CN113642895A - 一种离网光伏电站的剩余性能评估方法 - Google Patents
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Abstract
一种离网光伏电站的剩余性能评估方法,利用数据管理终端采集的光伏组串输出功率对光伏电站剩余发电量进行评估:第一步,对数据终端采集的光伏组串输出功率数据进行整理,剔除无效数据;第二步,选择原始数据,并按月划分为3个时段,计算某一年每月每组光伏组串3个时段的平均发电量;第三步,计算光伏组件遮挡值,根据遮挡值对第二步得到的数据进行修正;第四步,分别计算某一年3个时段每个发电单元的平均发电量;第五步,分别计算某一年3个时段所有发电单元平均发电量;第六步,计算某一年光伏电站平均衰减量;第七步,估算剩余电量。
Description
技术领域
本发明涉及一种离网光伏电站的剩余性能评估方法。
背景技术
独立运行的微型可再生能源系统作为一种可控、灵活、经济、绿色的新型分布式电源应用方式,目前大量的离网光伏电站分布在青海的果洛、玉树等边远地区,由于地域的经纬度造成发电效率不同,而环境温度、太阳辐照度、风速等环境因素以及维护质量的不同更加增加发电效率的不确定性,随着边远地区人们生活条件的不断提高,农牧民对清洁供暖、清洁炊事的要求不断提升,现有的独立可再生能源系统已不能满足当地用能需求,对目标光伏电站的剩余性能评估,提高可再生能源利用率、提高用户供能可靠性迫在眉睫。
发明内容
光伏组件的理论衰减值是在环境条件友好的条件下得到的,而实际应用过程中腐蚀性气体、高低温、遮挡、维护等都影响光伏组件的寿命,为克服现有技术的缺点,本发明提出一种光伏电站的剩余性能评估方法。本发明可评估两年以上正常发电的边远地区离网光伏电站的剩余性能。
数据管理终端实时采集离网光伏电站中气象仪、变压器、发电单元和汇流箱的信息,包括辐照、电压、电流、功率、发电量等数据。所述的变压器接入h个发电单元,每个发电单元由一台逆变器、多台汇流箱和k串光伏组串组成。k串光伏组串经汇流箱汇集后,连接到逆变器的输入端,经逆变器DC/AC逆变后接入变压器的输出端。其中h∈[1,2,3…],为整数,k∈[1,2,3…],为整数。
本发明假设线路损耗、逆变器效率不变,利用数据管理终端采集的数据对光伏电站剩余发电量进行评估,具体步骤如下:
第一步,分别对数据终端采集的每组光伏组串输出功率数据进行筛选,剔除以下情况的光伏组串输出功率值:每天日出前和日落后的光伏组串输出功率数据、光伏组串输出功率采集值大于等于理论功率值和逆变器故障情况下的光伏组串输出功率值,计算每天每组光伏组串发电量。光伏组串发电量为光伏组串输出功率与日照时间的乘积;
第二步,在经过第一步处理的每组光伏组串输出功率中,将光伏电站工作之日起前12个月定义为第1年,选取这一年的光伏组串输出功率作为原始数据,将每年数据终端采集到的光伏组串输出功率数据按照第一步的方法进行筛选;按月分成三个时段,第一时段为1到10日,第二时段为11到20日,第三时段为21日到月末,分别计算每年每月每个发电单元3个时段光伏组串平均发电量;
第三步,选取某一年与光伏电站正常工作后前三个月内的任意包含3个时段的连续时间段,并选取同一发电单元中相邻的发电正常的2组光伏组串,两组光伏组串数量相等、发电功率偏差不大于δ%;对其中一组光伏组串的表面进行清理及维护,分别计算两组光伏组串3个时段平均发电量,然后进行差值比较,计算出3个时段的光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3,其中δ_1为第一时段光伏组件遮挡值,δ_2为第二时段光伏组件遮挡值,δ_3为第三时段光伏组件遮挡值。依据3个时段的光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3对光伏电站中除了原始数据和进行清洁维护的光伏组串以外的其他所有时段的光伏组串平均发电量数据进行修正,得到某一年选定的3个时段每个发电单元平均发电量:
第四步,在经过第三步修正后的某一年同期选定的3个时段光伏组串平均发电量中,筛选出某一年同期选定的3个时段光伏组串平均发电量的最大值和最小值,然后分别计算某一年同期选定的3个时段每个发电单元光伏组串平均发电量。
第五步,在经过第四步修正后的某一年同期选定的3个时段每个发电单元光伏组串平均发电量中,剔除每个发电单元平均发电量的最大值和最小值,分别计算某一年同期选定的3个时段所有发电单元的平均发电量。
