CN105634405A - 光伏发电系统发电性能的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏发电系统发电性能的检测方法及装置，涉及光伏发电技术领域，该方法包括：获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值，并确定一光伏发电系统的发电性能指标；获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量，并确定光伏发电系统的发电效率值；根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并确定光伏发电系统是否满足一检修维护条件。本发明能够解决现有技术中，对发电设备的故障难以预先判断，难以避免发电设备发生停机故障的问题。

Description

光伏发电系统发电性能的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电系统发电性能的检测方法及装置。

背景技术

目前，随着全球气候问题日益严重、能源供需矛盾不断加剧，世界各国从可持续发展和保障能源供给安全的角度，调整能源政策，将新能源发展纳入国家发展战略。太阳能因资源丰富、永不枯竭、清洁安全成为可再生能源发电方式。当前，大规模和分布式并网光伏电系统已被广泛应用。

当前构成光伏发电系统的发电设备不同于传统电厂的发电设备，具有性能分散性等特点，涉及制造商较多、设备数量较大，单机容量小，单台设备的非正常停机不会对电网稳定运行形成干扰，只会因设备停机造成发电量损失。同时光伏发电设备又具有地域分布性特点，发电设备多处于气候较恶劣的偏远地区，分布区域广、因此设备巡检和维护需要考虑天气、交通等多方面的因素，当前一般采取对发电设备定期维护和故障检修的模式来保证发电设备的正常工作。

但是，当前对光伏发电系统中的发电设备的维护检修会耗费大量人力和时间，对发电设备的故障难以预先判断，因此难以避免发电设备发生停机故障。

发明内容

本发明实施例提供一种光伏发电系统发电性能的检测方法及装置，以解决现有技术中对光伏发电系统中的发电设备的维护检修会耗费大量人力和时间，对发电设备的故障难以预先判断，因此难以避免发电设备发生停机故障的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光伏发电系统发电性能的检测方法，包括：

获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值；

根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值所述确定一光伏发电系统的发电性能指标；

获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在所述预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量；

根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值；

根据所述光伏发电系统的发电性能指标和所述光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态；

根据所述光伏发电系统的发电性能状态确定所述光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

具体的，所述根据所述光伏发电系统的发电性能指标和所述光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，包括：

将所述光伏发电系统的发电性能指标与一预先设置的发电性能阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电性能指标是否小于一预先设置的第一阈值；

将所述光伏发电系统的发电效率值与一预先设置的发电效率阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电效率值是否小于一预先设置的第二阈值；

若所述光伏发电系统的发电性能指标小于所述第一阈值，且所述光伏发电系统的发电效率值小于所述第二阈值，确定所述光伏发电系统的发电性能状态为满足检修维护条件状态。

另外，在根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值之前，包括：

获取光伏发电系统中的各光伏组件、汇流箱和逆变器的各发电效率值；

根据所述各发电效率值确定所述各发电效率值的和的平均值；

根据所述各发电效率值和所述各发电效率值的和的平均值，确定一第一标准差S₁：

$S_1=\sqrt{\frac{{(P_1-P)}^2+{(P_2-P)}^2+...{(P_n-P)}^2}{n}}$

其中，P₁、P₂、P_n为所述各发电效率值；P为所述各发电效率值的和的平均值；n为各光伏组件、汇流箱和逆变器的数量和；

根据所述第一标准差和所述各发电效率值的和的平均值确定一第一离散系数；

根据所述第一离散系数确定所述光伏发电系统是否处于需要进行检修维护状态。

具体的，所述根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值所述确定一光伏发电系统的发电性能指标，包括：

通过如下公式确定所述光伏发电系统的发电性能指标：

$G_g=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Ga},i}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Gp},i}}\×100\%$

其中，G_g为所述光伏发电系统的发电性能指标；P_Ga,i为所述光伏发电系统实际输出的有功功率值；P_Gp,i为所述光伏发电系统理论功率值；N为有效数据点个数。

此外，所述获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值，包括：

获取所述光伏发电系统理论功率值P_GP：

P_GP＝U'_m×I'_m×K

其中，U'_m为实测最大功率点跟踪电压；I'_m为实测最大功率点跟踪电流，K为光伏发电系统内的光伏组件的数量。

另外，光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述实测最大功率点跟踪电压U'_m：

U'_m＝U_m×(1-c×ΔT)×ln(e+b×ΔS)

