CN107229817A - 光伏电站灰尘遮挡损失分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏电站灰尘遮挡损失分析方法，依次包括如下步骤：选取若干日为积灰日，普通组串与清洗组串均在积灰日内进行积灰，记录在积灰日内同一时刻下普通组串的电流数据与清洗组串的电流数据；选取若干日为清洗日，普通组串在清洗日内继续进行积灰，清洗机器人在清洗日内对清洗组串进行清洗，记录在清洗日内同一时刻下普通组串的电流数据与清洗组串的电流数据；计算积灰日中所有时刻下的积灰日某时刻偏差；计算清洗日中所有时刻下的清洗日某时刻偏差，分别计算积灰日平均偏差和清洗日平均偏差，清洗日平均偏差与积灰日平均偏差相减，得到灰尘遮挡损失率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏电站灰尘遮挡损失分析方法，属于光伏发电领域。
背景技术
现在我国绝大部分大型光伏电站都分布在西北地区，而西北地区又是我国沙尘暴比较严重的地区，这也意味着西北地区是我国降尘比较严重的地区。而灰尘对光伏电站发电量的影响至今还没有引起我国科研人员的注意。
我国西部地区是亚洲沙尘暴的发源地，降尘都很高，且我国的大型光伏电站都安装在戈壁摊或者沙漠上，植被较少，所以降尘损失率保守估计在5％以上。而一个十兆瓦的光伏电站25年的降尘总损失约为：1.3度/年/瓦×10兆瓦(电站规模)×25年(工作年限)×0.9元/度(上网电价)×5％(降尘损失的效率)＝14625000元，约为1462万元。这个数值还是很大的。所以建议光伏电站的管理人员能提高对降尘损失率的重视程度，并做好定期的清洗工作。
灰尘对光伏电池板的影响主要来源于两个方面，一是灰尘性质，二是当地的环境条件。灰尘具备多种化学、生物和静电性质，同时根据大小、形状和重量的差别可分为不同的类型。当地环境因素则包括当地建筑用地性质、建筑特征(安装的方向和角度)、环境特点(植被种类)以及气候条件等。光伏面板的表面情况也相当重要，一个粗糙的、带有粘合性残留物的粘滞表面比更光滑的表面更容易积累灰尘。而且灰尘本身也会吸附灰尘，一旦有了初始灰尘存在，就会导致更多的灰尘累计。
考虑重力因素，水平的表面通常比倾斜表面更容易累计灰尘。此外还需要考虑风的运动，一般而言，低速风会促进灰尘累积，高速风可以消除灰尘累积。在一个倾斜或者垂直的面板表面，灰尘很可能沉聚在一个由高速风运动所产生的低压风速带，这就是为何灰尘会在面板边缘沉积的原因。
中国专利201610317357.1公开了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。该分析方法误差较大，不能准确反映灰尘遮挡损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种光伏电站灰尘遮挡损失分析方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种光伏电站灰尘遮挡损失分析方法，依次包括如下步骤：
1)选取若干日为积灰日，普通组串与清洗组串均在积灰日内进行积灰，使用表格记录在积灰日内同一时刻下普通组串的电流数据与清洗组串的电流数据；本步骤记录的电流数据中，普通组串的电流数据为积灰日普通组串电流，清洗组串的电流数据为积灰日清洗组串电流；对所有积灰日普通组串电流求和，得到∑积灰日普通组串电流；
2)步骤1)结束后，选取若干日为清洗日，普通组串在清洗日内继续进行积灰，清洗机器人在清洗日内对清洗组串进行清洗，使用表格记录在清洗日内同一时刻下普通组串的电流数据与清洗组串的电流数据；本步骤记录的电流数据中，普通组串的电流数据为清洗日普通组串电流，清洗组串的电流数据为清洗日清洗组串电流；对所有清洗日普通组串电流求和，得到∑清洗日普通组串电流；
3)步骤1)结束后，计算积灰日中所有时刻下的积灰日某时刻偏差，其中积灰日某时刻偏差＝(积灰日清洗组串电流-积灰日普通组串电流)/积灰日普通组串电流；本步骤中积灰日某时刻偏差、积灰日清洗组串电流和积灰日普通组串电流均在同一个测试时刻的数据；
4)步骤2)结束后，计算清洗日中所有时刻下的清洗日某时刻偏差，其中清洗日某时刻偏差＝(清洗日清洗组串电流-清洗日普通组串电流)/清洗日普通组串电流；本步骤中清洗日某时刻偏差、清洗日清洗组串电流和清洗日普通组串电流均在同一个测试时刻的数据；
5)步骤4)和步骤3)结束后，分别计算积灰日平均偏差和清洗日平均偏差，其中积灰日平均偏差＝∑(积灰日某时刻偏差×积灰日普通组串电流)/∑积灰日普通组串电流,清洗日平均偏差＝∑(清洗日某时刻偏差×清洗日普通组串电流)/∑清洗日普通组串电流；本步骤中积灰日某时刻偏差和积灰日普通组串电流均在同一个测试时刻的数据；清洗日某时刻偏差和清洗日普通组串电流均在同一个测试时刻的数据
6)清洗日平均偏差与积灰日平均偏差相减，得到灰尘遮挡损失率。
光伏电池板表面的灰尘会减少接收辐照量，进而产生能量损失。试验中保证其他参数影响不变，将灰尘及污秽作为唯一的自变量进行计算。因此我们根据清洗情况，选取一组清洗后组串的数据和一组未清洗组串的数据作为我们模型的输入数据，通过对比模型数据，清洗之前数据计算两个组串的原始发电电流偏差，清洗之后数据计算其中一个组串清洗之后的两个组串的发电电流偏差，两者偏差之差即为灰尘损失，明确消除了其他因素的影响因子。