第六步,计算某年光伏电站的平均衰减量:将第1年的3个时段光伏电站的光伏组串平均发电量,分别与第2年、第3年,直至该某年的3个时段的光伏电站的光伏组串平均发电量进行差值计算,分别得到3个时段的第2年、第3年,直至该某年的衰减量,然后将该某一年3个时段的发电衰减量求平均,得到该某年光伏电站的平均衰减量。
第七步,估算光伏电站剩余电量:利用第2年、第3年、……、第y年光伏组串平均发电衰减量,建立一条光伏组串平均发电衰减量函数曲线及其对应函数式,并依据光伏组串平均发电衰减量函数、发电单元数h、光伏组串数k和某年的光伏电站发电量,分别计算出某年的光伏组串平均发电衰减量、光伏电站某年的损失发电量,最终得到第y年光伏电站发电量,其中y为年,y∈[1,2,3…25],为整数。
各步骤计算方法如下:
第一步,对数据终端得到的光伏组串发电功率的数据进行整理,剔除无效的发电功率数据,计算每组光伏组串每天发电量,计算方法如下:
1)将数据库中每天光伏组串的发电功率数据进行筛选,剔除每天日出前和日落后的光伏组串发电功率数据,得到光伏组串输出功率,即;Ppv_n∈[tsun_down,tsun_up],其中Ppv_n为光伏组串输出功率,tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;
2)在光伏组件的面积、转换效率一定的条件下,光伏发电功率与辐照度成正比,由此将步骤1)筛选后的数据中剔除所有光伏组串输出功率Ppv_n值大于等于同一时刻的辐照度SIR对应的理论发电功率值,以及小于等于辐照度SIR对应的理论发电功率值与光伏遮挡系数的乘积,得到光伏组串输出功率,即;P(t)pv_n∈{P|β·SIR·ηpv·Apv_n≤P≤SIR·ηpvApv_n},其中tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率,n∈[1,2,3……k],为整数,k为光伏组串数量;ηpv为光伏组件发电转换效率;β为光伏组件遮挡系数;Apv_n为任意一串光伏组串面积;SIR为太阳平均辐照度;
3)将经步骤1)和步骤2)筛选后的数据,根据数据终端采集到的逆变器工作状态码信息State,剔除逆变器异常停机和待机时对应的光伏组串输出功率数据,得到光伏组串输出功率,即P(t)pv_n∈{P|β·SIR·ηpv·Apv_n≤P≤SIR·ηpvApv_n}∩[State>0];其中P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率,n∈[1,2,3……k],为整数;State为逆变器工作状态码,State<0为逆变器故障状态;State=0为逆变器待机状态;State>0为逆变器正常工作状态。
4)计算光伏电站的每一串光伏组串每天发电量Epv_n,光伏发电量Epv_n等于光伏发电功率与日照发电时间的乘积,即Epv_n=P(t)pv_n×t。
第二步,将光伏电站工作之日起前12个月定义为第1年,选取这一年的光伏组串输出功率作为原始数据,,将某年数据终端采集到的光伏组串输出功率数据按照第一步的方法进行筛选,然后按月分成三个时段,第一时段1到10日,第二时段11到20日,第三时段为21日到月末,并将3个时段光伏组串发电量分别求平均,获得每月3个时段的平均发电量为:为第1时段的光伏组串平均发电量,为第2时段的光伏组串平均发电量,为第3时段的光伏组串平均发电量,其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
以选取第一年第2单元第5串光伏组串为例说明:
第三步,计算某年3个时段光伏组串平均发电量:选取某一年与光伏电站正常工作后前三个月内的任意包含3个时段的连续时间段,并选取同一发电单元中相邻且发电正常的2组光伏组串,这两组光伏组串安装角度不变、组串数量相等、发电量偏差不大于δ%,选取其中一组光伏组串对光伏组件表面进行清理及维护,确保该组光伏组串在选定的连续时间段内进行清洁,计算该两组光伏组串选定时间段内的平均发电量,将当前清洁过的光伏组串输出的3个时段的发电量平均值与被选中的另一串光伏组串同期3个时段发电量平均值进行差值计算,得到同期3个时段的光伏组件遮挡值,然后对第二步得到的同期3个时段的光伏组串平均发电量进行修正,得到每个发电单元中每串光伏组串的3个时段修正后的无遮挡的平均发电量,具体如下:
1、如光伏电站安装完成后正式投入使用的时间是6月7日,选则光伏电站正式工作后3个月内包含3个时段的连续时间段为6月21日至7月30日;再选取某一年6月21日至7月30日之间的同期数据,并选取同一发电单元中相邻且发电正常的2组光伏组串,这两组光伏组串安装角度不变、组串数量相等、发电量偏差不大于δ%,确保对其中一组光伏组串进行清洁及维护,其中6月21日到月末为第3时段,计算该时段的光伏组串的平均发电量7月1日~10日为第1时段,计算该时段的光伏组串的平均发电量7月11日~20日为第2时段,计算该时段光伏组串的平均发电量其中下标中的c为当前选定时间段内被清洁的光伏组串,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
