本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光伏系統(tǒng)智能運(yùn)維技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電是一種應(yīng)用廣泛且仍在高速發(fā)展的清潔發(fā)電方式。它利用光生伏打效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)換成電能并輸出，因此輻照強(qiáng)度的大小決定了光伏電池的最大輸出電流大小；同時(shí)光伏發(fā)電的最小組成單元是光伏電池，其本質(zhì)為一半導(dǎo)體器件，對(duì)溫度較為敏感，環(huán)境溫度的高低決定了最大輸出電壓的大小。因此輻照和溫度的變化將影響光伏發(fā)電站的輸出功率。事實(shí)上，實(shí)際應(yīng)用中，外部條件很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)條件(光照幅度1000W/m²，溫度25℃)的要求，尤其考慮到積灰等環(huán)境問題，光伏電站實(shí)際輸出功率常常與額定功率相差較遠(yuǎn)。

集中式逆變器不能對(duì)每串組件單獨(dú)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，因此部分組串可能沒有工作在最大功率點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致功率損失；組件性能衰減、組件電氣故障等因素也會(huì)造成一定的功率下降；如果逆變器沒有工作在額定條件下，逆變器效率也會(huì)降低，進(jìn)而導(dǎo)致功率損失；由于各原因?qū)е碌奈鞅辈康貐^(qū)限電問題更加劇了電站的功率損失。綜上，導(dǎo)致電站功率降低的原因多種多樣，尤其是各種因素之間還有相互交叉，使得對(duì)單一因素造成的功率損失難以客觀評(píng)價(jià)。而目前大多采用主觀估計(jì)的方法，誤差較大，因此急需一種客觀的計(jì)算方法理清各類原因?qū)е碌墓β蕮p失。

最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)是一種太陽(yáng)能發(fā)電優(yōu)化算法，取代了傳統(tǒng)的固定電壓發(fā)電技術(shù)，主要通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤控制光伏電池的輸出電壓(或電流)，進(jìn)而達(dá)到使功率輸出最大的目的。其主要原理是不斷調(diào)整光伏電池輸出電壓(或電流)，計(jì)算發(fā)電功率并與前一時(shí)刻進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而決定電壓調(diào)整的方向，該技術(shù)可獨(dú)立運(yùn)行，也可以集成于逆變器中，是現(xiàn)代光伏發(fā)電系統(tǒng)不可或缺的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種能對(duì)光伏電站作出客觀的性能評(píng)估、并且為光伏電站的科學(xué)管理提供了數(shù)據(jù)支撐的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法。

本發(fā)明的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法具體如下：

該基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法，基于電站監(jiān)控中心，其主要特點(diǎn)是，所述的方法包括以下步驟：

(1)電站監(jiān)控中心將所有變量初始化為零，且該電站監(jiān)控中心分別讀取正常組串、限電組串、受陰影遮擋的組串以及電氣故障組串的個(gè)數(shù)，并分別記為N_s1，N_s2，N_s3和N_s4；

(2)所述的電站監(jiān)控中心獲取該光伏電站基準(zhǔn)組件的參數(shù)，并根據(jù)該基準(zhǔn)組件的參數(shù)，對(duì)該光伏電站的功率損失進(jìn)行估計(jì)；

(3)所述的電站監(jiān)控中心根據(jù)獲取的功率損失數(shù)據(jù)對(duì)所述的光伏電站作出性能評(píng)估和管理，并根據(jù)所得功率損失的數(shù)據(jù)將圖形繪制出來(lái)。

較佳地，所述的步驟(2)中對(duì)該光伏電站的功率損失按如下順序進(jìn)行估算：組件老化導(dǎo)致的功率損失、輻照度低于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失、溫度高于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失、積灰導(dǎo)致的功率損失、MPPT偏離造成的功率損失、限電導(dǎo)致的功率損失、陰影導(dǎo)致的功率損失和電氣故障導(dǎo)致的功率損失。

更佳地，所述的組件老化導(dǎo)致的功率損失的計(jì)算步驟為：

根據(jù)基準(zhǔn)組件上傳的數(shù)據(jù)，計(jì)算基準(zhǔn)組件實(shí)測(cè)最大功率點(diǎn)p_max，并校正到標(biāo)準(zhǔn)條件下的p_stc，校正公式為：

