CN105932965A - 一种光伏电站系统效能的测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种光伏电站系统效能的测量方法，涉及光伏发电设备检测领域，包括：光伏电池板、微型逆变器、直流电表、数据采集器、温度采集器、智能分析仪(PC机)、云平台部件。本发明的有益效果在于：本发明检测的光伏电池板接受辐照度，误差更小，且校订方便；可以计算PR值，这个PR值更加符合该电站的基本情况；通过在相同辐照度、温度等条件下可以通过本装置校订测试在线工作光伏电池板的衰减功率，省时省力；通过在相同辐照度、温度等条件下可以通过智能分析对比清洁光伏电池板与常态光伏电池板的功率，推算出灰尘遮挡对太阳能光伏电池板的影响，从而确定最佳清洗时间,环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
Description
一、技术领域
本发明涉及光伏发电设备检测领域，特别涉及一种光伏电站系统效能的测量方法。
二、背景技术
当前我国的太阳总辐射表，大部分都是热电型，热电型总辐射表光谱范围较宽，一般大致为太阳全谱段的280nm到3000nm，太阳能电池片的工作范围400nm到1100nm，由于热电型总辐射表采集到的光谱范围远远大于太阳能电池片的工作范围光谱，导致热电型总辐射表无法真实反应出光伏电池板接受到的辐照量。传统的辐照表没有考虑到温度对太阳能电池板发电的影响，导致PR值不准确，误差偏大，进口高精度辐照度仪器价格昂贵，国产仪器精度偏低。由于辐照度内部组件材料不一样，且内部光敏元件衰减及受环境因素影响无法进行计算，且校准不方便。
三、发明内容
针对上述技术问题本发明提供一种光伏电站系统效能的测量方法，其特征在于：太阳光照射光伏电池板，光伏电池板产生直流电流、电压分别通过微型逆变器转换为交流电后并网，微型逆变器直流侧与直流电能表连接，直流电能表通过数据线与数据采集器连接，数据采集器还分别与校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板背后设置的温度采集器连接，光伏电池板的温度通过温度采集器传递给数据采集器，数据采集器还与环境温度采集器相连接，数据采集服务器将采集到的数据传递给PC机上的智能分析仪进行智能分析；同时经智能分析仪分析的数据上传到云平台，所述数据记录器每10分钟存储一次，可储存1个月数据；所述光伏电池板为校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板；所述测试光伏电池板1块以上；微型逆变器的作用是作为智能负载，让光伏电池板输出达到最大功率；
辐照度的分析方法为：智能分析仪将采集光伏电池板A某一时刻点功率值、温度值，并与在智能分析PV曲线和P-U-I温度比例系数对比，可以计算这一时刻的辐照度；
PR值的分析方法为：智能分析仪通过实际发电量/标准电池板A一段时间的发电量×电站标称容量计算得到电站PR值；
灰尘遮挡发电量损失效率的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与光伏电池板B功率曲线对比计算灰尘遮挡发电量损失效率；
电站实际容量的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与测试光伏电池板功率曲线对比计算测试板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检电站更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确；
温度对光伏板发电影响的分析方法为：环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
光伏电池板A采用与光伏电站完全相同的光伏电池板，光伏电池板A在温度25度，AM1.5条件下，辐照量变化形成的I-V曲线、P-V曲线，P-U-I温度比例系数及功率校订后，定为标准板并作为受光传感器。以标准板一段时间发电量为基准计算光伏电站系统效率PR。以标准板发出功率曲线与受测试光伏电池板发出功率曲线对比，校订受测试光伏电池板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确，为准确修订PR值提供依据。所述校订光伏电池板A定为清洁标准板，校订光伏电池板B定为常态标准板，所述清洁标准板为每天清洁，所述常态标准板清洁周期与光伏发电站的清洁周期一致，测试清洁标准板与常态标准板功率曲线对比，计算灰尘遮挡发电量损失效率。
本发明推算的原理是：