3、依据3个时段光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3,对某年中除了选定进行清洁维护的光伏组串以外的所有光伏组串的发电量进行修正,得到每个发电单元中每串光伏组串的3个时段修正后的无遮挡的平均发电量:
其中,为光伏组串无遮挡时第1时段平均发电量;为光伏组串无遮挡时第2时段平均发电量;为光伏组串无遮挡时第3时段平均发电量;为光伏组件清洁40天内对应的第1时段的平均发电量;为光伏组件清洁40天内对应的第2时段的平均发电量;为光伏组件清洁40天内对应的第3时段的平均发电量;其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],c为当前选定时间段内被清洁的光伏组串,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d发电单元的光伏组串数,n∈[1,2,3……k],为整数;δ_1为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第1时段光伏组串遮挡值;δ_2为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第2时段的光伏组串遮挡值;δ_3为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第3时段光伏组串遮挡值。
第四步,计算某一年3个时段每个发电单元平均发电量:在经过第三步修正后的某一年某月某组光伏组串3个时段的平均发电量进行整理,剔除某一年某月某组光伏组串3个时段平均发电量的最大值和最小值,然后计算某一年同期选定时间段内3个时段每个发电单平均发电量,具体计算方法如下:
1、筛选出某一年某月某组光伏组串3个时段的平均发电量的最大值:
2、筛选出某一年某月某组光伏组串3个时段的平均发电量的最小值:
3、计算某一年3个时段每个发电单元平均发电量,如计算某一年第1时段1个发电单元的平均发电量,某一年第1时段第2个发电单元的平均发电量,某一年第2时段第5个发电单元的平均发电量:
1)某一年第1时段第1个发电单元的平均发电量:
2)某一年第1时段第2个发电单元的平均发电量:
3)某一年第2时段第5个发电单元的平均发电量:
其中,Eymdn_min1为某一年某月某组光伏组串第1时段的平均发电量的最小值;Eymdn_min2为某一年某月某组光伏组串第2时段的平均发电量的最小值;Eymdn_min3为某一年某月某组光伏组串第3时段的平均发电量的最小值;Eymdn_max1为某一年某月某组光伏组串第1时段的平均发电量的最大值;Eymdn_max2为某一年某月某组光伏组串第2时段的平均发电量的最大值;Eymdn_max3为某一年某月某组光伏组串第3时段的平均发电量的最大值;为某一年第1时段第1个发电单元的平均发电量,为某一年第1时段第2个发电单元的平均发电量,为某一年第2时段第5个发电单元的平均发电量:其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d发电单元的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
第五步,分别计算某一年3个时段所有发电单元的平均发电量,对第4步得到的某一年3个时段每个发电单元的平均发电量数据进行整理,剔除该某年3个时段每个发电单元的平均发电量的最大和最小值,计算该某年3个时段所有发电单元的平均发电量,具体如下:
1、分别筛选出某一年3个时段每个发电单元中平均发电量的最大值:
2、分别筛选出某一年3个时段每个发电单元中平均发电量的最小值:
3、分别计算某一年3个时段所有光伏组串的平均发电量:
其中,Eymdn_ave_max1为某一年第1时段每个发电单元中平均发电量的最大值;Eymdn_ave_max2为某一年第2时段每个发电单元中平均发电量的最大值;Eymdn_ave_max3为某一年第3时段每个发电单元中平均发电量的最大值;Eymdn_ave_min1为某一年第1时段每个发电单元中平均发电量的最小值;Eymdn_ave_min2为某一年第2时段每个发电单元中平均发电量的最小值;Eymdn_ave_min3为某一年第3时段每个发电单元中平均发电量的最小值;为某一年第1个时段所有光伏组串的平均发电量;为某一年第2个时段所有光伏组串的平均发电量;为某一年第3个时段所有光伏组串的平均发电量;其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元的光伏组串数,n∈[1,2,3……k],为整数。
