CN112288285B - 一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法 - Google Patents

一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，该方法首先对全站逆变器的发电性能进行分析，抽选具有代表性的逆变器下的组串进行衰减率检测，根据抽检结果和全站逆变器的发电性能，利用GEV概率分布模型，估计全站组串的整体衰减水平，通过较小的现场检测成本及合理的数学估计模型，得到数量庞大的全站组串的总体衰减水平，本发明有助于光伏电站运维管理人员及时发现组件性能异常，具有极大的现场应用前景。

Description

一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法
技术领域
本发明属于电力系统光伏发电技术领域，具体涉及一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法。
背景技术
近年来我国光伏产业发展迅速，截至2019年底，全国并网光伏发电容量已达2.0亿千瓦，而随着新能源标杆电价逐步下调、平价上网、竞争性配置项目等一系列政策措施的陆续出台，标志着光伏发电开始进入到平价上网时代。因此，为提高光伏发电站的经济效益，如何最大化的提高光伏电站在全寿命周期的发电量成为了运维管理人员普遍面临的问题。
在整个光伏发电过程中，光伏组件的转换效率是影响电站发电量和寿命周期的关键因素。由于受国家并网补贴政策的影响，近几年光伏行业迎来一波又一波的“抢装潮”，市场上光伏组件供不应求，很多低端产能死而复生，投入运行的光伏组件无法达到其设计的转换效率和衰减率，难以确保光伏电站在25年寿命周期的实际发电量达到设计值。因此，为保证光伏电站的经济效益和寿命周期，对光伏组件的衰减率进行定期检测和分析显得格外重要。
目前行业内对光伏组件衰减率的检测主要为在电站现场或标准实验室进行随机抽样检测。但由于光伏电站的组件数量庞大，随机抽检的方式难以反映全站组件的整体性能水平，检测结果无法为电站运维管理人员提供充分的决策支持。因此，需要建立合理的数学估计模型，通过抽检结果评估全站组件的衰减率。
发明内容
本发明的目的在于针对上述光伏组件衰减率检测方法的不足，提出了一种基于广义极值分布(Generalized Extreme Value，GEV)的光伏发电站组串衰减率评估方法，该方法抽选具有代表性的逆变器下的组串进行衰减率检测，利用GEV概率分布模型，结合全站逆变器的发电性能，估计全站组串的整体衰减水平，通过较小的现场检测成本及合理的数学估计模型，及时发现组件性能异常，为光伏电站运维管理人员提供可靠的决策支持，具有极大的现场应用前景。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，该方法用于光伏发电站组串衰减率的整体评估，首先对全站逆变器的发电性能进行分析，抽选具有代表性的逆变器下的组串进行衰减率检测，根据抽检结果和全站逆变器的发电性能，利用GEV概率分布模型，估计全站组串的整体衰减水平；
该方法具体包括以下步骤：
1)从后台监控系统中导出某时段各台逆变器的发电量，计算该时段内各台逆变器的平均功率Pn，n＝1,2,…,N，N为全站逆变器总台数；
2)由于各台逆变器下安装的组件总容量不一致，因此对各台逆变器的平均功率进行归一化；
3)根据各台逆变器的归一化平均功率Pn′，将全站逆变器划分为发电性能好、中、差三级，在每个等级中各选取一台归一化平均功率处于该等级所有逆变器归一化平均功率中位数位置的逆变器作为该等级的代表逆变器，假设选取的发电性能好、中、差的三台代表逆变器分别为C1、C2、C3，对C1、C2、C3下的组串衰减率进行现场测试，并计算其下组串衰减率的平均值；
4)计算全站逆变器的归一化理论平均功率P′T,S；
5)计算其余逆变器下组串的平均衰减率；
6)计算全站逆变器的组串平均衰减率的频率分布直方图，并利用GEV概率分布模型进行拟合全站逆变器组串平均衰减率的概率分布；
7)计算GEV分布的平均值、方差，评估全站组串的总体衰减情况。
本发明进一步的改进在于，在步骤1)中，通过对逆变器的发电性能进行分析，间接反映组串的发电性能，为避免云层遮挡和调度限电对各台逆变器发电性能分析结果的影响，选取天气晴朗无云且无调度限电的时段进行分析。
本发明进一步的改进在于，在步骤2)中，对各台逆变器的平均功率进行归一化方法如下：
Figure BDA0002753207980000031
其中，Pe,c为逆变器的额定功率，Pe,m为该台逆变器下安装组件的总容量。
本发明进一步的改进在于，在步骤3)中，计算其下组串衰减率的平均值，如下：
Figure BDA0002753207980000032
其中，
Figure BDA0002753207980000036
为Ci逆变器下第j路组串的衰减率，
Figure BDA0002753207980000037
为Ci逆变器下所接组串的总路数。
本发明进一步的改进在于，在步骤4)中，全站逆变器的归一化理论平均功率P′T,S的计算过程如下：
Figure BDA0002753207980000033
Figure BDA0002753207980000034
本发明进一步的改进在于，在步骤4)中，计算其余逆变器下组串的平均衰减率，如下：
Figure BDA0002753207980000035
其中，n＝1,2,…,N，N为全站逆变器总台数，不包括C1、C2、C3逆变器。
本发明进一步的改进在于，在步骤5)中，GEV分布的概率密度函数如下：
Figure BDA0002753207980000041
其中，
Figure BDA0002753207980000042
-∞＜μ＜+∞是位置参数，σ＞0是尺度参数，-∞＜ξ＜+∞是形状参数。
本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，该方法通过较小的现场检测成本及合理的数学估计模型，得到数量庞大的全站组串的总体衰减水平，有助于光伏电站运维管理人员及时发现组件性能异常，具有极大的现场应用前景。
附图说明
图1为全站逆变器组串平均衰减率GEV分布图。
具体实施方式
下面结合某光伏电站的组串衰减率评估实例对本发明进一步进行详细说明。
本发明提供的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，包括以下步骤：
1)选取天气晴朗无云且无调度限电的时段：2019年10月21日12:00～12:30，计算该时段全站共170台组串式逆变器的平均功率。
2)根据各台逆变器下安装的组件总容量，对2019年10月21日12:00～12:30全站逆变器的平均功率进行归一化，结果如表1所示。
表1 2019年10月21日12:00～12:30全站逆变器的归一化平均功率
Figure BDA0002753207980000043
Figure BDA0002753207980000051
Figure BDA0002753207980000061
3)根据各台逆变器的归一化平均功率，将全站逆变器划分为发电性能好、中、差三级，在每个等级中各选取一台归一化平均功率处于该等级所有逆变器归一化平均功率中位数位置的逆变器开展组串衰减率检测，选取的逆变器为#044H2N、#041H6N、#072H1N逆变器，各台逆变器的组串衰减率测试结果及平均值如表2所示。
表2抽检逆变器组串衰减率测试结果
衰减率 044H2N逆变器 041H6N逆变器 #072H1N逆变器
组串1 1.50％ 3.88％ 4.04％
组串2 2.91％ 2.52％ 4.13％
组串3 1.82％ 3.62％ 4.56％
组串4 2.40％ 2.40％ 3.44％
组串5 2.66％ 3.17％ 3.66％
组串6 3.05％ 2.82％ 4.62％
组串7 1.98％ 3.35％ 3.57％
组串8 2.57％ 4.07％ 4.88％
平均值 2.36％ 3.23％ 4.11％
4)计算全站逆变器的归一化理论平均功率：
Figure BDA0002753207980000071
Figure BDA0002753207980000072
Figure BDA0002753207980000073
Figure BDA0002753207980000074
5)计算其余逆变器下组串的平均衰减率，计算结果如表2所示。
表2其余逆变器下组串的平均衰减率
Figure BDA0002753207980000081
Figure BDA0002753207980000091
6)计算全站逆变器的组串平均衰减率的频率分布直方图，并利用GEV概率分布模型进行拟合，拟合结果如图1所示。图1中全站逆变器组串平均衰减率GEV分布的平均值为3.26％，方差为7.26×10-5。
7)对全站逆变器的组串平均衰减率进行评估。由图1中的拟合结果可以看出，全站组串平均衰减率为3.26％，且组串衰减率分布较为集中，80％的组串衰减率处在[2.24％，4.42％]之间，未出现衰减率严重偏离的组串。