选取一条加装自动清洗装置的清洗组串，和一条附近的普通组串近7天的电流数据做对比，每天晚上0:00计算一次当天的电流偏差平均值，得到近7天的平均偏差(以普通组串电流为权重的加权平均)
对表格中空白的单元格，用相邻上一时刻的对应值补齐；如果表格中第一行包含空白的单元格，第一行的空白单元格填补0。
表格内包括同一时刻下日照辐射辐强度、普通组串的电流数据和清洗组串的电流数据；如果出现下列数据，将该数据对应的整行数据删除：①日照辐射辐强度<200W/m2；②清洗组串的电流数据<0.2A，或者，普通组串的电流数据<0.2A；③清洗组串的电流数据>10A，或者，普通组串的电流数据>10A；④清洗组串的电流数据<(0.7×日照辐射辐强度/100)A，或者，普通组串的电流数据<(0.7×日照辐射辐强度/100)A；⑤清洗组串的电流数据>(1.3×日照辐射辐强度/100)A，或者，普通组串的电流数据>(1.3×日照辐射辐强度/100)A。
相比现有技术，本发明系统设计合理,能快速准确计算光伏电站灰尘遮挡损失,提高光伏电站整体效率和企业收益的方法和系统，方法明确了计算方法中采集的参数。排出了其他因素的影响，提高了计算结果的精度。本发明设计合理,能准确计算光伏电站灰尘遮挡损失的电能,为光伏发电企业的运维提供指导。
附图说明
图1是本发明实施例积灰日的数据图。
图2是本发明实施例清洗日的数据图。
图1和图2中，横坐标----日照辐射强度(W/M2)；纵坐标----汇流箱光伏直流通道组串的直流电流(A)；灰色数据点----使用清洗机器人清洗的组串的数据点；黑色数据点----未使用清洗机器人清洗的组串的数据点。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图2。
本实施例为一种光伏电站灰尘遮挡损失分析方法。
试验系统共两个发电组串，分别为十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道和十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道。十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道为普通组串2，十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道为清洗组串3。
选取若干日为积灰日，十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道和十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道均在积灰日内进行积灰，使用表1记录在积灰日内同一时刻下十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道的电流数据与十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道的电流数据，表1记录的电流数据中，十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道的电流数据为积灰日普通组串电流，十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道的电流数据为积灰日清洗组串电流。同时表1中记录下同一时刻积灰日普通组串电流和积灰日清洗组串电流对应的日照辐射强度。本实施例中积灰日为2016-09-17至2016-09-21。
表1
选取若干日为清洗日，十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道在清洗日内继续进行积灰，清洗机器人在清洗日内对十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道进行清洗，使用表2记录在清洗日内同一时刻下十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道的电流数据与十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道的电流数据；表2记录的电流数据中，十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道的电流数据为清洗日普通组串电流，十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道的电流数据为清洗日清洗组串电流。同时表2中记录下同一时刻清洗日普通组串电流和清洗日清洗组串电流对应的日照辐射强度。本实施例中清洗日为2016-09-22至2016-09-26。
表2
试验过程：对十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道进行清洗，十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道保持原来工作环境(不清洗)。试验前后分别读取数据。
按照一种光伏电站灰尘遮挡损失其分析方法剔除因为限电、遮挡等原因造成的无效数据。无效数据条件如下：①日照辐射辐强度<200W/m2；②清洗组串3的电流数据<0.2A，或者，普通组串2的电流数据<0.2A；③清洗组串3的电流数据>10A，或者，普通组串2的电流数据>10A；④清洗组串3的电流数据<(0.7×日照辐射辐强度/100)A，或者，普通组串2的电流数据<(0.7×日照辐射辐强度/100)A；⑤清洗组串3的电流数据>(1.3×日照辐射辐强度/100)A，或者，普通组串2的电流数据>(1.3×日照辐射辐强度/100)A。