其中，U_m为标准测试条件下的最大功率点跟踪电压；c为光伏组件开路电压温度系数；ΔT为当前环境与标准测试条件下光伏组件温度的差；e为自然对数；b为光伏组件峰值功率温度系数；ΔS当前环境为与标准测试条件下辐照度的差。

此外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述实测最大功率点跟踪电流I'_m：

$I_m^{\′}=I_m\×\frac{S}{S_{\mathrm{REF}}}\×(1+a\×\mathrm{\ΔT})$

其中，I_m为标准测试条件下的最大功率点跟踪电流；S为倾斜面上太阳总辐照度；S_REF为标准测试条件下的辐照度；a为光伏组件短路电流温度系数。

另外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述当前环境为与标准测试条件下辐照度的差ΔS：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{|S-S_{\mathrm{REF}}|}{S_{\mathrm{REF}}}.$

进一步的，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述当前环境与标准测试条件下光伏组件温度的差ΔT：

ΔT＝T-T_REF

其中，T为光伏组件表面温度；T_REF为标准测试条件下的温度。

进一步的，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述倾斜面上太阳总辐照度S：

$S=H_B\×R_B+\frac{H_d}{2}\×(1+\cos \mathrm{\β})+\frac{\mathrm{\ρ}}{2}H\×(1-\cos \mathrm{\β})$

其中，H_B为水平面上太阳直接辐照度；R_B为倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值；H_d为水平面上散射辐照度；β为光伏阵列倾角；ρ为地面反射率；H为水平面上总辐照度。

此外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值R_B：

$R_B=\frac{\cos (\mathrm{\φ}-\mathrm{\β})\×\cos \mathrm{\δ}\×\sin \left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ST}}\right)+\frac{\mathrm{\π}}{180}\×{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ST}}\×\sin (\mathrm{\φ}-\mathrm{\β})\×\sin \mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\φ}\×\cos \mathrm{\δ}\×\sin {\mathrm{\ω}}_s+\frac{\mathrm{\π}}{180}\×{\mathrm{\ω}}_s\×\sin \mathrm{\φ}\×\sin \mathrm{\δ}}$

其中，φ为当地纬度；δ为太阳赤纬；ω_ST为倾斜面上日落时角；ω_s为水平面上日落时角。

另外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取水平面上散射辐照度H_d：

H_d＝H-H_B。

另外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述水平面上太阳直接辐照度H_B：

H_B＝E×sinα＝E×cosz

其中，E为法向太阳直接辐照度；α为太阳高度角；z为天顶距，z＝90-α。

此外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述倾斜面上日落时角ω_ST：

ω_ST＝min{ω_s,cos^-1[tan(φ-β)×tanδ]}。

此外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述水平面上日落时角ω_s：

ω_s＝cos^-1(-tanφ×tanδ)。

此外，该光伏发电系统发电性能的检测方法，还包括：

获取所述太阳赤纬δ：

$\mathrm{\δ}=23.45\×\sin [\frac{360}{365}\×(284+n_1)]$

其中，n₁为一年中的日期序号。

此外，所述根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值，包括：

通过如下公式确定所述光伏发电系统的发电效率值PR：

$\mathrm{PR}=\frac{E_1}{P_a}\×\frac{G}{H_1}$

其中，E₁为所述光伏发电系统在一预设时间内的发电量；P_a为所述光伏发电系统光伏组件标称功率和；G为所述标准测试条件的辐照强度；H₁为所述光伏发电系统光伏组件在所述预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量。

一种光伏发电系统发电性能的检测装置，包括：

第一获取单元，用于获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值；

发电性能指标确定单元，用于根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值所述确定一光伏发电系统的发电性能指标；

第二获取单元，用于获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在所述预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量；

发电效率值确定单元，用于根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值；

发电性能状态确定单元，用于根据所述光伏发电系统的发电性能指标和所述光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据所述光伏发电系统的发电性能状态确定所述光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

具体的，所述发电性能状态确定单元，包括：

第一比较模块，用于将所述光伏发电系统的发电性能指标与一预先设置的发电性能阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电性能指标是否小于一预先设置的第一阈值；

第二比较模块，用于将所述光伏发电系统的发电效率值与一预先设置的发电效率阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电效率值是否小于一预先设置的第二阈值；

发电性能状态确定状态模块，用于在所述光伏发电系统的发电性能指标小于所述第一阈值，且所述光伏发电系统的发电效率值小于所述第二阈值时，确定所述光伏发电系统的发电性能状态为满足检修维护条件状态。