其中δ和s分別為功率溫度系數(shù)和實(shí)測(cè)有積灰時(shí)的輻照強(qiáng)度，老化導(dǎo)致的功率損失為：

Δp_decay＝(p_e-p_stc)×N；

其中p_e是組件出廠時(shí)額定最大功率，N為電站組件個(gè)數(shù)。

更佳地，所述的輻照度低于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失的計(jì)算步驟為：

將p_max校正到?jīng)]有積灰的輻照度和25℃的條件下，

其中，s_clean為實(shí)測(cè)沒有積灰時(shí)的輻照強(qiáng)度，因此輻照度低于標(biāo)準(zhǔn)輻照度造成的功率損失為：

更佳地，所述的溫度高于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失的計(jì)算步驟為：

將p_max校正到標(biāo)準(zhǔn)光照下得：

則溫度高于標(biāo)準(zhǔn)條件導(dǎo)致的功率損失為：

Δp_temperature＝(p_e-p_1000t-p_decay)×N。

更佳地，所述的積灰導(dǎo)致的功率損失的計(jì)算步驟為：

Δp_dust＝(p_clean25-p_max-p_decay)×N。

更佳地，所述的MPPT偏離造成的功率損失的計(jì)算步驟為：

將組串實(shí)際工作功率p_working校正到標(biāo)準(zhǔn)條件下，得：

則MPPT偏離損失為：

其中N_s1為正常組串的個(gè)數(shù)。

更佳地，所述的限電導(dǎo)致的功率損失的計(jì)算步驟為：

計(jì)算正常組串平均功率為：

再計(jì)算限電導(dǎo)致的功率損失為：

其中p_limit(k)為第k個(gè)限電組串實(shí)際功率，N_s2為限電組串的個(gè)數(shù)。

更佳地，所述的陰影導(dǎo)致的功率損失的計(jì)算步驟為：

其中p_shadow(k)為第k個(gè)被陰影遮蓋的組串實(shí)際功率，N_s3為受陰影遮擋的組串的個(gè)數(shù)。更佳地，所述的電氣故障導(dǎo)致的功率損失的計(jì)算步驟為：

其中p_fault(k)為第k個(gè)故障組串實(shí)際功率，N_s4為故障組串的個(gè)數(shù)。

較佳地，所述的方法還基于所述的光伏電站現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和通信裝置，該數(shù)據(jù)采集和通信裝置包括智能匯流箱，用于采集組串電流和電壓數(shù)據(jù)、測(cè)試基準(zhǔn)組件、采集基準(zhǔn)板I-V曲線和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，所述的光伏電站監(jiān)控中心用于接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)，修正基準(zhǔn)組件的I-V曲線，判定組串的工作狀態(tài)并計(jì)算各種原因?qū)е碌墓β蕮p失，且所述的步驟(3)中的圖形包括直方圖、比例圖和詳細(xì)列表。

采用該種結(jié)構(gòu)的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法，由于其使用電站監(jiān)控中心結(jié)合采樣的設(shè)備為光伏電站的性能評(píng)估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并通過(guò)光伏電站監(jiān)控中心對(duì)多種常見因素造成的功率損失進(jìn)行計(jì)算，提供可行的圖形化展示方法，解決了光伏電站功率損失責(zé)任不清的問題，通過(guò)性能評(píng)估對(duì)后續(xù)管理和功率預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)支撐,并對(duì)單一因素造成的功率損失進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)，并解決了目前大多現(xiàn)有技術(shù)采用主觀估計(jì)的、誤差較大的問題，具有較廣的適用范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法的步驟流程圖。

圖2為本發(fā)明的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法用以展示所得數(shù)據(jù)的直方圖。

圖3為本發(fā)明的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法用以展示所得數(shù)據(jù)的比例圖。

圖4為本發(fā)明的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法用以展示所得數(shù)據(jù)的詳細(xì)列表。

具體實(shí)施方式

該基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法，基于電站監(jiān)控中心，其中所述的方法包括以下步驟：

(1)電站監(jiān)控中心將所有變量初始化為零，且該電站監(jiān)控中心分別讀取正常組串、限電組串、受陰影遮擋的組串以及電氣故障組串的個(gè)數(shù)，并分別記為N_s1，N_s2，N_s3和N_s4；

(2)所述的電站監(jiān)控中心獲取該光伏電站基準(zhǔn)組件的參數(shù)，并根據(jù)該基準(zhǔn)組件的參數(shù)，對(duì)該光伏電站的功率損失進(jìn)行估計(jì)；

(3)所述的電站監(jiān)控中心根據(jù)獲取的功率損失數(shù)據(jù)對(duì)所述的光伏電站作出性能評(píng)估和管理，并根據(jù)所得功率損失的數(shù)據(jù)將圖形繪制出來(lái)，且所述的圖形包括直方圖、比例圖和詳細(xì)列表。

較佳地，所述的步驟(2)中對(duì)該光伏電站的功率損失按如下順序進(jìn)行估算：組件老化導(dǎo)致的功率損失、輻照度低于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失、溫度高于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失、積灰導(dǎo)致的功率損失、MPPT偏離造成的功率損失、限電導(dǎo)致的功率損失、陰影導(dǎo)致的功率損失和電氣故障導(dǎo)致的功率損失。