表3为表1去除无效数据后的表格。并且在表3中计算积灰日某时刻偏差、∑(积灰日某时刻偏差×积灰日普通组串电流)、∑积灰日普通组串电流和近7天的积灰日平均偏差。其中积灰日某时刻偏差＝(积灰日清洗组串电流-积灰日普通组串电流)/积灰日普通组串电流，积灰日某时刻偏差、积灰日清洗组串电流和积灰日普通组串电流均对应同一测试时刻。∑(积灰日某时刻偏差×积灰日普通组串电流)中，每一项积灰日某时刻偏差×积灰日普通组串电流对应的积灰日某时刻偏差和积灰日普通组串电流均为同一测试时刻。积灰日平均偏差＝∑(积灰日某时刻偏差×积灰日普通组串电流)/∑积灰日普通组串电流。
表3
表4为表2去除无效数据后的表格。并且在表4中计算清洗日某时刻偏差、∑(清洗日某时刻偏差×清洗日普通组串电流)、∑清洗日普通组串电流和近7天的清洗日平均偏差。其中清洗日某时刻偏差＝(清洗日清洗组串电流-清洗日普通组串电流)/清洗日普通组串电流，清洗日某时刻偏差、清洗日清洗组串电流和清洗日普通组串电流均对应同一测试时刻。∑(清洗日某时刻偏差×清洗日普通组串电流)中，每一项清洗日某时刻偏差×清洗日普通组串电流对应的清洗日某时刻偏差和清洗日普通组串电流均为同一测试时刻。清洗日平均偏差＝∑(清洗日某时刻偏差×清洗日普通组串电流)/∑清洗日普通组串电流。
表4
其中积灰日和清洗日中，无效数据实例如表5和表6所示。
表5
表5中A列为积灰日内记录数据的时间。表5中B列为积灰日日照辐射强度很小一部分数据事例。表5中C列为积灰日十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道的直流电流很小一部分数据事例。表5中C列为积灰日十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道的直流电流很小一部分数据事例。
表6
表6中A列为清洗日内记录数据的时间。表6中B列为清洗日日照辐射强度很小一部分数据事例。表6中C列为清洗日十八区三号汇流箱十一号光伏直流通道的直流电流很小一部分数据事例。表6中C列为清洗日十八区三号汇流箱十三号光伏直流通道的直流电流很小一部分数据事例。
试验前后清洗效果＝试验后近7天的清洗日平均偏差-实验前近7天的积灰日平均偏差＝6.771-3.922＝2.849％。
试验结果：灰尘遮挡损失电量率为2.849％。
试验数据分布如图1、图2所示，数据重合度越高说明清洗效果越好，数据越离散说明灰尘遮挡影响电量越多。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种光伏电站灰尘遮挡损失分析方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
1)选取若干日为积灰日，普通组串与清洗组串均在积灰日内进行积灰，记录在积灰日内同一时刻下普通组串的电流数据与清洗组串的电流数据；本步骤记录的电流数据中，普通组串的电流数据为积灰日普通组串电流，清洗组串的电流数据为积灰日清洗组串电流；对所有积灰日普通组串电流求和，得到∑积灰日普通组串电流；
2)步骤1)结束后，选取若干日为清洗日，普通组串在清洗日内继续进行积灰，清洗机器人在清洗日内对清洗组串进行清洗，记录在清洗日内同一时刻下普通组串的电流数据与清洗组串的电流数据；本步骤记录的电流数据中，普通组串的电流数据为清洗日普通组串电流，清洗组串的电流数据为清洗日清洗组串电流；对所有清洗日普通组串电流求和，得到∑清洗日普通组串电流；
3)步骤1)结束后，计算积灰日中所有时刻下的积灰日某时刻偏差，其中积灰日某时刻偏差＝(积灰日清洗组串电流-积灰日普通组串电流)/积灰日普通组串电流；
4)步骤2)结束后，计算清洗日中所有时刻下的清洗日某时刻偏差，其中清洗日某时刻偏差＝(清洗日清洗组串电流-清洗日普通组串电流)/清洗日普通组串电流；
5)步骤4)和步骤3)结束后，分别计算积灰日平均偏差和清洗日平均偏差，其中积灰日平均偏差＝∑(积灰日某时刻偏差×积灰日普通组串电流)/∑积灰日普通组串电流,清洗日平均偏差＝∑(清洗日某时刻偏差×清洗日普通组串电流)/∑清洗日普通组串电流；
6)清洗日平均偏差与积灰日平均偏差相减，得到灰尘遮挡损失率。
2.根据权利要求1所述的光伏电站灰尘遮挡损失分析方法，其特征在于：所有数据均采用表格记录，对表格中空白的单元格，用相邻上一时刻的对应值补齐；如果表格中第一行包含空白的单元格，第一行的空白单元格填补0。
3.根据权利要求2所述的光伏电站灰尘遮挡损失分析方法，其特征在于：表格内包括同一时刻下日照辐射辐强度、普通组串的电流数据和清洗组串的电流数据；如果出现下列数据，将该数据对应的整行数据删除：①日照辐射辐强度<200W/m2；②清洗组串的电流数据<0.2A，或者，普通组串的电流数据<0.2A；③清洗组串的电流数据>10A，或者，普通组串的电流数据>10A；④清洗组串的电流数据<(0.7×日照辐射辐强度/100)A，或者，普通组串的电流数据<(0.7×日照辐射辐强度/100)A；⑤清洗组串的电流数据>(1.3×日照辐射辐强度/100)A，或者，普通组串的电流数据>(1.3×日照辐射辐强度/100)A。
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