本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测方法及装置，能够获取光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值，从而根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据光伏发电系统的发电性能状态确定该光伏发电系统是否满足一检修维护条件。这样，本发明能够及时获取光伏发电系统的发电性能状态，无需耗费大量人力时间来进行发电设备的全部维护排查，进而能预先判断光伏发电系统是否将出现故障，从而能够提示用户对发电性能状态较差的光伏发电系统进行检查维护，避免了光伏发电系统中的发电设备的停机故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测方法的流程图一；

图2为本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测方法的流程图二；

图3为本发明实施例中的全年典型光伏发电系统运行期间月平均温度示意图；

图4为本发明实施例中的全年典型光伏发电系统PR指标月平均值示意图；

图5为本发明实施例中的10月份光伏发电系统日辐射量示意图；

图6为本发明实施例中的10月的光伏发电子系统日PR指标趋势图；

图7为本发明实施例中的10月的光伏发电子系统日PR指标频次统计示意图；

图8为本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测装置的结构示意图一；

图9为本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种光伏发电系统发电性能的检测方法，包括：

步骤101、获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值。

步骤102、根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值确定一光伏发电系统的发电性能指标。

步骤103、获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量。

步骤104、根据预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值。

步骤105、根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态。

步骤106、根据光伏发电系统的发电性能状态确定光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测方法，能够获取光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值，从而根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据光伏发电系统的发电性能状态确定该光伏发电系统是否满足一检修维护条件。这样，本发明能够及时获取光伏发电系统的发电性能状态，无需耗费大量人力时间来进行发电设备的全部维护排查，进而能预先判断光伏发电系统是否将出现故障，从而能够提示用户对发电性能状态较差的光伏发电系统进行检查维护，避免了光伏发电系统中的发电设备的停机故障。

为了便于本领域技术人员对本发明的了解，下面列举一个更为具体的实施例，如图2所示，本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测方法，包括：

步骤201、获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值。

步骤202、根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值确定一光伏发电系统的发电性能指标。

其中，可以通过如下公式确定该光伏发电系统的发电性能指标：

$G_g=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Ga},i}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Gp},i}}\×100\%$

其中，G_g为光伏发电系统的发电性能指标；P_Ga,i为光伏发电系统实际输出的有功功率值；P_Gp,i为光伏发电系统理论功率值；N为有效数据点个数；表示在预先设定的统计时间长度内，取自光伏监控系统中的所有10分钟平均有功功率有效记录值之和；表示在预先设定的统计时间长度内，从光伏监控系统中获取与P_{Ga， i}对应数据点的辐照度10分钟平均值，参照光伏发电系统的发电设备厂家提供的理论功率曲线，插值计算得到的理论功率之和。

该P_Ga，i可以通过光伏监控系统的10分钟平均有功功率记录获得。

另外，该P_Gp,i可以通过如下方式获取：

具体的一个光伏发电系统理论功率值以P_GP表示：

P_GP＝U′_m×I′_m×K

其中，U'_m为实测最大功率点跟踪电压；I'_m为实测最大功率点跟踪电流，K为光伏发电系统内的光伏组件的数量，可以由光伏发电系统设计图纸数据获取得到。

此外，还需要获取实测最大功率点跟踪电压U′_m：

U'_m＝U_m×(1-c×ΔT)×ln(e+b×ΔS)

其中，U_m为标准测试条件下的最大功率点跟踪电压；c为光伏组件开路电压温度系数；ΔT为当前环境与标准测试条件下光伏组件温度的差；e为自然对数；b为光伏组件峰值功率温度系数；ΔS当前环境为与标准测试条件下辐照度的差。其中，标准测试条件下的最大功率点跟踪电压、光伏组件开路电压温度系数和光伏组件峰值功率温度系数可以通过光伏组件的出厂数据中获取。

另外，还需要获取实测最大功率点跟踪电流I′_m：

$I_m^{\′}=I_m\×\frac{S}{S_{\mathrm{REF}}}\×(1+a\×\mathrm{\ΔT})$

其中，I_m为标准测试条件下的最大功率点跟踪电流，可以通过光伏组件的出厂数据中获取；S为倾斜面上太阳总辐照度；S_REF为标准测试条件下的辐照度，一般为1000瓦每平方米；a为光伏组件短路电流温度系数，可以通过光伏组件的出厂数据中获取。

另外，还需要获取当前环境为与标准测试条件下辐照度的差ΔS：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{|S-S_{\mathrm{REF}}|}{S_{\mathrm{REF}}}.$

