本發(fā)明涉及新能源,具體涉及一種光伏故障預(yù)測診斷方法。
背景技術(shù):
1、光伏發(fā)電站是一種利用太陽能光伏電池板將太陽光能轉(zhuǎn)化為電量的設(shè)施。光伏發(fā)電站在全球范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展,成為清潔能源的重要組成部分。下面是關(guān)于光伏發(fā)電站的幾個方面的介紹:原理:光伏發(fā)電站的工作原理是基于光電效應(yīng)。太陽能光伏電池板吸收太陽光線后,產(chǎn)生電子空穴對,并在電池內(nèi)部進行電子空穴對的分離與復(fù)合。在這個過程中,會產(chǎn)生微弱的電流,經(jīng)過電力轉(zhuǎn)換裝置(如逆變器)的處理,就可以輸出清潔的電量。結(jié)構(gòu)組成:光伏發(fā)電站主要由以下幾部分組成:地面或屋頂?shù)奶柲芄夥姵匕澹河糜诮邮蘸娃D(zhuǎn)化太陽光能。電力轉(zhuǎn)換裝置:如逆變器,將直流電轉(zhuǎn)換為交流電??刂葡到y(tǒng):監(jiān)測和控制光伏發(fā)電站的運行,包括最大功率點跟蹤(mppt)等功能。支架和安裝系統(tǒng):用于固定和安裝光伏組件,以及連接至電網(wǎng)的線路。監(jiān)控系統(tǒng):實時監(jiān)測和控制光伏發(fā)電站的運行狀態(tài),以及收集和分析相關(guān)數(shù)據(jù)。類型:根據(jù)光伏組件安裝方式的不同,光伏發(fā)電站可分為地面光伏發(fā)電站和屋頂光伏發(fā)電站。規(guī)模:光伏發(fā)電站的規(guī)??梢詮男〉酱?,常見的有大型地面光伏發(fā)電站、中型屋頂光伏發(fā)電站和小型分布式光伏發(fā)電站等。優(yōu)勢:光伏發(fā)電站在很多方面具有明顯的優(yōu)勢,如環(huán)保、可再生、節(jié)省化石燃料等。隨著技術(shù)的不斷進步,光伏發(fā)電站的成本也在逐漸降低,使其越來越受到重視。總之,光伏發(fā)電站作為一種清潔能源設(shè)施,具有廣闊的發(fā)展前景。我國政府也積極支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,制定了一系列的政策和規(guī)劃,以推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和環(huán)境改善。
2、現(xiàn)有的光伏設(shè)備需要相關(guān)人員定期對設(shè)備進行巡檢,從而檢測光伏板是否發(fā)生異常,對于大規(guī)模的光伏電站就會造成點檢難度大,很難將灰塵覆蓋影響與光伏板的損壞區(qū)分開來,不能針對性的制作對策計劃,從而造成管理困難。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種光伏故障預(yù)測診斷方法,用于對光伏發(fā)電站的光伏發(fā)電單元的故障進行預(yù)測診斷,尤其適用于大型規(guī)模的光伏發(fā)電站,所述的光伏故障預(yù)測診斷方法可以包括:
2、s1、獲得光伏發(fā)電單元作業(yè)時段內(nèi)時間點的設(shè)備影響因子d,并構(gòu)建作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線。在實際的工作過程中,為了更好的對光伏發(fā)電站進行預(yù)測診斷,我們需要根據(jù)實際的預(yù)測能力進行預(yù)測區(qū)域的劃分獲得區(qū)域單元,這些區(qū)域單元就是光伏發(fā)電單元,一個光伏發(fā)電單元需要在同一區(qū)域,且擁有相同的外部環(huán)境,可以視為一個對象進行研究。光伏發(fā)電單元的大小可以根據(jù)實際情況而定,最小可以是一塊光伏板,最大可以是一個范圍內(nèi)的小型光伏發(fā)電站。
3、s2、構(gòu)建未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線cj,并依次連接獲得預(yù)測設(shè)備影響曲線cj,其中j為未發(fā)生的作業(yè)時段按照時間順序的編號,j=1,2,…。c0為當前作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線,預(yù)測設(shè)備影響曲線cj為當前作業(yè)時段到未發(fā)生作業(yè)時段j之間的整體曲線。
4、s3、在預(yù)測設(shè)備影響曲線cj所在的坐標系內(nèi)構(gòu)建一個縱坐標為c標的直線。在實際的工作過程中,理論上預(yù)測設(shè)備影響曲線cj是一條直線,但是考慮到設(shè)備的老化、性能下降和灰塵的覆蓋等多種因素影響,這條直線會有一個小角度的向下傾斜,由于灰塵覆蓋會定期的進行清理,這條直線向下傾斜的過程經(jīng)過清理還會有所增加,所以預(yù)測設(shè)備影響曲線cj是一條波紋傾斜向下的曲線。所述的c標的數(shù)值可以根據(jù)光伏發(fā)電站的性能進行設(shè)計,可以根據(jù)經(jīng)驗獲得,當然也可以通過計算獲得。
