一種光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，包括參數(shù)報警子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)、預警決策子系統(tǒng)，該光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)從電站監(jiān)控后臺和本地氣象站等獲取實時關(guān)鍵信息，并對各種數(shù)據(jù)進行推理和分析，以電站的經(jīng)濟收益最大為目的輸出決策預警方案，系統(tǒng)輸出的決策預警方案既可以反饋回光伏電站監(jiān)控后臺，也可以傳輸?shù)竭\維人員和業(yè)主的移動終端，不但適用于分布式光伏電站，而且也可應用于大型地面光伏電站，能夠讓運維人員和業(yè)主及時掌握電站的運行狀態(tài)和清掃決策預警方案。
【專利說明】一種光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能資源取之不盡、用之不竭，以清潔、環(huán)保為主要特點的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)正在世 界各地迅猛發(fā)展。無論是分布式光伏發(fā)電還是大型地面光伏發(fā)電都是目前非常重要的太陽 能利用形式，我國從諸多方面對光伏電站的建設給予大力支持和優(yōu)惠。但光伏組件發(fā)電效 率受灰塵遮擋損失比較大，如何清掃組件表面的灰塵已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的重點，以大型地 面光伏電站為例，由于灰塵等污染物遮擋導致的效率損耗可達到3%?4%。
[0003] 中國發(fā)明專利申請?zhí)?01310259095. 4公開了一種區(qū)域分布式光伏組件用清掃系 統(tǒng)，可以通過手持式總遙控器給區(qū)域控制模塊發(fā)送命令，從而控制步進電機正反轉(zhuǎn)，步進電 機帶動組件邊框上安裝的傳動機構(gòu)和清掃刷完成組件的表面清掃工作，但沒有具體說明需 要清洗的區(qū)域、時間和次數(shù)等信息，清掃工作缺少指導性。
[0004] 對于電站運維人員和電站業(yè)主來說，在組件清掃之前，應該有具體的清掃決策預 警方案，才能夠?qū)π枰鍜叩墓夥嚵袇^(qū)域發(fā)送清掃命令，而且清掃預警方案要綜合考慮 多種因素，以電站的經(jīng)濟收益最大化為根本目標。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有光伏 電站清掃工作中，缺少清掃決策預警方案的指導，沒有以電站的經(jīng)濟收益最大化為目標的 問題。
[0006] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種光伏電站組件清掃智能決 策預警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
[0007] 參數(shù)報警子系統(tǒng)，用于從光伏電站監(jiān)控后臺采集光伏電站區(qū)域陣列和電站整體 的發(fā)電量及發(fā)電效率的電站運行數(shù)據(jù)，并確定是否將采集的數(shù)據(jù)傳輸出到數(shù)據(jù)中心子系 統(tǒng)；
[0008] 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)，用于接收并存儲參數(shù)報警子系統(tǒng)輸出的電站運行數(shù)據(jù)以及設定 時間段內(nèi)的天氣預報數(shù)據(jù)和各區(qū)域陣列、電站整體清掃一次的費用成本數(shù)據(jù)、各區(qū)域陣列 和電站整體清掃一次的發(fā)電效率、發(fā)電量、經(jīng)濟收益數(shù)據(jù)，并傳輸給決策預警子系統(tǒng)；
[0009] 決策預警子系統(tǒng)，用于對數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進行判斷和分析，并制定 和輸出組件清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)。
[0010] 所述參數(shù)報警子系統(tǒng)包括參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和門限報警子系統(tǒng)，所述參數(shù)監(jiān)測子系 統(tǒng)與光伏監(jiān)控后臺通訊連接，用于獲取光伏電站區(qū)域陣列和電站整體的發(fā)電量及發(fā)電效率 的電站運行數(shù)據(jù)，所述門限報警子系統(tǒng)用于與參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)通訊連接，用于比較所設定 的門限值和實際采集的參數(shù)值以確定是否將采集的數(shù)據(jù)傳輸出到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)。
[0011] 所述數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)的天氣預報數(shù)據(jù)以本地實時的氣象臺數(shù)據(jù)為準，通過無線傳 輸形式輸入到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)；所述各區(qū)域陣列、電站整體清掃一次的費用成本數(shù)據(jù)、各區(qū) 域陣列和電站整體清掃一次的發(fā)電效率、發(fā)電量、經(jīng)濟收益數(shù)據(jù)通過經(jīng)驗演算得知，手動輸 入到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)中。
[0012] 所述決策預警子系統(tǒng)采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法并以光伏電站的經(jīng)濟收益最大為目 的制定和輸出組件清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)。
[0013] 所述決策預警子系統(tǒng)制定和輸出的清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)包括清掃區(qū)域、清掃時間、清掃 次數(shù)。
[0014] 所述決策預警子系統(tǒng)用于通過通訊線的形式反饋到光伏電站監(jiān)控后臺或通過無 線信號的形式傳輸?shù)竭\維人員和業(yè)主的移動終端。