将两块光伏电池板与光伏电站完全相同的光伏电池板，送去检测机构做校订得到I-V曲线、P-V曲线、P-U-I温度比例系数及实际功率，并且将这两块校订后的光伏电池板作为标准板，标准板还分为A、B板，通过A、B板采集到某一时间段的电流、电压形成功率曲线A、功率曲线B。
根据校订标准板，例如A板实际功率为270w 测得以下数据，图2
测试条件：温度25度 AM1.5
从测试结果可得知，随着辐照度的升高,其中峰值工作电压不变为31.2v，峰值工作电流随之升高，辐照度与峰值工作电流有线性正比关系。
峰值工作电流（IMP/A）为1A时辐照度(W/M2)为 +115.6w/m2
峰值工作电流（IMP/A）为2A时辐照度(W/M2)为 +231.2w/m2
峰值工作电流（IMP/A）为nA时辐照度(W/M2)为 n×(+115.6)w/m2
根据校订A板实际功率为270w 测得以下数据，图3
测试条件：温度25度 AM1.5
从测试结果可得知，随着辐照度的升高,其中峰值工作电压不变为31.2v，峰值功率随之升高，辐照度与峰值功率有线性正比关系。
峰值功率 (VMP/P)1W时辐照度(W/M2)为1×(+3.70)w/m2
峰值功率 (VMP/P)2W时辐照度(W/M2)为2×(+3.70)w/m2
峰值功率 (VMP/P)nW时辐照度(W/M2)为n×(+3.70)w/m2
根据A板图4得知温度在25度的交叉点为1作为标准，温度每上升/下降1度与峰值工作电流、峰值工作电压、峰值工作功率的线性系数关系
测试条件：AM=1.5 辐照度=1000W/M2
通过表格系数得知，在辐照度1000W/M2,AM1.5 时，温度升高与峰值工作电流有线性正比关系、温度升高与峰值工作电压有线性反比关系、温度升高与峰值工作功率有线性反比关系
再通过线性系数关系公式
(I’-I)/I*T=xi
(p’-p)/p*T=xp
(v’-v)/v*T=xv
公式中
I’代表温度升高后的工作电流值
I代表标准温度的工作电流值
T代表标准温度与温度升高后的温度差值
Xi代表温度上升一度与工作电流系数比
P’代表温度升高后的功率
P代表标准温度的功率
Xp代表温度上升一度与功率系数比
v’代表温度升高后的峰值工作电压
V代表标准温度的峰值工作电压
Xv代表温度上升一度与峰值工作电压系数比
以25度时的峰值工作电流、峰值工作电压、峰值功率为标准
得出
最大功率点最大工作电压（VMP）温度系数 -0.00472/℃
最大功率点最大工作电流（IMP）温度系数 +0.00058/℃
峰值功率（Pmp）温度系数 -0.00410/℃
1.计算辐照度及形成辐照度曲线
从A板功率曲线上图5，取出某点功率值230，温度值40度，计算出辐照度
P1=p+(p*峰值功率温度系数比值*T )
公式中
P为25度下的标准功率值
P1为采集到某点功率值
T为温度差值
峰值功率温度系数比值为 -0.00410
230=p+(p*-0.00410*15)
P=216.67W
辐照度=p*峰值功率辐照度系数比值
辐照度=216.67*3.7=801.69W/M2
通过一段时间（一天）A板形成的功率曲线图5及温度曲线图8，通过计算出同时段的辐照度曲线图9
2.计算PR值
通过微积分曲线f（x）=y面积s=∫abf（x）d（x）;abf（x）d（x），计算出A板的累计功率值
在通过公式：PR=实际发电量/理论发电量，理论发电量=A板累计功率*电站标称装机容量，计算出PR值
3.计算测试板实际功率
将A板与N个测试板在同一时间段、同一清洁程度下形成的N条功率曲线，图7，通过微积分曲线f（x）=y面积s=∫abf（x）d（x）;abf（x）d（x），计算出A板的累计功率值 测试板累计值图7
例如A板累计功率1080W 测试板1功率980W，再通过公式
X=Pa*Pb/Pc
X代表测试板的实际功率
Pa代表标准板累计功率
Pb代表标测试版累计功率
Pc代表标准板实际功率
X=1080*980/270=245W
245w为测试板的实际功率
4.计算灰尘遮挡损失率 图6
将A板每天清洗、将B板与电站同步清洗、将A板、B板在同一段时间内形成功率曲线，通过微积分曲线f（x）=y面积s=∫abf（x）d（x）;abf（x）d（x），计算出A板的累计功率值 B板累计值 图6
例如:清洁板累计功率1080W 常态板累计功率1025W
E=(Pa-Pd)/Pa
E代表灰尘遮挡损失率
Pa清洁板累计功率1080W
Pd常态板累计功率1025W
E=（1080-875）/1080=5.1%
5.1%代表灰尘遮挡损失率
经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检电站更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确，在通过公式：理论发电量=标准板（累计功率）*电站装机容量PR=理论发电量/上网结算电能表的实际发电量得出的PR值更加符合电站标准。