5、s4、判斷預(yù)測設(shè)備影響曲線cj在監(jiān)控時長內(nèi)與直線c標是否有交叉,如果是則進行預(yù)警,并執(zhí)行s5,如果否,則不進行預(yù)警,并執(zhí)行s6。在實際的工作過程中,預(yù)測設(shè)備影響曲線cj的預(yù)測長度一般為監(jiān)控時長,具體根據(jù)實際情況而定,所述的監(jiān)控時長也可以是小于預(yù)測設(shè)備影響曲線cj的預(yù)測長度,這時就需要進行監(jiān)控時長設(shè)置,具體在此不做贅述。如果有交叉則說明在設(shè)備正常老化的過程中,預(yù)測設(shè)備影響曲線cj低于c標,就需要對設(shè)備進行維護或者更換。
6、s5、判斷預(yù)測設(shè)備影響曲線cj在監(jiān)控時長內(nèi)與直線d標是否有交叉,如果是,則發(fā)送設(shè)備更換信號,如果否,則發(fā)送表面清理信號。
7、s6、判斷設(shè)備影響曲線與直線c標是否有交叉,如果是,則進行發(fā)送設(shè)備維修信號,如果否,則不發(fā)送設(shè)備維修信號,此項判斷可以對緊急情況進行處理。
8、優(yōu)選的:作業(yè)時段可以是一天、一周、一月或者一天內(nèi)的一段時間,其中以一天較為合適。作業(yè)時段內(nèi)時間點的數(shù)量可以根據(jù)實際需求而定,一般其數(shù)量可以設(shè)置1-20個,數(shù)量越多,計算量越大,計算的數(shù)據(jù)也越準確,具體數(shù)量需要根據(jù)實際情況而定。
9、優(yōu)選的:所述的設(shè)備影響因子其中p為光伏發(fā)電單元的發(fā)電功率,可以通過電表進行實時檢測,e為環(huán)境影響因子,可以通過環(huán)境檢測獲得。當然所述的設(shè)備影響因子也可以通過直接對設(shè)備性能檢測獲得,但是這種數(shù)據(jù)獲取方式存在檢測困難,設(shè)備安裝成本高。
10、優(yōu)選的:影響光伏發(fā)電的因素包括需維護影響因素和環(huán)境影響因素。
11、優(yōu)選的:需維護影響因素主要包括光伏板因素、繼電器因素、電路因素和灰塵覆蓋因素,是我們對光伏發(fā)電單元評價的主要因素。這些因素出現(xiàn)了問題,則我們認為是光伏板出現(xiàn)了問題,需要排查對策,對策包括維護、維修或者清理進行恢復(fù)。光伏板因素主要是光伏板吸收太陽光轉(zhuǎn)化成電能的效率,是光伏板的本身的性能,會隨著光伏板使用時長略微有所下降,但是短時間內(nèi)變化量不大,其具體數(shù)值一般在19%-21%,如果這項因素出現(xiàn)了問題,則需要對光伏板進行維護或者更換。繼電器因素是繼電器轉(zhuǎn)化效率,電路因素是電表、電路等傳輸?shù)碾姽β市剩鋽?shù)值我們也認為它也是不會變化的,具體在此不做贅述?;覊m覆蓋因素數(shù)據(jù)值會隨著時間的推移逐漸增大,然后進行清理過后,這個數(shù)值會急速變小,然后周而復(fù)始的循環(huán)。綜上所述,正常情況下,我們就可以認為需維護影響因素在管理周期之間的數(shù)值是一個周期性的循環(huán)減小和變大的過程。影響光伏發(fā)電站發(fā)電功率的因素只需要考慮環(huán)境影響因素就可以評價光伏發(fā)電單元本身的性能。
12、優(yōu)選的:環(huán)境影響因素可以包括太陽輻射量因素、照射角度因素和溫度因素等。這些因素是每天甚至每時每刻都在發(fā)生改變的,但是可以根據(jù)外部環(huán)境的檢測獲得,太陽輻射量數(shù)據(jù)值同樣可以通過天氣預(yù)報獲得,具體可以通過查找當?shù)貧庀缶肢@得天氣預(yù)報周報等,當然也可以直接檢測獲得,具體在此不做贅述。照射角度數(shù)據(jù)值可以根據(jù)當?shù)氐木唧w時間、太陽照射角度以及太陽能板的安裝角度進行計算,對于同一個地點,以每年為一個周期,每天的太陽照射角度是固定的,因此我們可以進行計算,具體在此不做贅述。溫度因素的數(shù)據(jù)值可以通過天氣預(yù)報獲得實時數(shù)據(jù)和實時的太陽輻射量計算太陽能板的內(nèi)部溫度,或者直接檢測獲得。
13、優(yōu)選的:環(huán)境影響因子其中i為環(huán)境影響因素參數(shù)的編號,i為環(huán)境影響因素的總數(shù),i=1,2,…,i;ei為編號i的環(huán)境影響因素對應(yīng)的數(shù)據(jù)值。