第六步,计算某一年光伏电站的平均衰减量:
1、计算某年光伏电站的平均衰减量:将第1年3个时段光伏电站的光伏组串平均发电量,分别与第2年、第3年,直至某一年同期选定的3个时段光伏电站的光伏组串平均发电量进行差值计算,分别得到3个时段的第2年、第3年,直至某一年的衰减量,然后将某一年3个时段的发电衰减量求平均,得到某一年光伏电站的平均衰减量。计算方法如下:
如第2年3个时段光伏电站发电衰减量:
1)第2年第1时段光伏电站发电衰减量:
2)第2年第2时段光伏电站发电衰减量:
2)第2年第3时段光伏电站发电衰减量:
如第3年3个时段光伏电站发电衰减量:
1)第3年第1时段光伏电站发电衰减量:
2)第3年第2时段光伏电站发电衰减量:
3)第3年第3时段光伏电站发电衰减量:
某一年3个时段光伏电站发电衰减量:
1)某一年第1时段光伏电站发电衰减量:
2)某一年第2时段光伏电站发电衰减量:
3)某一年第3时段光伏电站发电衰减量:
4)将某一年光伏电站的3个时段的光伏电站发电衰减量求平均,得到第2、3、……、第y年光伏组串平均发电衰减量,计算方法如下:
1、第2年光伏电站平均衰减量:
2、第3年光伏电站平均衰减量:
3、某一年光伏电站平均衰减量:
其中,为第2年第1时段光伏电站发电衰减量;为第2年第2时段光伏电站发电衰减量;为第2年第3时段光伏电站发电衰减量;为第3年第1时段光伏电站发电衰减量;为第3年第2时段光伏电站发电衰减量;为第3年第3时段光伏电站发电衰减量;为某一年第1时段光伏电站发电衰减量;为某一年第2时段光伏电站发电衰减量;为某一年第3时段光伏电站发电衰减量;为第2年光伏电站平均衰减量;第3年光伏电站平均衰减量;第y年光伏电站平均衰减量。其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
第七步,估算光伏电站剩余电量:
1、将第2、3、……、y年光伏组串平均发电衰减量,建立以年为横轴,平均发电衰减量为纵轴连线,得到一条光伏组串平均发电衰减量函数曲线及对应函数式。依据光伏组串平均发电衰减量函数分别代入第y年,y∈[1,2,3…25]的整数,分别得到对应某一年的光伏组串平均发电衰减量,如光伏电站按25年限计算,
附图说明
图1光伏电站系统组成结构图;
图2光伏电站剩余电量估算流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示,边远地区离网光伏电站由数据管理终端、气象仪、变压器和h个发电单元组成。其中,变压器接入h个发电单元,每个发电单元由一台逆变器、多台汇流箱和k串光伏组串组成。k串光伏组串发电经汇流箱汇集,输出到逆变器输入端,经逆变器DC/AC逆变后接入变压器输出。数据管理终端实时采集气象仪、箱变测控和各个单元的逆变器、汇流箱数据的电压、电流、功率等数据。其中h∈[1,2,3…],为整数,k∈[1,2,3…],为整数。
本发明光伏电站的剩余性能评估方法步骤如下:
本发明假设线路损耗、逆变器效率不变,利用数据管理终端采集的数据对光伏电站剩余发电量进行评估。
第一步,分别对数据终端采集的每组光伏组串输出功率数据进行筛选,剔除以下情况的光伏组串输出功率值:每天日出前和日落后的光伏组串输出功率数据、光伏组串输出功率采集值大于等于理论功率值和逆变器故障情况下的光伏组串输出功率值,计算每天每组光伏组串发电量。光伏组串发电量为光伏组串输出功率与日照时间的乘积;
第二步,在经过第一步处理的每组光伏组串输出功率中将光伏电站工作之日起前12个月定义为第1年,选取这一年的光伏组串输出功率作为原始数据,将每年数据终端采集到的光伏组串输出功率数据按照第一步的方法进行筛选,将每月的30天分成三个时段,第一时段为1到10日,第二时段为11到20日,第三时段为21日到月末,分别计算每年每月每个发电单元3个时段光伏组串平均发电量;
第三步,选取某一年与光伏电站正常工作后前三个月内的任意包含3个时段的连续时间段,并选取同一发电单元中相邻发电正常的2串光伏组串,两组光伏组串数量相等、发电功率偏差不大于δ%;对其中一组光伏组串的表面进行清理及维护,分别计算两组光伏组串3个时段平均发电量,然后进行差值比较,计算出3个时段的光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3,其中δ_1为第一时段光伏组件遮挡值,δ_2为第二时段光伏组件遮挡值,δ_3为第三时段光伏组件遮挡值。依据3个时段的光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3对光伏电站中除了原始数据和进行清洁维护的光伏组串以外的其他所有时段的光伏组串平均发电量数据进行修正,得到某一年选定的3个时段每个发电单元平均发电量:
