一種光伏陣列狀態(tài)判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏陣列狀態(tài)判斷方法，屬于光伏陣列安全運行技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光伏發(fā)電技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，已有大量的光伏系統(tǒng)投入運行，國內(nèi)外對 光伏系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)研究較多，而對光伏電站的運營維護研究較少。光伏陣列是為了能達到 一定的直流電能輸出而由多路光伏組件串聯(lián)或串并聯(lián)組成的整體模塊，光伏陣列作為光伏 發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，組件質(zhì)量及光伏陣列狀態(tài)直接影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效 率及使用壽命。因此，在長期處于無人值守的太陽能光伏電站中對光伏陣列進行實時有效 的狀態(tài)監(jiān)測與評估顯得十分重要。
[0003] 隨著大規(guī)模光伏技術(shù)的推廣和應(yīng)用，如何對光伏系統(tǒng)中光伏陣列的狀態(tài)進行在線 評估，及時發(fā)現(xiàn)光伏陣列故障原因，將是一件十分有意義的工作。但到目前為止，國內(nèi)外對 光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)測也只是側(cè)重于整體的研究，即只重點關(guān)注整個光伏電站的輸出功率、 電流、電壓等定量指標，而對外部因素對光伏電站的影響往往關(guān)注得很少。在實際工作中， 環(huán)境溫度變化、光照條件變化、不規(guī)則無規(guī)律陰影遮擋等因素使得光伏陣列中各個光伏組 件輸出特性出現(xiàn)差異，即各組件處于不同的工作狀態(tài)，導致整個光伏陣列輸出特性多樣、復 雜，工作狀態(tài)也可能相應(yīng)發(fā)生變化，忽視多元環(huán)境變數(shù)、組件自身老化和損壞，光伏陣列的 組合規(guī)則及安裝質(zhì)量、組件正面潔凈的程度等外部因素對光伏陣列狀態(tài)的影響會造成對光 伏陣列狀態(tài)評估出現(xiàn)偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種光伏陣列狀態(tài)判斷方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在評估光 伏陣列時，只關(guān)注整個光伏電站的輸出功率、電流、電壓等定量指標，而對外部因素沒有重 點關(guān)注造成的評估不準確的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種光伏陣列狀態(tài)判斷方法，包括以下步 驟：
[0006] (1)、采集影響每個光伏陣列狀態(tài)的特征參數(shù)；
[0007] ⑵、引入時間序列節(jié)點、光伏陣列監(jiān)測點，從橫向、縱向兩個維度建立參量模型， 用特征參量矩陣表示為：
[0008]
[0009] 其中：…? Rnixn為縱橫維度特征參量矩陣，代表mXn個 待評估方案；m :選擇的時間序列節(jié)點個數(shù)；η :選擇的光伏陣列監(jiān)測點個數(shù)；i :第i個時間 序列節(jié)點；j :第j個光伏陣列監(jiān)測點；R1]:監(jiān)測點j在時間節(jié)點i時的特征參量集，代表一 個待評估方案；Rljk:第j個光伏陣列在i個時間節(jié)點處的第k個特征參量；k :特征參量的 個數(shù)；
[0010] (3)、構(gòu)造基于正、負理想點評估方案的光伏陣列運行狀態(tài)評估模型；
[0011] (4)、采用高斯曲線擬合法，建立狀態(tài)評估結(jié)果與各個縱橫參量的時間函數(shù)關(guān)系， 再結(jié)合陣列I-V曲線與輻照度-溫度曲線，從縱橫兩個角度評估光伏陣列現(xiàn)時狀態(tài)。
[0012] 所述特征參數(shù)包括：輻照度、環(huán)境溫度、組件背板溫度、組件失配率、陰影率、積塵 率、老化率、故障率。
[0013] 所述步驟⑶具體為：
[0014] 1)、構(gòu)造正、負理想點狀態(tài)評估矩陣；