14、優(yōu)選的:作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線的構(gòu)建方法包括:構(gòu)建一個平面坐標系,這個平面坐標系以作業(yè)時段各個時間點作為橫坐標,以比例值為縱坐標,將我們計算的設(shè)備參數(shù)因子數(shù)值按照時間順序植入進去,將各個點連接起來,然后進行平滑處理,就構(gòu)成設(shè)備影響曲線。
15、優(yōu)選的:預(yù)測設(shè)備影響曲線cj獲得方法可以包括:獲得未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線cj-1,當j=1時,cj-1即c0為當前作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線,其為已知數(shù)據(jù)。獲得未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線相似曲線段cj’。并將未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線相似曲線段cj’進行縱坐標上的平移,使其起點與預(yù)測設(shè)備影響曲線cj-1的尾點重合,從而獲得預(yù)測設(shè)備影響曲線cj。所述的未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線相似曲線段cj’和未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線cj-1,都是一個線段,是作業(yè)時段內(nèi)時間點連接構(gòu)成的曲線,且具有兩個端點,其按照時間發(fā)生的順序兩個端點分別是起點和尾點。
16、優(yōu)選的:未發(fā)生的作業(yè)時段的設(shè)備影響曲線相似曲線段cj’獲得方法可以包括:對歷史作業(yè)時段相似度評價因素進行提取,相似度評價因素可以包括太陽輻射量因素、灰塵清理時長和溫度因素等,并計算歷史作業(yè)時段和作業(yè)時段j之間的相似度s,然后以相似度最大的歷史作業(yè)時段對應(yīng)的設(shè)備影響曲線作為該未發(fā)生的作業(yè)時段j的設(shè)備影響曲線相似曲線段cj’。
17、優(yōu)選的:所述的相似度其中||為求絕對值符號,k為相似度評價因素的編號,k為相似度評價因素的總數(shù),k=1,2,…,k;ak為編號k的相似度評價因素的歷史作業(yè)時段的數(shù)據(jù)值,ak’為編號k的相似度評價因素作業(yè)時段j的數(shù)據(jù)值。其具體數(shù)值的計算在此不做舉例,通過此方法計算,可以將相似度限制在0-1之間,從而便于計算,更加的貼合曲線構(gòu)建的需求,不會因為偏差造成評價錯誤。
18、優(yōu)選的:可以對預(yù)測設(shè)備影響曲線cj進行優(yōu)化,其具體的優(yōu)化過程包括:獲得當前作業(yè)時間段的設(shè)備影響曲線,并將預(yù)測設(shè)備影響曲線cj進行平移,使得預(yù)測設(shè)備影響曲線cj的起點與設(shè)備影響曲線尾點重合,并計算設(shè)備影響曲線尾點的一階導(dǎo)數(shù)l1,以及此點預(yù)測設(shè)備影響曲線cj的一階導(dǎo)數(shù)l2,然后平移后的預(yù)測設(shè)備影響曲線cj以此點行進ɑ角度的旋轉(zhuǎn),所述的旋轉(zhuǎn)角度α=arctan[(l1-l2)/(1+l1*l2)],通過此方法進行優(yōu)化可以完成數(shù)值和發(fā)展趨勢的優(yōu)化,修正更加準確且切合實際。
19、優(yōu)選的:所述的c標=d標×h標,其中d標為當前工作時段光伏板因素、繼電器因素、電路因素正常老化的標準設(shè)備影響因子,其具體數(shù)值可以根據(jù)最后一次對光伏板進行清理時,計算獲得設(shè)備影響因子,此時理論上h標=1,其中δ為潔凈度因子,一般情況為0.95-1,具體在此不做贅述。h標為灰塵潔凈度標準,其數(shù)值可以根據(jù)光伏發(fā)電站的具體工作量進行設(shè)定,一般數(shù)值為0.9-0.95,當然這個數(shù)值并不具有普遍性,具體需要根據(jù)地域情況而定。
20、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點:通過此方法可以判定當前光伏發(fā)電單元的維護狀態(tài),并且可以針對性的進行維護,如果是表面清理,如果光伏發(fā)電站有自動清理設(shè)備,那就可以完成自動清理,為智能化提供了可能,實現(xiàn)了自動化判定區(qū)分的可能。通過此方法完成維護種類區(qū)分,便于針對性的維護??梢詫毫犹鞖庖约叭藶閾p壞等情況判定,不需要極端天氣下人為排查,便于統(tǒng)一化管理,提高了自動檢測和管理能力。