此外，还需要获取当前环境与标准测试条件下光伏组件温度的差ΔT：

ΔT＝T-T_REF

其中，T为光伏组件表面温度；T_REF为标准测试条件下的温度，一般为25摄氏度。

此外，还获取倾斜面上太阳总辐照度S：

$S=H_B\×R_B+\frac{H_d}{2}\×(1+\cos \mathrm{\β})+\frac{\mathrm{\ρ}}{2}H\×(1-\cos \mathrm{\β})$

其中，H_B为水平面上太阳直接辐照度；R_B为倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值；H_d为水平面上散射辐照度；β为光伏阵列倾角；ρ为地面反射率；H为水平面上总辐照度，可以通过辐照度计获取。

上述的地面反射率ρ可以是不同类型地面的反射率，例如下表1所示：

具体的，还获取倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值R_B：

$R_B=\frac{\cos (\mathrm{\φ}-\mathrm{\β})\×\cos \mathrm{\δ}\×\sin \left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ST}}\right)+\frac{\mathrm{\π}}{180}\×{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ST}}\×\sin (\mathrm{\φ}-\mathrm{\β})\×\sin \mathrm{\δ}}{\cos \mathrm{\φ}\×\cos \mathrm{\δ}\×\sin {\mathrm{\ω}}_s+\frac{\mathrm{\π}}{180}\×{\mathrm{\ω}}_s\×\sin \mathrm{\φ}\×\sin \mathrm{\δ}}$

其中，φ为当地纬度；δ为太阳赤纬；ω_ST为倾斜面上日落时角；ω_s为水平面上日落时角。

此处，还需要获取水平面上散射辐照度H_d：

H_d≈H-H_B

为了表示该水平面上散射辐照度H_d更准确，可以通过如下公式获取H_d：

H_d＝H-H_B。

此处，还需要获取水平面上太阳直接辐照度H_B：

H_B＝E×sinα＝E×cosz

其中，E为法向太阳直接辐照度；α为太阳高度角；z为天顶距，z＝90-α。

此处，还需要获取倾斜面上日落时角ω_ST：

ω_ST＝min{ω_s,cos^-1[tan(φ-β)×tanδ]}。

此处，还需要获取水平面上日落时角ω_s：

ω_s＝cos^-1(-tanφ×tanδ)。

此处，还需要获取太阳赤纬δ：

$\mathrm{\δ}=23.45\×\sin [\frac{360}{365}\×(284+n_1)]$

其中，n₁为一年中的日期序号，例如1月1日为n₁＝1，1月2日为n₁＝2，n₁的取值范围：1至365。

步骤203、获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量。

步骤204、获取光伏发电系统中的各光伏组件、汇流箱和逆变器的各发电效率值。

步骤205、根据各发电效率值确定各发电效率值的和的平均值。

步骤206、根据各发电效率值和各发电效率值的和的平均值，确定一第一标准差。

具体的，确定该第一标准差S₁为：

$S_1=\sqrt{\frac{{(P_1-P)}^2+{(P_2-P)}^2+...{(P_n-P)}^2}{n}}$

其中，P₁、P₂、P_n为各发电效率值；P为各发电效率值的和的平均值；n为各光伏组件、汇流箱和逆变器的数量和。

步骤207、根据第一标准差和各发电效率值的和的平均值确定一第一离散系数。

步骤208、根据第一离散系数确定光伏发电系统是否处于需要进行检修维护状态。

其中，该第一离散系数越小说明该光伏发电系统整体运行的一致性越好。例如该第一离散系数一般在0-5％之间，如超过该范围，则确定光伏发电系统处于需要进行检修维护状态。

步骤209、根据预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值。

具体可以通过如下公式确定光伏发电系统的发电效率值PR：

$\mathrm{PR}=\frac{E_1}{P_a}\×\frac{G}{H_1}$

其中，E₁为光伏发电系统在一预设时间内的发电量；P_a为光伏发电系统光伏组件标称功率和；G为标准测试条件的辐照强度；H₁为光伏发电系统光伏组件在预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量。

其中，光伏发电系统光伏组件在预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量H₁可以通过如下公式获取得到：

$H_1=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{G}_{\mathrm{tilt},i}{\mathrm{\ΔT}}_i$