[0015] 2)、計算貢獻值，并根據(jù)貢獻值構(gòu)造正、負差異矩陣；
[0016] 3)、計算投影系數(shù)，并根據(jù)投影系數(shù)構(gòu)造正、負差異投影矩陣；
[0017] 4)、計算各待估方案的最佳距離度，然后進行各待估方案中光伏陣列的運行狀態(tài) 評估。
[0018] 所述步驟1)具體為：
[0019] 首先，選定某一時刻、不同光伏陣列的待評估狀態(tài)矩陣Xnxk，為：
[0020]
[0021] 其中，η表示光伏陣列個數(shù)，k表示特征參量個數(shù)；
[0022] 選定某一光伏陣列、不同時刻的待評估狀態(tài)矩陣Ynixk，為：
[0023]
[0024] 其中，m為時間軸上采集數(shù)據(jù)的時刻點個數(shù)，k表示特征參量個數(shù)；
[0025] 然后，針對矩陣Xnxk構(gòu)造正、負理想點狀態(tài)評估矩陣X +、X :所述X +中，第一行數(shù)據(jù) 為與Xnxk對應(yīng)的正理想評估方案，其余為所述矩陣X nXk;所述X中，第一行數(shù)據(jù)為與X nXk對 應(yīng)的負理想評估方案，其余為所述矩陣Xnxk;
[0026] 針對矩陣Ynxk構(gòu)造正、負理想點狀態(tài)評估矩陣Y+、Y :所述Y+中，第一行數(shù)據(jù)為與 YnixJi應(yīng)的正理想評估方案，其余為所述矩陣Y Mk;所述Y中，第一行數(shù)據(jù)為與Y Mk對應(yīng)的 負理想評估方案，其余為所述矩陣Ynixk;
[0027] 其中，所述正理想評估方案是各特征參量同時取最佳值的評估方案，負理想評估 方案是各特征參量同時取最差值的評估方案。
[0028] 所述步驟2)具體為：
[0029] a)當對同一時刻不同光伏陣列進行狀態(tài)評估時：
[0030] 首先，計算k個特征參量的貢獻值Wj,計算公式為：
[0031]
i# i 2且 i !，i2= 2,…，n+1，
[0032] 其中，ip 12表示不同的待估方案，
；
[0033] 然后，計算正差異矩陣E+= X+·?，和負差異矩陣E =X ·?，其中，歸一化特征參 數(shù)的差異向量為w = (W1, W2，…，Wk)，且
.，_正、負差異矩陣表示如下：
[0034]
[0035]
[0036] b)當對同一光伏陣列在不同時刻下的狀態(tài)評估時：
[0037] 首先，計算k個特征參量的貢獻值w。，計算公式為：
[0038]
[0039] 其中，I1, 12表示不同的待估方案，
[0040] 然后，計算正差異矩陣E+= Y、w，和負差異矩陣E =Y ·?，其中，歸一化特征參 CN 105160166 A IX m "ti 4/14 頁 數(shù)的差異向量為
，正、負差異矩陣表示如下：
[0041]
[0042]
[0043] 所述步驟3)具體為：
[0044] a)所述當對同一時刻不同光伏陣列進行狀態(tài)評估時：
[0045] 首先，第s個待估方案的第t個特征參量投影到正理想評估方案的第t個特征參 量的正投影系數(shù)和第s個待估方案的第t個特征參量投影到負理想評估方案的第t個特征 參量的負投影系數(shù)分別為：
[0046] i
[0047] 其中， ，X+指正理想評估方案的第t個特征參量值，其中t = It 1，2,…，k ; 是指第S個待估方案的第t個特征參量值，其中S = 2, 3,…，η, n+1 ;
[0048]
指負理想評估方案的第t個特征參量值，其中t = 1，2,…，k ; X_si是指第s個待估方案的第t個特征參量值，其中s = 2, 3,…，n，n+1 ;
[0049] 然后，計算正、負差異投影矩陣P+、P，計算公式分別為：
[0051] LlN 丄UOlbUlbb A I ^ 0/丄4 JM
[0052] b)所述當對同一光伏陣列在不同時刻下的狀態(tài)評估時：
[0053] 首先，第s個待估方案的第t個特征參量投影到正理想評估方案的第t個特征參 量的正投影系數(shù)和第s個待估方案的第t個特征參量投影到負理想評估方案的第t個特征 參量的負投影系數(shù)分別為：
[0054]
，_
[0055] 其中， ，Y+指正理想評估方案的第t個特征參量值，其中t = 1，2,…，k ; 是指第s個待估方案的第t個特征參量值，其中s = 2, 3,…，m, m+Ι ;
[0056] Y:指負理想評估方案的第t個特征參量值，其中t = 1，2,…，k ; If- I是指第S個待估方案的第t個特征參量值，其中S = 2, 3,…，m，m+1 ;
[0057] 然后，計算正、負差異投影矩陣Q+、Q，計算