[0015] 本發(fā)明的光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)從電站監(jiān)控后臺和本地氣象站等 獲取實時關(guān)鍵信息，并對各種數(shù)據(jù)進行推理和分析，以電站的經(jīng)濟收益最大為目的輸出決 策預警方案，系統(tǒng)輸出的決策預警方案既可以反饋回光伏電站監(jiān)控后臺，也可以傳輸?shù)竭\ 維人員和業(yè)主的移動終端，不但適用于分布式光伏電站，而且也可應用于大型地面光伏電 站，能夠讓運維人員和業(yè)主及時掌握電站的運行狀態(tài)和清掃決策預警方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖；
[0017] 圖2為標準的BP模型結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖4為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡學習流程圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進行進一步介紹。
[0021] 如圖1為光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，包括參數(shù)報警子系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)、預警決策子系統(tǒng)，其中參數(shù)報警子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)通訊連接， 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)與決策預警子系統(tǒng)通訊連接，其詳細說明如下：
[0022] 參數(shù)報警子系統(tǒng)，用于從光伏電站監(jiān)控后臺采集撥碼設定地址的光伏電站區(qū)域 陣列和電站整體的發(fā)電量及發(fā)電效率的電站運行數(shù)據(jù)，并確定是否將采集的數(shù)據(jù)傳輸出到 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)。該參數(shù)報警子系統(tǒng)包括參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和門限報警子系統(tǒng)，參數(shù)監(jiān)測子 系統(tǒng)與光伏監(jiān)控后臺通訊連接，用于獲取光伏電站區(qū)域陣列和電站整體的發(fā)電量及發(fā)電效 率的電站運行數(shù)據(jù)，門限報警子系統(tǒng)用于與參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)通訊連接，用于對所收集的參 數(shù)進行判斷，比較實際采集的參數(shù)值和所設定的門限值的大小，以確定是否將采集的數(shù)據(jù) 傳輸出到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)，若實際值大于門限值，則不報警，否則參數(shù)報警子系統(tǒng)將獲取的 光伏電站區(qū)域陣列和電站整體的發(fā)電量及發(fā)電效率等電站運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)中 心子系統(tǒng)。
[0023] 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)，用于接收并存儲參數(shù)報警子系統(tǒng)輸出的電站運行數(shù)據(jù)以及設定 時間段內(nèi)的天氣預報數(shù)據(jù)和各區(qū)域陣列、電站整體清掃一次的費用成本數(shù)據(jù)、各區(qū)域陣列 和電站整體清掃一次的發(fā)電效率、發(fā)電量、經(jīng)濟收益數(shù)據(jù)并傳輸給決策預警子系統(tǒng)。
[0024] 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)的天氣預報數(shù)據(jù)以本地實時的氣象臺數(shù)據(jù)為準，通過無線傳輸形 式輸入到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)；所述各區(qū)域陣列、電站整體清掃一次的費用成本數(shù)據(jù)、各區(qū)域陣 列和電站整體清掃一次的發(fā)電效率、發(fā)電量、經(jīng)濟收益數(shù)據(jù)通過經(jīng)驗演算得知，手動輸入到 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)中。
[0025] 決策預警子系統(tǒng)，用于對數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進行判斷和分析，并制定 和輸出組件清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)方案。該決策預警子系統(tǒng)通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法進行建模，模糊 神經(jīng)網(wǎng)絡首先經(jīng)過數(shù)據(jù)集的訓練，能夠表征電站各種數(shù)據(jù)的原始特征，然后以電站經(jīng)濟收 益最大化為原則，建立數(shù)學模型對輸入的數(shù)據(jù)進行綜合分析。所制定和輸出的清掃執(zhí)行數(shù) 據(jù)方案包括清掃區(qū)域、清掃時間、清掃次數(shù)等內(nèi)容。
[0026] BP神經(jīng)網(wǎng)絡是一種按誤差逆向傳播（BACK PROPA GATI0N)的BP算法進行網(wǎng)絡 訓練的多層前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡，是目前影響最大、應用最廣的人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN，Artificial Neural Network)之一，它具有很強的自適應性和學習能力、非線性映射能力、魯棒性和容 錯能力，因而成為一種有效的信息處理和數(shù)據(jù)識別工具。人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬人的智能是 根據(jù)人腦的生理結(jié)構(gòu)和信息處理過程來實現(xiàn)的，模糊系統(tǒng)（Fuzzy System)則是模擬人的 智能，描述和處理人的語言、思維中存在的模糊性概念，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡（FNN，F(xiàn)uzzyNeural Network)是一種集模糊邏輯推理的強大結(jié)構(gòu)性知識表達能力與神經(jīng)網(wǎng)絡的強大自學習能 力與一體的技術(shù)，是模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡有機結(jié)合的產(chǎn)物。