G_tilt,i为光伏监控系统记录的气象站测得的组件倾斜面瞬时辐照强度，该G_tilt,i应不小于光伏发电系统逆变器启动规定的辐照强度值；

ΔT_i为光伏监控系统辐照强度采样时间间隔。

步骤210、根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态。

具体的，在光伏发电系统中，可以预先设置发电性能阈值和发电效率值阈值，例如发电性能阈值如下表2所示：

优	80％<Gg<100％
		良	70％≤Gg≤80％
差	Gg<70％

当80％<G_g<100％时，发电性能为优；当70％≤G_g≤80％时，发电性能为良；当G_g<70％时，发电性能差。

又例如发电效率值阈值如下表3所示：

优	0.8<PR<1
		良	0.7≤PR≤0.8
差	PR<0.7

当0.8<PR<1时，发电效率为优；当0.7≤PR≤0.8时，发电效率为良；当PR<0.7时，发电效率为差。

当发电性能或发电效率为差时，可以确定光伏发电系统的发电性能状态较差，则确定发电性能状态为满足检修维护条件状态。

步骤211、根据光伏发电系统的发电性能状态确定光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

具体可以是，将光伏发电系统的发电性能指标与一预先设置的发电性能阈值数据进行比较，确定光伏发电系统的发电性能指标是否小于一预先设置的第一阈值；将光伏发电系统的发电效率值与一预先设置的发电效率阈值数据进行比较，确定光伏发电系统的发电效率值是否小于一预先设置的第二阈值；若光伏发电系统的发电性能指标小于第一阈值，且光伏发电系统的发电效率值小于第二阈值，确定光伏发电系统的发电性能状态为满足检修维护条件状态。

例如，根据上表2、表3所记载，当发电性能或发电效率为差时，可以确定光伏发电系统的发电性能状态较差，则确定发电性能状态为满足检修维护条件状态。

步骤212、若发电性能状态为满足检修维护条件状态，则确定光伏发电系统满足该检修维护条件。

为了保证上述评价结果的准确性和保证运行维护人员能够及时实现对实时监测和历史数据的调用，光伏发电系统应该满足如下要求：光伏发电系统可用，其双机系统年可用率大于等于99.98％；光伏发电系统的运行寿命大于等于10年；光伏发电系统站控层平均无故障间隔时间大于等于20000小时；光伏发电系统的间隔层装置平均无故障间隔时间大于等于30000小时；对光伏发电系统的控制操作正确率大于等于99.99％；测控装置模拟量测量误差、有功、无功的测量误差小于等于0.5％；光伏发电系统的电流、电压的测量误差小于等于0.2％；电网频率测量误差小于等于0.01Hz。另外，关于光伏发电系统的监控系统实时性需要满足：测控装置模拟量越死区传送时间(至站控层)小于等于2秒；测控装置状态量变位传送时间(至站控层)：小于等于1秒；测控装置模拟量信息响应时间(从I/O输入端至站控层)小于等于3秒；测控装置状态量信息响应时间(从I/O输入端至站控层)小于等于2秒；人工控制命令从生成到输出的时间小于等于1秒。另外，监控系统的画面整幅调用响应时间的实时画面小于等于1秒；画面实时数据刷新周期小于等于3秒。另外，光伏发电系统对应的气象监测数据采集器性能指标需要满足：连续无日照正常工作时间大于等于15天；数据畅通率大于等于95％；采集数据量存储时间大于等于3个月；数据刷新周期小于等于5分钟。

下面列举一个详细的数据实例，以说明本发明实施例的光伏发电系统发电性能的检测方法的效果。

某典型大规模地面光伏发电系统监控系统记录了某一年全年的各光伏发电子系统的日发电量和环境温度数据，通过计算可以得到的每天光伏发电系统的有效辐射量，光伏发电系统全年发电设备运行期间环境温度变化趋势和PR指标评估结果如图3和4所示。

可见，光伏发电系统全年各个子发电系统的PR指标分布符合统计规律，但是存在一部分的光伏发电子系统在实际过程中发电性能较低的情况，此处选取辐照强度和环境温度较为接近全年平均值的10月份运行监测数据，对光伏发电系统内编号为G001-G046光伏发电子系统的PR指标进行进一步分析，10月份该光伏发电系统的日辐射量如图5所示。

以10月份日运行监测数据作为光伏发电整体发电性能评估数据源，对照光伏发电子系统发电能力指标的标准阈值，得到G001-G046光伏发电子系统的发电性能评估结果，如表4所示：

