CN103399219A

CN103399219A - 光伏发电站性能实时监测方法

Info

Publication number: CN103399219A
Application number: CN2013102725148A
Authority: CN
Inventors: 罗宇飞
Original assignee: CHINA MERCHANTS NEW ENERGY (SHENZHEN) Co Ltd
Current assignee: CHINA MERCHANTS NEW ENERGY (SHENZHEN) Co Ltd
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: CN103399219B

Abstract

本发明公开一种光伏发电站性能实时监测方法，包括如下步骤：(1)采集光伏发电站中的光伏方阵输出的直流电的电压V₁和电流I₁的大小，并利用V₁和I₁计算出直流功率P₁的大小；(2)采集光伏方阵输出的直流电经过逆变之后形成交流电的电压V₁₁和I₁₁的大小，并利用V₁₁和I₁₁计算出交流功率P₁₁的大小；(3)获取与构成光伏方阵规格相同的光伏组件，并采集光伏组件输出的直流电的电压V₀和电流I₀的大小，并利用V₀和I₀计算出直流功率P₀的大小；(4)采集光组件输出的直流电经过逆变之后形成交流电的电压V₀₁和I₀₁的大小，并利用V₀₁和I₀₁计算出交流P₀₁的大小；(5)根据步骤(1)～(4)采集或计算出的光伏方阵和光伏组件的相关数据判断光伏方阵的性能是否正常。本发明有利于光伏电站性能的运行管理。

Description

光伏发电站性能实时监测方法

技术领域

本发明涉及光伏发电站领域，尤其涉及一种能够为准确判断光伏电站运行状态提供可靠信息，以便及时诊断原因和维修维护，有利于并网型光伏电站的运行管理的光伏发电站性能实时监测方法。

背景技术

随着现代工业的发展，全球的能源需求不断增加的同时环境污染问题日益严重，因此，能源需求和环境问题之间的矛盾成为了制约现代工业可持续发展的关键。太阳能作为绿色能源，取之不尽用之不竭，成为人类开发可再生绿色能源的首选。太阳能发电能够灵活地将太阳能转化为其他设备所需的能源。

光伏发电是太阳能发电领域中最广泛的发电方式，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护，形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地，光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。

目前越来越的光伏太阳能发电站并网，并网光伏电站的发电性能是光伏电站的关键技术参数，在实际应用中太阳能光伏电站的发电功率随太阳辐照度、环境温度等因素而变化。而结合太阳辐照度、组件内部光伏电站的温度和光伏组件总功率来计算光伏发电站的理论发电量，然后将实际发电量与理论发电量来对比来验证光伏电站发电性能的方法，存在较大不足，原因是理论发电量的计算值误差过大，造成误差过大的原因是辐照度测量误差、灰尘遮挡、理论计算公式误差等。一旦光伏发电站整体性能下降，管理人员也不能从监测数据中发现问题。现有的光伏发电站监测系统无法判断光伏发电站是否正常工作，不能为光伏电站的管理提供系统工作异常提醒。

因此亟需一种能够为准确判断光伏电站运行状态提供可靠信息，以便及时诊断原因和维修维护，有利于并网型光伏电站的运行管理的光伏发电站性能实时监测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够为准确判断光伏电站运行状态提供可靠信息，以便及时诊断原因和维修维护，有利于并网型光伏电站的运行管理的光伏发电站性能实时监测方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种光伏发电站性能实时监测方法，其包括如下步骤：