由于光伏电池板有持续衰减性，使用一年后，基本稳定，每年约衰减0.7%,标准板子每1到2年进行重新校订。
本发明的有益效果在于：本发明检测的光伏电池板接受辐照度，误差更小，且校订方便；通过在相同辐照度、温度等条件下标准板发电量可以推算光伏电站理论发电量，通过理论发电量与上网结算电能表的实际发电量对比可以计算PR值，这个PR值更加符合该电站的基本情况；通过在相同辐照度、温度等条件下可以通过本装置校订测试在线工作光伏电池板的衰减功率，省时省力；通过在相同辐照度、温度等条件下可以通过智能分析对比清洁光伏电池板与常态光伏电池板的功率，推算出灰尘遮挡对太阳能光伏电池板的影响，从而确定最佳清洗时间。
通过智能分析仪采集到受光标准光伏电池A的电流、电压值，形成功率曲线，通过功率曲线计算出当日发电量为基准，根据装机标称容量、上网结算电能表的实际发电量这三项数值，计算出PR值，该PR值更加符合电站实际情况。
通过智能分析仪采集到标准光伏电池的电流、电压、温度值以固化在智能分析仪中的标准光伏电池板在不同温度、不同辐照度情况下测量的IV曲线（电流、电压曲线）对比计算，从而形成辐照度曲线。
环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
四、附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2标准校订I-V曲线图（AM1.5 温度25度）；
图3标准校订P-V曲线图(AM1.5温度25度)；
图4标准校订P-V-I温度比例系数图（AM1.5）；
图5为校订光伏电池板A的功率曲线图；
图6为校订光伏电池板A的功率曲线图与校订光伏电池板B的功率曲线图对比功率曲线图；
图7为校订光伏电池板A的功率曲线图与测试光伏电池板的功率曲线图对比功率曲线图；
图8为时间和温度曲线图；
图9为时间和辐照度曲线图；
五、具体实施方式
实施例1，一种光伏电站系统效能的测量方法，其特征在于：太阳光照射光伏电池板，所述光伏电池板为校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板，光伏电池板产生直流电流、电压分别通过微型逆变器转换为交流电后并网，微型逆变器直流侧与直流表连接，直流表还分别通过数据线与连接数据采集器连接，数据采集器还分别与校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板背后设置的温度采集器连接，光伏电池板的温度通过温度采集器传递给数据采集器，数据采集器还与环境温度采集器相连接连接，数据采集服务器将采集到的数据传递给PC机进行智能分析，智能分析仪将采集到的某一时刻电流、电压、温度值形成功率值，在将这一点的功率值与温度值通过以固化在智能分析仪中的校订后的伏电池板的PV曲线在温度为25度不变，辐照度从200W/M2到1000W/M2的峰值功率，峰值功率与辐照度的线性正比率，峰值功率、峰值工作电流、峰值工作电压与温度的线性比率为依据做修正，将这一点采集到的功率、温度修正到温度为25度时的峰值功率，可以计算这一时刻的辐照度。通过标准电池板的实际发电功率、计算电站PR值、经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确。同时经智能分析仪分析的数据上传到云平台，所述数据记录器每10分钟存储一次，可储存1个月数据
光伏电池板A采用与光伏电站完全相同的光伏电池板，光伏电池板A进行I-V曲线及功率校订后，定为标准板并作为受光传感器。
以标准板一段时间功率曲线得到的发电量计算光伏电站系统效率PR。以标准板发出功率曲线与受测试光伏电池板发出功率曲线对比，计算得到受测试光伏电池板当前功率，通过对光伏电站光伏电池板的抽检量的累积，可以推算出该光伏电站光伏电池板衰减后的装机容量，为准确修订PR值提供依据。
所述校订光伏电池板A定为清洁标准板，校订光伏电池板B定为常态标准板，所述清洁标准板为每天清洁，所述常态标准板清洁周期与光伏发电站的清洁周期一致，测试清洁标准板与常态标准板功率曲线对比，计算灰尘遮挡发电量损失效率。
智能分析仪将采集到光伏电池板A的某一时刻点电流、电压、温度值，将这一点的电流电压计算出功率值与温度值通过与在智能分析仪校订后的光伏电池板的PV曲线(见图1在温度为25度，辐照度从200W/M2到1000W/M2的峰值功率)，光伏电池板P-U-I温度比例系数（见图2）温度修正到温度为25度时的峰值功率，可以计算这一时刻的辐照度，以此类推计算出一段时间（一天）辐照度曲线。