光伏发电子系统编号	PR指标	当前状态
			G001	0.81	优
G002	0.47	差
			G003	0.81	优
G004	0.81	优
			G005	0.81	优
G006	0.80	优
			G007	0.81	优
G008	0.80	优
			G009	0.79	良

G010	0.85	优
			G011	0.81	优
G012	0.82	优
			G013	0.83	优
G014	0.84	优
			G015	0.51	差
G016	0.83	优
			G017	0.84	优
G018	0.83	优
			G019	0.84	优
G020	0.83	优
			G021	0.84	优
G022	0.84	优
			G023	0.83	优
G024	0.84	优
			G025	0.84	优
G026	0.79	良
			G027	0.82	优
G028	0.82	优
			G029	0.84	优
G030	0.75	良
			G031	0.82	优
G032	0.83	优
			G033	0.77	良
G034	0.77	良
			G035	0.74	良
G036	0.81	优
			G037	0.59	差
G038	0.84	优
			G039	0.82	优
G040	0.82	优
			G041	0.63	差
G042	0.78	良
			G043	0.81	优
G044	0.73	良
			G045	0.85	优
G046	0.87	优

通过上面表4可以统计出在10月份光伏发电系统各个子系统的运行状态，如表5所示：

发电性能评估结果	子系统数量	子系统比例(％)
			优	34	74
良	8	17
			差	4	9

由上表5可知，超过25％的光伏发电子系统的发电性能在10月份处于良和差状态，此时需要光伏发电系统维护人员进行及时维护，保证光伏发电系统的正常运行，避免停机。

从表5可以看出，46个光伏发电子系统的PR值指标绝大多数处于0.8以上，相互间相差不大，符合光伏发电子系统指标的统计分布规律。

在不同运行工况下，如图6和图7所示，处于正常运行状态的光伏发电子系统的PR值基本处于同一趋势，偏差较小。而因为发电性能退化或者故障导致的光伏发电子系统PR值降低，通过本发明的光伏发电系统的发电性能检测方法，可以在发电性能退化初期尽早发现，及时对设备进行维护，如当发现所有光伏子系统的发电性能标准差为0.083，即8.3％，超过了设定的0-5％的区间，则需要对发电性能出现异常的光伏子系统进行深入分析。PR指标最高的G046发电单元指标值为0.87，PR指标最低的G002发电单元指标值为0.47。不考虑因可靠性指标影响发电性能的光伏发电子系统，G037发电单元的发电性能与其他光伏发电子系统存在明显偏差，发电性能严重退化，G037发电单元安装有固定式非晶薄膜光伏组件，弱光性能好于晶硅组件，在秋季其PR值较高，出现PR指标严重偏低的常见原因是光伏组件表面持续积灰，降低了组件表面的透光率，导致发电性能退化。G044发电单元安装有平单轴和斜单轴光伏自动跟踪系统，相比较于G001-G043固定式安装方式，PR值偏低的常见原因是自动跟踪系统故障，导致光伏组件不能工作在最佳倾角，组件接受到的辐射能量偏低，引起发电性能退化。

本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测方法，能够获取光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值，从而根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据光伏发电系统的发电性能状态确定该光伏发电系统是否满足一检修维护条件。这样，本发明能够及时获取光伏发电系统的发电性能状态，无需耗费大量人力时间来进行发电设备的全部维护排查，进而能预先判断光伏发电系统是否将出现故障，从而能够提示用户对发电性能状态较差的光伏发电系统进行检查维护，避免了光伏发电系统中的发电设备的停机故障。

对应于上述图1和图2的方法实施例，如图8所示，本发明实施例提供一种光伏发电系统发电性能的检测装置，包括：

第一获取单元31，可以获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值。

发电性能指标确定单元32，可以根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值确定一光伏发电系统的发电性能指标。

第二获取单元33，可以获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量。

发电效率值确定单元34，可以根据预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值。

发电性能状态确定单元35，可以根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据光伏发电系统的发电性能状态确定光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

另外，如图9所示，该发电性能状态确定单元35，包括：

第一比较模块351，可以将光伏发电系统的发电性能指标与一预先设置的发电性能阈值数据进行比较，确定光伏发电系统的发电性能指标是否小于一预先设置的第一阈值。

第二比较模块352，可以将光伏发电系统的发电效率值与一预先设置的发电效率阈值数据进行比较，确定光伏发电系统的发电效率值是否小于一预先设置的第二阈值。

发电性能状态确定状态模块353，可以在光伏发电系统的发电性能指标小于第一阈值，且光伏发电系统的发电效率值小于第二阈值时，确定光伏发电系统的发电性能状态为满足检修维护条件状态。

