障率信息、逆變器壽命信息、逆變器故障率信息、儲能電池壽命信息、儲能電池故障率信息、儲能電池soc信息、儲能電池充電功率信息、儲能電池放電功率信息、三相電流不平衡度信息、系統(tǒng)能效比信息、三相電壓不平衡度信息、投資成本信息、運營成本信息，覆蓋了零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)的設(shè)備性能信息、設(shè)備可靠性信息、設(shè)備經(jīng)濟性信息以及系統(tǒng)整體運行信息四大方面，從而為零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)的總體性能提供了更為全面細(xì)致的監(jiān)測手段；

62、2、本發(fā)明通過對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，建立了一個數(shù)學(xué)模型，該模型能夠綜合衡量零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量的總體情況。通過建立這樣的綜合模型，本發(fā)明能更好的從不同維度衡量零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)的總體效果。這種綜合性的評估方法能夠更全面地了解零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量、設(shè)備可靠性、經(jīng)濟性以及系統(tǒng)的整體運行情況，進(jìn)而提升零碳燈塔工廠的太陽能轉(zhuǎn)化質(zhì)量檢測系統(tǒng)整體的工作效率和質(zhì)量；

63、3、本發(fā)明通過智能清潔檢測模塊、陰影檢測模塊使光伏組件能及時排除一些外部因素對光伏組件工作效率的影響，保證了光伏組件的工作效率的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)更能真實反映光伏組件真正的太陽能轉(zhuǎn)化效率。