环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
实施例2，一种光伏电站系统效能的测量方法，其特征在于：太阳光照射光伏电池板，光伏电池板产生直流电流、电压分别通过微型逆变器转换为交流电后并网，微型逆变器直流侧与直流电能表连接，直流电能表通过数据线与数据采集器连接，数据采集器还分别与校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板背后设置的温度采集器连接，光伏电池板的温度通过温度采集器传递给数据采集器，数据采集器还与环境温度采集器相连接，数据采集服务器将采集到的数据传递给PC机上的智能分析仪进行智能分析；同时经智能分析仪分析的数据上传到云平台，所述数据记录器每10分钟存储一次，可储存1个月数据；所述光伏电池板为校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板；所述测试光伏电池板1块；
辐照度的分析方法为：智能分析仪将采集光伏电池板A某一时刻点功率值、温度值，与在智能分析PV曲线和P-U-I温度比例系数对比，可以计算这一时刻的辐照度；
PR值的分析方法为：智能分析仪通过实际发电量/标准电池板A一段时间的发电量×电站标称容量，计算得到电站PR值；
灰尘遮挡发电量损失效率的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与光伏电池板B功率曲线对比计算灰尘遮挡发电量损失效率；
电站实际容量的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与测试光伏电池板功率曲线对比计算测试板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检电站更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确；温度对光伏板发电影响的分析方法为：环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
光伏电池板A采用与光伏电站完全相同的光伏电池板，光伏电池板A在温度25度，AM1.5条件下，辐照量变化形成的I-V曲线、P-V曲线，P-U-I温度比例系数及功率校订后，定为标准板并作为受光传感器。以标准板一段时间发电量为基准计算光伏电站系统效率PR。以标准板发出功率曲线与受测试光伏电池板发出功率曲线对比，校订受测试光伏电池板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确，为准确修订PR值提供依据。所述校订光伏电池板A定为清洁标准板，校订光伏电池板B定为常态标准板，所述清洁标准板为每天清洁，所述常态标准板清洁周期与光伏发电站的清洁周期一致，测试清洁标准板与常态标准板功率曲线对比，计算灰尘遮挡发电量损失效率。
由于光伏电池板有持续衰减性，使用一年后，基本稳定，每年约衰减0.7%,标准板子每1年进行重新校订。
实施例3，一种光伏电站系统效能的测量方法，其特征在于：太阳光照射光伏电池板，光伏电池板产生直流电流、电压分别通过微型逆变器转换为交流电后并网，微型逆变器直流侧与直流电能表连接，直流电能表通过数据线与数据采集器连接，数据采集器还分别与校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板背后设置的温度采集器连接，光伏电池板的温度通过温度采集器传递给数据采集器，数据采集器还与环境温度采集器相连接，数据采集服务器将采集到的数据传递给PC机上的智能分析仪进行智能分析；同时经智能分析仪分析的数据上传到云平台，所述数据记录器每10分钟存储一次，可储存1个月数据；所述光伏电池板为校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板；所述测试光伏电池板2块；
辐照度的分析方法为：智能分析仪将采集光伏电池板A某一时刻点功率值、温度值，与在智能分析PV曲线和P-U-I温度比例系数对比，可以计算这一时刻的辐照度；
PR值的分析方法为：智能分析仪通过实际发电量/标准电池板A一段时间的发电量×电站标称容量，计算得到电站PR值；
灰尘遮挡发电量损失效率的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与光伏电池板B功率曲线对比计算灰尘遮挡发电量损失效率；