值得说明的是，本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测装置的具体实现方式可以参见图1和图2的方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例提供的光伏发电系统发电性能的检测装置，能够获取光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值，从而根据光伏发电系统的发电性能指标和光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据光伏发电系统的发电性能状态确定该光伏发电系统是否满足一检修维护条件。这样，本发明能够及时获取光伏发电系统的发电性能状态，无需耗费大量人力时间来进行发电设备的全部维护排查，进而能预先判断光伏发电系统是否将出现故障，从而能够提示用户对发电性能状态较差的光伏发电系统进行检查维护，避免了光伏发电系统中的发电设备的停机故障。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (19)

1.一种光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，包括：

获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值；

根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值所述确定一光伏发电系统的发电性能指标；

获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在所述预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量；

根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值；

根据所述光伏发电系统的发电性能指标和所述光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态；

根据所述光伏发电系统的发电性能状态确定所述光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，所述根据所述光伏发电系统的发电性能指标和所述光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，包括：

将所述光伏发电系统的发电性能指标与一预先设置的发电性能阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电性能指标是否小于一预先设置的第一阈值；

将所述光伏发电系统的发电效率值与一预先设置的发电效率阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电效率值是否小于一预先设置的第二阈值；

若所述光伏发电系统的发电性能指标小于所述第一阈值，且所述光伏发电系统的发电效率值小于所述第二阈值，确定所述光伏发电系统的发电性能状态为满足检修维护条件状态。

3.根据权利要求2所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，在根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值之前，包括：

获取光伏发电系统中的各光伏组件、汇流箱和逆变器的各发电效率值；

根据所述各发电效率值确定所述各发电效率值的和的平均值；

根据所述各发电效率值和所述各发电效率值的和的平均值，确定一第一标准差S₁：

$S_1=\sqrt{\frac{{(P_{-}-P)}^2+{(P_2-P)}^2+...{(P_n-P)}^2}{n}}$

其中，P₁、P₂、P_n为所述各发电效率值；P为所述各发电效率值的和的平均值；n为各光伏组件、汇流箱和逆变器的数量和；

根据所述第一标准差和所述各发电效率值的和的平均值确定一第一离散系数；

根据所述第一离散系数确定所述光伏发电系统是否处于需要进行检修维护状态。

4.根据权利要求3所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，所述根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值所述确定一光伏发电系统的发电性能指标，包括：

通过如下公式确定所述光伏发电系统的发电性能指标：

$G_g=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{\mathrm{Ga},i}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{\mathrm{Gp},i}}$

其中，G_g为所述光伏发电系统的发电性能指标；P_Ga,i为所述光伏发电系统实际输出的有功功率值；P_Gp,i为所述光伏发电系统理论功率值；N为有效数据点个数。

5.根据权利要求4所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，所述获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值，包括：

获取所述光伏发电系统理论功率值P_GP：

P_GP＝U'_m×I'_m×K

其中，U'_m为实测最大功率点跟踪电压；I'_m为实测最大功率点跟踪电流，K为光伏发电系统内的光伏组件的数量。

6.根据权利要求5所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述实测最大功率点跟踪电压U'_m：

U'_m＝U_m×(1-c×ΔT)×ln(e+b×ΔS)

其中，U_m为标准测试条件下的最大功率点跟踪电压；c为光伏组件开路电压温度系数；ΔT为当前环境与标准测试条件下光伏组件温度的差；e为自然对数；b为光伏组件峰值功率温度系数；ΔS当前环境为与标准测试条件下辐照度的差。

7.根据权利要求6所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述实测最大功率点跟踪电流I'_m：

$I_m^{\&prime;}=I_m\&times;\frac{S}{S_{\mathrm{REF}}}\&times;(1+a\&times;\mathrm{\&Delta;T})$

其中，I_m为标准测试条件下的最大功率点跟踪电流；S为倾斜面上太阳总辐照度；S_REF为标准测试条件下的辐照度；a为光伏组件短路电流温度系数。

8.根据权利要求7所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述当前环境为与标准测试条件下辐照度的差ΔS：

$\mathrm{\&Delta;S}=\frac{|S-S_{\mathrm{REF}}|}{S_{\mathrm{REF}}}.$

9.根据权利要求8所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述当前环境与标准测试条件下光伏组件温度的差ΔT：