且所述的方法還基于所述的光伏電站現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和通信裝置，該數(shù)據(jù)采集和通信裝置包括智能匯流箱，所述的智能匯流箱用于采集組串電流和電壓數(shù)據(jù)、測(cè)試基準(zhǔn)組件、采集基準(zhǔn)板I-V曲線和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，所述的電站監(jiān)控中心用于接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)，修正基準(zhǔn)組件的I-V曲線，判定組串的工作狀態(tài)并計(jì)算各種原因?qū)е碌墓β蕮p失，且所述的步驟(3)中的圖形包括直方圖、比例圖和詳細(xì)列表。

如圖1所示，在具體的實(shí)施方式中，該光伏電站功率損失計(jì)算模型的工作流程如下所示：

(1)將所有變量初始化為零，且該電站監(jiān)控中心分別讀取正常組串、限電組串、受陰影遮擋的組串以及電氣故障組串的個(gè)數(shù)，并分別記為N_s1，N_s2，N_s3和N_s4；

(2)計(jì)算組件老化導(dǎo)致的功率損失，根據(jù)基準(zhǔn)組件系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)，計(jì)算基準(zhǔn)組件實(shí)測(cè)最大功率點(diǎn)p_max，并校正到標(biāo)準(zhǔn)條件下得p_stc，校正公式為：其中δ和s分別為功率溫度系數(shù)和實(shí)測(cè)有積灰時(shí)的輻照強(qiáng)度，老化導(dǎo)致的功率損失為：Δp_decay＝(p_e-p_stc)×N，其中；p_e是組件出廠時(shí)額定最大功率，N為電站組件個(gè)數(shù)；

(3)計(jì)算輻照度低于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的損失，為消除積灰、溫度以及老化導(dǎo)致的影響，首先將p_max校正到?jīng)]有積灰的輻照度和25℃下，其中，s_clean實(shí)實(shí)測(cè)沒有積灰時(shí)的輻照強(qiáng)度，因此輻照度低于標(biāo)準(zhǔn)輻照度造成的功率損失為：Δp_irradiation＝(p_e-p_clean25-Δp_decay)×N；

(4)計(jì)算溫度高于標(biāo)準(zhǔn)條件造成的功率損失，為消除溫度以及老化造成的影響，首先將p_max校正到標(biāo)準(zhǔn)光照下得則溫度高于標(biāo)準(zhǔn)條件導(dǎo)致的功率損失為Δp_temperature＝(p_e-p_1000t-p_decay)×N；

(5)計(jì)算積灰導(dǎo)致的功率損失，為消除組件老化造成的影響，應(yīng)減去組件老化損失，即：Δp_dust＝(p_clean25-p_max-p_decay)×N；

(6)計(jì)算MPPT偏離造成的功率損失，首先將組串實(shí)際工作功率p_working校正到標(biāo)準(zhǔn)條件下，得到則MPPT偏離損失為其中N_s1為正常組串的個(gè)數(shù)；

(7)計(jì)算限電導(dǎo)致的損失，首先計(jì)算正常組串平均功率再計(jì)算限電導(dǎo)致的功率損失為其中p_limit(k)為第k個(gè)限電組串實(shí)際功率，N_s2為限電組串的個(gè)數(shù)；

(8)計(jì)算陰影導(dǎo)致的功率損失其中p_shadow(k)為第k個(gè)被陰影遮蓋的組串實(shí)際功率，N_s3為受陰影遮擋組串的個(gè)數(shù)；

(9)計(jì)算電氣故障導(dǎo)致的功率損失其中p_fault(k)為第k個(gè)故障組串實(shí)際功率，N_s4為故障組串的個(gè)數(shù)。

如圖2、3、4所示，所述的電站監(jiān)控中心保存數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)用于電站性能評(píng)估和功率預(yù)測(cè)，接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)，修正基準(zhǔn)組件的I-V曲線，判定組串的工作狀態(tài)并計(jì)算各種原因?qū)е碌墓β蕮p失，將數(shù)據(jù)利用圖形，圖形包括直方圖、比例圖和詳細(xì)列表，以展示幫助用戶更好的維護(hù)電站。

且該光伏電站功率損失計(jì)算模型還基于數(shù)據(jù)采集和通信裝置，如智能匯流箱，用于采集組串電流和電壓數(shù)據(jù)，測(cè)試基準(zhǔn)組件，采集基準(zhǔn)板I-V曲線和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。

采用該種結(jié)構(gòu)的基于功率損失估計(jì)實(shí)現(xiàn)光伏電站性能評(píng)估和管理的方法，由于其使用電站監(jiān)控中心結(jié)合采樣的設(shè)備為光伏電站的性能評(píng)估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并通過(guò)光伏電站監(jiān)控中心對(duì)多種常見因素造成的功率損失進(jìn)行計(jì)算，提供可行的圖形化展示方法，解決了光伏電站功率損失責(zé)任不清的問題，通過(guò)性能評(píng)估對(duì)后續(xù)管理和功率預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)支撐,并對(duì)單一因素造成的功率損失進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)，并解決了目前大多現(xiàn)有技術(shù)采用主觀估計(jì)的、誤差較大的問題，具有較廣的適用范圍。

在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。