(1)采集所述光伏发电站中的光伏方阵输出的直流电的电压V₁和电流I₁的大小，并利用V₁和I₁计算出直流功率P₁的大小；

(2)采集所述光伏方阵输出的直流电经过逆变之后形成交流电的电压V₁₁和I₁₁的大小，并利用V₁₁和I₁₁计算出交流功率P₁₁的大小；

(3)获取与构成所述光伏方阵规格相同的光伏组件，并采集所述光伏组件输出的直流电的电压V₀和电流I₀的大小，并利用V₀和I₀计算出直流功率P₀的大小；

(4)采集所述光组件输出的直流电经过逆变之后形成交流电的电压V₀₁和I₀₁的大小，并利用V₀₁和I₀₁计算出交流P₀₁的大小；

(5)根据步骤(1)～(4)采集或计算出的所述光伏方阵和所述光伏组件的相关数据判断所述光伏方阵的性能是否正常。

在步骤(5)中，根据所述直流功率P₁、所述光伏方阵的系统效率判断所述光伏方阵的性能是否正常。

在步骤(5)中，根据所述直流功率P₁和所述直流功率P₀的比，与所述光伏方阵与所述光伏组件的容量的比的差异，判断所述直流功率P₁是否处于正常状态。

在步骤(5)中，所述交流功率P₁₁和所述直流功率P₁的比值计算出所述光伏方阵的系统效率，所述交流功率P₀₁和所述直流功率P₀的比值计算出所述光伏组件的系统效率，根据所述光伏组件的系统效率判断所述光伏方阵的系统效率是否处于正常状态。

在步骤(5)中，还包括预先设定所述直流功率P₁和所述直流功率P₀的比与所述容量比的差异的正常范围。

在步骤(5)中，还包括预先设定所述光伏方阵的系统效率和所述光伏组件的系统效率的差异的正常范围。

所述电压V₁、电流I₁、电压V1₁、电流I1₁、电压V₀、电流I₀、电压V₀₁、电流I_0I的采集的时间间隔均为一分钟。

与现有技术相比，由于本发明光伏发电站性能实时监测方法中，由于通过所述光伏方阵和光伏组件的相关数据判断所述光伏方阵的性能是否正常。能够通过测量所述光伏方阵和参考所述光伏方阵的实时输出功率并对数据进行对比分析，从而为准确判断所述光伏方阵运行状态提供可靠信息，以便及时诊断原因和维修维护，有利于并网型光伏电站的运行管理。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明光伏发电站性能实时监测方法的流程框图。

图2为用于实现本发明光伏发电站性能实时监测方法的一个实施例的电路原理框图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1所示，本发明提供的光伏发电站性能实时监测方法100，其包括如下步骤：

S001采集所述光伏发电站中的光伏方阵输出的直流电的电压V₁和电流I₁的大小，并利用V₁和I₁计算出直流功率P₁的大小；

S001采集所述光伏方阵输出的直流电经过逆变之后形成交流电的电压V₁₁和I₁₁的大小，并利用V₁₁和I₁₁计算出交流功率P₁₁的大小；

S00I获取与构成所述光伏方阵规格相同的光伏组件，并采集所述光伏组件输出的直流电的电压V₀和电流I₀的大小，并利用V₀和I₀计算出直流功率P₀的大小；

S001采集所述光组件输出的直流电经过逆变之后形成交流电的电压V₀₁和I₀₁的大小，并利用V₀₁和I₀₁计算出交流P₀₁的大小；

S001根据步骤S001～S004采集或计算出的所述光伏方阵和所述光伏组件的相关数据判断所述光伏方阵的性能是否正常。

在步骤S005中，根据所述直流功率P₁、所述光伏方阵的系统效率判断所述光伏方阵的性能是否正常。

在步骤S005中，根据所述直流功率P₁和所述直流功率P₀的比，与所述光伏方阵与所述光伏组件的容量的比的差异，判断所述直流功率P₁是否处于正常状态。

在步骤S005中，所述交流功率P₁₁和所述直流功率P₁的比值计算出所述光伏方阵的系统效率，所述交流功率P₀₁和所述直流功率P₀的比值计算出所述光伏组件的系统效率，根据所述光伏组件的系统效率判断所述光伏方阵的系统效率是否处于正常状态。

在步骤S005中，还包括预先设定所述直流功率P₁和所述直流功率P₀的比与所述容量比的差异的正常范围。

在步骤S005中，还包括预先设定所述光伏方阵的系统效率和所述光伏组件的系统效率的差异的正常范围。

所述电压V₁、电流I₁、电压V1₁、电流I1₁、电压V₀、电流I₀、电压V₀₁、电流I₀₁的采集的时间间隔均为一分钟。

在一个实施例中，建设总功率为100KWp的太阳能并网光伏电站，采用多晶硅250Wp的光伏组件组成的光伏方阵。在该实施例中，如图2所示，对光伏方阵10输出的直流电的电压、电流大小进行采集的是直流电压和电流传感器20，对光伏方阵10输出的直流电进行逆变为交流电的是光伏逆变器30，对光伏逆变器30输出的交流电的电压、电流大小进行采集的是交流电压和电流传感器40，对光伏组件10a输出的直流电的电压、电流大小进行采集的是直流电压和电流传感器20a，对光伏组件10a输出的直流电进行逆变为交流电的是微逆变器30a，对微逆变器30a输出的交流电的电压、电流大小进行采集的是交流电压和电流传感器40a。