ΔT＝T-T_REF

其中，T为光伏组件表面温度；T_REF为标准测试条件下的温度。

10.根据权利要求9所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述倾斜面上太阳总辐照度S：

$S=H_B\&times;R_B+\frac{H_d}{2}\&times;(1+\cos \mathrm{\&beta;})+\frac{\mathrm{\&rho;}}{2}H\&times;(1-\cos \mathrm{\&beta;})$

其中，H_B为水平面上太阳直接辐照度；R_B为倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值；H_d为水平面上散射辐照度；β为光伏阵列倾角；ρ为地面反射率；H为水平面上总辐照度。

11.根据权利要求10所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值R_B：

$R_B=\frac{\cos (\mathrm{\&phi;}-\mathrm{\&beta;})\&times;\cos \mathrm{\&delta;}\&times;\sin \left({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{ST}}\right)+\frac{\mathrm{\&pi;}}{180}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{ST}}\&times;\sin (\mathrm{\&phi;}-\mathrm{\&beta;})\&times;\sin \mathrm{\&delta;}}{\cos \mathrm{\&phi;}\&times;\cos \mathrm{\&delta;}\&times;\sin {\mathrm{\&omega;}}_s+\frac{\mathrm{\&pi;}}{18.}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_s\&times;\sin \mathrm{\&phi;}\&times;\sin \mathrm{\&delta;}}$

其中，φ为当地纬度；δ为太阳赤纬；ω_ST为倾斜面上日落时角；ω_s为水平面上日落时角。

12.根据权利要求11所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取水平面上散射辐照度H_d：

H_d＝H-H_B。

13.根据权利要求12所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述水平面上太阳直接辐照度H_B：

H_B＝E×sinα＝E×cosz

其中，E为法向太阳直接辐照度；α为太阳高度角；z为天顶距，z＝90-α。

14.根据权利要求13所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述倾斜面上日落时角ω_ST：

ω_ST＝min{ω_s,cos^-1[tan(φ-β)×tanδ]}

。

15.根据权利要求14所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述水平面上日落时角ω_s：

ω_s＝cos^-1(-tanφ×tanδ)

。

16.根据权利要求15所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，还包括：

获取所述太阳赤纬δ：

$\mathrm{\&delta;}=23.45\&times;\sin [\frac{360}{365}\&times;(284+n_1)]$

其中，n₁为一年中的日期序号。

17.根据权利要求3所述的光伏发电系统发电性能的检测方法，其特征在于，所述根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值，包括：

通过如下公式确定所述光伏发电系统的发电效率值PR：

$\mathrm{PR}=\frac{E_1}{P_a}\&times;\frac{G}{H_1}$

其中，E₁为所述光伏发电系统在一预设时间内的发电量；P_a为所述光伏发电系统光伏组件标称功率和；G为所述标准测试条件的辐照强度；H₁为所述光伏发电系统光伏组件在所述预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量。

18.一种光伏发电系统发电性能的检测装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值；

发电性能指标确定单元，用于根据光伏发电系统实际输出的有功功率值和光伏发电系统理论功率值所述确定一光伏发电系统的发电性能指标；

第二获取单元，用于获取光伏发电系统在一预设时间内的发电量、光伏发电系统光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及光伏发电系统光伏组件在所述预设时间内接收的倾斜面平均有效辐射量；

发电效率值确定单元，用于根据所述预设时间内的发电量、光伏组件标称功率和、标准测试条件的辐照强度以及倾斜面平均有效辐射量，确定光伏发电系统的发电效率值；

发电性能状态确定单元，用于根据所述光伏发电系统的发电性能指标和所述光伏发电系统的发电效率值确定光伏发电系统的发电性能状态，并根据所述光伏发电系统的发电性能状态确定所述光伏发电系统是否满足一检修维护条件。

19.根据权利要求18所述的光伏发电系统发电性能的检测装置，其特征在于，所述发电性能状态确定单元，包括：

第一比较模块，用于将所述光伏发电系统的发电性能指标与一预先设置的发电性能阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电性能指标是否小于一预先设置的第一阈值；

第二比较模块，用于将所述光伏发电系统的发电效率值与一预先设置的发电效率阈值数据进行比较，确定所述光伏发电系统的发电效率值是否小于一预先设置的第二阈值；

发电性能状态确定状态模块，用于在所述光伏发电系统的发电性能指标小于所述第一阈值，且所述光伏发电系统的发电效率值小于所述第二阈值时，确定所述光伏发电系统的发电性能状态为满足检修维护条件状态。