Claims (7)

1.一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，该方法用于光伏发电站组串衰减率的整体评估，首先对全站逆变器的发电性能进行分析，抽选具有代表性的逆变器下的组串进行衰减率检测，根据抽检结果和全站逆变器的发电性能，利用GEV概率分布模型，估计全站组串的整体衰减水平；
该方法具体包括以下步骤：
1)从后台监控系统中导出某时段各台逆变器的发电量，计算该时段内各台逆变器的平均功率Pn，n＝1,2,…,N，N为全站逆变器总台数；
2)由于各台逆变器下安装的组件总容量不一致，因此对各台逆变器的平均功率进行归一化；
3)根据各台逆变器的归一化平均功率Pn′，将全站逆变器划分为发电性能好、中、差三级，在每个等级中各选取一台归一化平均功率处于该等级所有逆变器归一化平均功率中位数位置的逆变器作为该等级的代表逆变器，假设选取的发电性能好、中、差的三台代表逆变器分别为C1、C2、C3，对C1、C2、C3下的组串衰减率进行现场测试，并计算其下组串衰减率的平均值；
4)计算全站逆变器的归一化理论平均功率P′T,S；
5)计算其余逆变器下组串的平均衰减率；
6)计算全站逆变器的组串平均衰减率的频率分布直方图，并利用GEV概率分布模型拟合全站逆变器组串平均衰减率的概率分布；
7)计算GEV分布的平均值、方差，评估全站组串的总体衰减情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，在步骤1)中，通过对逆变器的发电性能进行分析，间接反映组串的发电性能，为避免云层遮挡和调度限电对各台逆变器发电性能分析结果的影响，选取天气晴朗无云且无调度限电的时段进行分析。
3.根据权利要求1所述的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，在步骤2)中，对各台逆变器的平均功率进行归一化方法如下：
Figure FDA0004020179550000021
其中，Pe,c为逆变器的额定功率，Pe,m为该台逆变器下安装组件的总容量。
4.根据权利要求3所述的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，在步骤3)中，计算其下组串衰减率的平均值，如下：
Figure FDA0004020179550000022
其中，
Figure FDA0004020179550000023
为Ci逆变器下第j路组串的衰减率，
Figure FDA0004020179550000024
为Ci逆变器下所接组串的总路数。
5.根据权利要求4所述的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，在步骤4)中，全站逆变器的归一化理论平均功率P′T,S的计算过程如下：
Figure FDA0004020179550000025
Figure FDA0004020179550000026
6.根据权利要求5所述的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，在步骤4)中，计算其余逆变器下组串的平均衰减率，如下：
Figure FDA0004020179550000027
其中，n＝1,2,…,N，N为全站逆变器总台数，不包括C1、C2、C3逆变器。
7.根据权利要求6所述的一种基于广义极值分布的光伏发电站组串衰减率评估方法，其特征在于，在步骤5)中，GEV分布的概率密度函数如下：
Figure FDA0004020179550000028
Figure FDA0004020179550000031
其中，
Figure FDA0004020179550000032
-∞＜μ＜+∞是位置参数，σ＞0是尺度参数，-∞＜ξ＜+∞是形状参数。
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