对直流电压和电流传感器20、交流电压和电流传感器40、直流电压和电流传感器20a、交流电压和电流传感器40a的输出进行分析处理的为微处理器50。

对微处理器50的输出进行显示的显示屏60。

在光伏方阵10旁边安装一块光伏组件10a，这块光伏组件的规格型号必须与光伏方阵10使用的组件一致，而且安装方式也一致，使用微逆变器30a将光伏组件10a输出的直流电转换为交流电。

由于光伏方阵10是光伏发电系统的主要组成部分，由于此参考光伏方阵10与光伏组件10a所处的环境一致，所以输出功率变化具有一致性。而且参考光伏发电系统由一块光伏组件10a和微逆变器30a组成，结构简单，故障率低，适合作为参考的微光伏发电系统。而光伏电站的容量是由光伏方阵10决定的，微光伏发电系统的容量是由光伏组件10a决定的，在此容量比为400∶1，理论上相应的输出功率之比也应该为400∶1，由于两者的系统效率不一定相同，那么需要测量两个系统的系统效率，比如微光伏发电系统和光伏电站的系统效率分别为85%和81%，那么理论计算的输出功率比为381.18∶1。

在本是实例中，使用精度大于0.01A、0.1V的电流和电压传感器，采集光伏组件10a、光伏方阵10、光伏逆变器30输出和微逆变器输出30a的电流和电压数据，采集的时间间隔为1分钟，每采集一组数据就通过微处理器50进行分析，分析时考虑误差，所以计算出来的输出功率比在原设定的数值的95～105%之间都属于正常，表示光伏电站正常工作，大于105%表示微光伏发电系统性能下降；小于95%表示光伏电站性能下降。

随着使用时间的增长，微光伏发电系统和光伏电站的性能都会有所下降，输出功率之比也会发生变化，需要每年对输出功率比的理论值进行修正，以减少误差，提高判断的准确度。

需要说明的是该微光伏发电系统即是可以用来参考的参考光伏发电系统，该参考光伏发电系统可以为单一的光伏组件、或者是由若干个光伏组件组成。

结合图1和2，由于本发明光伏发电站性能实时监测方法100中，由于通过所述光伏方阵和光伏组件的相关数据判断所述光伏方阵的性能是否正常。能够通过测量所述光伏方阵和参考所述光伏方阵的实时输出功率并对数据进行对比分析，从而为准确判断所述光伏方阵运行状态提供可靠信息，以便及时诊断原因和维修维护，有利于并网型光伏电站的运行管理。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，在步骤(5)中，根据所述直流功率P₁、所述光伏方阵的系统效率判断所述光伏方阵的性能是否正常。

3.如权利要求1或2所述的光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，在步骤(5)中，根据所述直流功率P₁和所述直流功率P₀的比，与所述光伏方阵与所述光伏组件的容量的比的差异，判断所述直流功率P₁是否处于正常状态。

4.如权利要求3所述的光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述交流功率P₁₁和所述直流功率P₁的比值计算出所述光伏方阵的系统效率，所述交流功率P₀₁和所述直流功率P₀的比值计算出所述光伏组件的系统效率，根据所述光伏组件的系统效率判断所述光伏方阵的系统效率是否处于正常状态。

5.如权利要求3所述的光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，在步骤(5)中，还包括预先设定所述直流功率P₁和所述直流功率P₀的比与所述容量比的差异的正常范围。

6.如权利要求3所述的光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，在步骤(5)中，还包括预先设定所述光伏方阵的系统效率和所述光伏组件的系统效率的差异的正常范围。

7.如权利要求1所述的光伏发电站性能实时监测方法，其特征在于，所述电压V₁、电流I₁、电压V1₁、电流I1₁、电压V₀、电流I₀、电压V₀₁、电流I₀₁的采集的时间间隔均为一分钟。