电站实际容量的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与测试光伏电池板功率曲线对比计算测试板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检电站更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确；温度对光伏板发电影响的分析方法为：环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
光伏电池板A采用与光伏电站完全相同的光伏电池板，光伏电池板A在温度25度，AM1.5条件下，辐照量变化形成的I-V曲线、P-V曲线，P-U-I温度比例系数及功率校订后，定为标准板并作为受光传感器。以标准板一段时间发电量为基准计算光伏电站系统效率PR。以标准板发出功率曲线与受测试光伏电池板发出功率曲线对比，校订受测试光伏电池板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确，为准确修订PR值提供依据。所述校订光伏电池板A定为清洁标准板，校订光伏电池板B定为常态标准板，所述清洁标准板为每天清洁，所述常态标准板清洁周期与光伏发电站的清洁周期一致，测试清洁标准板与常态标准板功率曲线对比，计算灰尘遮挡发电量损失效率。
由于光伏电池板有持续衰减性，使用一年后，基本稳定，每年约衰减0.7%,标准板子每2年进行重新校订。
Claims (6)
1.一种光伏电站系统效能的测量方法，其特征在于：太阳光照射光伏电池板，光伏电池板产生直流电流、电压分别通过微型逆变器转换为交流电后并网，微型逆变器直流侧与直流电能表连接，直流电能表通过数据线与数据采集器连接，数据采集器还分别与校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板背后设置的温度采集器连接，光伏电池板的温度通过温度采集器传递给数据采集器，数据采集器还与环境温度采集器相连接，数据采集服务器将采集到的数据传递给PC机上的智能分析仪进行智能分析；同时经智能分析仪分析的数据上传到云平台，所述数据记录器每10分钟存储一次，可储存1个月数据；所述光伏电池板为校订光伏电池板A、校订光伏电池板B和测试光伏电池板；所述测试光伏电池板1块以上；微型逆变器的作用是作为智能负载，让光伏电池板输出达到最大功率；
辐照度的分析方法为：智能分析仪将采集光伏电池板A某一时刻点功率值、温度值，与在智能分析PV曲线和P-U-I温度比例系数对比，可以计算这一时刻的辐照度；
PR值的分析方法为：智能分析仪通过实际发电量/标准电池板A一段时间的发电量×电站标称容量，计算得到电站PR值；
灰尘遮挡发电量损失效率的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与光伏电池板B功率曲线对比计算灰尘遮挡发电量损失效率；
电站实际容量的分析方法为：经智能分析仪将采集到同时段光伏电池板A功率曲线与测试光伏电池板功率曲线对比计算测试板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检电站更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确；温度对光伏板发电影响的分析方法为：环境温度与光伏背板温度对比，积累分析两者关系对光伏板发电影响。
2.根据权利要求1所述的一种测量光伏电站系统效能的方法，其特征在于：光伏电池板A采用与光伏电站完全相同的光伏电池板，光伏电池板A在温度25度，AM1.5条件下，辐照量变化形成的I-V曲线、P-V曲线，P-U-I温度比例系数及功率校订后，定为标准板并作为受光传感器。
3.根据权利要求1所述的一种测量光伏电站系统效能的方法，其特征在于：以标准板一段时间发电量为基准计算光伏电站系统效率PR。
4.根据权利要求1所述的一种测量光伏电站系统效能的方法，其特征在于：以标准板发出功率曲线与受测试光伏电池板发出功率曲线对比，校订受测试光伏电池板当前功率，经过一段时间对光伏电站光伏板0.5%抽检测校订后，可推算电站衰减后装机容量、随着时间抽检更多比例光伏板，推算电站实际容量更加准确，为准确修订PR值提供依据。
5.根据权利要求1所述的一种测量光伏电站系统效能的方法，其特征在于：所述校订光伏电池板A定为清洁标准板，校订光伏电池板B定为常态标准板，所述清洁标准板为每天清洁，所述常态标准板清洁周期与光伏发电站的清洁周期一致，测试清洁标准板与常态标准板功率曲线对比，计算灰尘遮挡发电量损失效率。
6.根据权利要求1所述的一种测量光伏电站系统效能的方法，其特征在于：由于光伏电池板有持续衰减性，使用一年后，基本稳定，每年约衰减0.7%,标准板子每1～2年进行重新校订。
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