[0027] 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡已經(jīng)廣泛運用于過程控制、電力系統(tǒng)線路保護、變壓器故障診斷等 領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊系統(tǒng)取長補短，既能有效體現(xiàn)光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng) 中存在的模糊性，又通過BP多層前饋網(wǎng)絡，實現(xiàn)輸入到輸出的任意非線性映射，而且能加 快神經(jīng)網(wǎng)絡的學習速度，快速給出預警系統(tǒng)的邏輯決策結(jié)果。
[0028] BP神經(jīng)網(wǎng)絡由信息的正向傳播和誤差的逆向傳播2個過程組成，其基本思想是最 小二乘法，它采用梯度搜索技術(shù)，通過反向傳播來不斷修正網(wǎng)絡的權(quán)值，以期使網(wǎng)絡的實際 輸出值與期望輸出值的誤差均方值最小。如圖2所示，一個標準的BP模型由3層神經(jīng)元組 成：輸入層、隱含層和輸出層。
[0029] 輸入層將外部信號輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡中，起到信息傳遞的作用；隱含層的權(quán)系數(shù)改 變，可以改變整個多層神經(jīng)網(wǎng)絡的性能；輸出層則是網(wǎng)絡內(nèi)部信號反映到外部的接口部分。 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡通過建立模糊隸屬函數(shù)，對神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入進行模糊處理，將其轉(zhuǎn)化為〇到1 之間的數(shù)據(jù)。經(jīng)過模糊處理后的數(shù)據(jù)才是BP神經(jīng)網(wǎng)絡的實際輸入，因而隸屬函數(shù)的選擇要 盡量減小外界因素的干擾。
[0030] 本發(fā)明數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)中存儲的重要參數(shù)設計為6個，分別是：
[0031] 光伏電站區(qū)域陣列的發(fā)電量（萬kW ? h);
[0032] a2-光伏電站整體的發(fā)電量（萬kW ? h);
[0033] a3_光伏場所在區(qū)域的平均輻射量（kWh/m2/日）；
[0034] a4_光伏場所在區(qū)域的空氣顆粒物濃度（y g/m3);
[0035] a5-光伏電站區(qū)域陣列清掃一次增加的資金收益與成本費用之差（萬元）；
[0036] a6_光伏電站整體清掃一次增加的資金收益與成本費用之差（萬元）；
[0037] 設各個參數(shù)在既定單位下為個位數(shù)（否則可調(diào)整單位），則它們的模糊隸屬函數(shù) 分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 參數(shù)報警子系統(tǒng)，用于從光伏電站監(jiān)控后臺采集光伏電站區(qū)域陣列和電站整體的發(fā) 電量及發(fā)電效率的電站運行數(shù)據(jù)，并確定是否將采集的數(shù)據(jù)傳輸出到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)； 數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)，用于接收并存儲參數(shù)報警子系統(tǒng)輸出的電站運行數(shù)據(jù)以及設定時間 段內(nèi)的天氣預報數(shù)據(jù)和各區(qū)域陣列、電站整體清掃一次的費用成本數(shù)據(jù)、各區(qū)域陣列和電 站整體清掃一次的發(fā)電效率、發(fā)電量、經(jīng)濟收益數(shù)據(jù)，并傳輸給決策預警子系統(tǒng)； 決策預警子系統(tǒng)，用于對數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進行判斷和分析，并制定和輸 出組件清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，其特征在于：所述參 數(shù)報警子系統(tǒng)包括參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)和門限報警子系統(tǒng)，所述參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)與光伏監(jiān)控后 臺通訊連接，用于獲取光伏電站區(qū)域陣列和電站整體的發(fā)電量及發(fā)電效率的電站運行數(shù) 據(jù)，所述門限報警子系統(tǒng)用于與參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)通訊連接，用于比較所設定的門限值和實 際采集的參數(shù)值以確定是否將采集的數(shù)據(jù)傳輸出到數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù) 據(jù)中心子系統(tǒng)的天氣預報數(shù)據(jù)以本地實時的氣象臺數(shù)據(jù)為準，通過無線傳輸形式輸入到數(shù) 據(jù)中心子系統(tǒng)；所述各區(qū)域陣列、電站整體清掃一次的費用成本數(shù)據(jù)、各區(qū)域陣列和電站整 體清掃一次的發(fā)電效率、發(fā)電量、經(jīng)濟收益數(shù)據(jù)通過經(jīng)驗演算得知，手動輸入到數(shù)據(jù)中心子 系統(tǒng)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，其特征在于：所述決 策預警子系統(tǒng)采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法并以光伏電站的經(jīng)濟收益最大為目的制定和輸出組 件清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，其特征在于：所述決 策預警子系統(tǒng)制定和輸出的清掃執(zhí)行數(shù)據(jù)包括清掃區(qū)域、清掃時間、清掃次數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件清掃智能決策預警系統(tǒng)，其特征在于：所述決 策預警子系統(tǒng)用于通過通訊線的形式反饋到光伏電站監(jiān)控后臺或通過無線信號的形式傳 輸?shù)竭\維人員和業(yè)主的移動終端。
【文檔編號】B08B1/00GK104399682SQ201410707840
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】牛高遠, 雷振鋒, 王以笑, 江新峰, 王偉, 朱美玲, 申織華, 張鵬飛 申請人:許繼集團有限公司, 國家電網(wǎng)公司