第四步,在经过第三步修正后的某一年某月3个时段光伏组串平均发电量中,剔除某一年某月3个时段光伏组串平均发电量的最大值和最小值,然后计算某一年同期-3个时段每个发电单元光伏组串平均发电量;
第五步,在经过第四步得到的某一年同期3个时段每个发电单元光伏组串平均发电量中,剔除每个发电单元平均发电量的最大值和最小值后,分别计算某一年同期-3个时段所有发电单元的平均发电量;
第六步,计算某一年光伏电站的平均衰减量:在经过第5步得到的某一年同期3个时段所有发电单元的平均发电量,筛选出第1年、第2年、第3年直至某一年同期3个时段,将第1年同期40天3个时段光伏电站的光伏组串平均发电量,分别与第2年、第3年直至某一年同期40天3个时段的光伏电站的光伏组串平均发电量进行差值计算,分别得到3个时段第2年、第3年,直至某一年的发电衰减量,然后将某一年3个时段的发电衰减量求平均,得到某一年同期-选定时段光伏电站的平均衰减量;
第七步,估算光伏电站剩余电量;
利用第2年、第3年、……、第y年光伏组串平均发电衰减量,建立光伏组串平均发电衰减量函数曲线及其对应函数式,并依据光伏组串平均发电衰减量函数、发电单元数h、光伏组串数k和某一年的光伏电站发电量,分别计算出某一年的光伏组串平均发电衰减量、光伏电站某一年的损失发电量,最终得到第y年光伏电站发电量,其中y为年,y∈[1,2,3…25],为整数。
具体评估方法如下:
第一步,对数据终端得到的光伏组串发电功率的数据进行整理,剔除无效的发电功率数据,计算每组光伏组串每天发电量,计算方法如下:
1)将数据库中每天光伏组串的发电功率数据进行筛选,剔除每天日出前和日落后的光伏组串发电功率数据,得到光伏组串输出功率,即;Ppv_n∈[tsun_down,tsun_up],其中Ppv_n为光伏组串输出功率,tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;
2)在光伏组件的面积、转换效率一定的条件下,光伏发电功率与辐照度成正比,由此将步骤1)筛选后的数据中剔除所有光伏组串输出功率Ppv_n值大于等于同一时刻的辐照度SIR对应的理论发电功率值,以及小于等于辐照度SIR对应的理论发电功率值与光伏遮挡系数的乘积,同时剔除光伏组串输出功率P(t)pv_n<0数据,得到光伏组串输出功率,即;P(t)pv_n∈{P|β·SIR·ηpv·Apv_n≤P≤SIR·ηpvApv_n∩P>0},其中tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率,n∈[1,2,3……k],为整数,k为光伏组串数量;ηpv为光伏组件发电转换效率;β为光伏组件遮挡系数;Apv_n为任意一串光伏组串面积;SIR为太阳平均辐照度;
3)将经步骤1)和步骤2)筛选后的数据,根据数据终端采集到的逆变器工作状态码信息State,剔除逆变器异常停机和待机时对应的光伏组串输出功率P(t)pv_n数据,得到光伏组串输出功率,即P(t)pv_n∈[State>0];其中P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率,n∈[1,2,3……k],为整数;State为逆变器工作状态码,State<0为逆变器故障状态;State=0为逆变器待机状态;State>0为逆变器正常工作状态;
4)计算光伏电站的每一串光伏组串每天发电量Epv_n。光伏发电量Epv_n等于光伏发电功率与日照发电时间的乘积,即Epv_n=P(t)pv_n×t。
其中,P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率;tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;State为逆变器工作状态码,State<0为逆变器故障状态,State=0为逆变器待机状态,State>0为逆变器正常工作状态;SIR为太阳平均辐照度;Apv_n为任意一串光伏组串面积;Epv_n为任意一串光伏组串发电量;n∈[1,2,3……k],为整数,k为光伏组串数量;ηpv为光伏组件发电转换效率;β为光伏组件遮挡系数;t为日照时间。
第二步,在经过第一步处理的每组光伏组串输出功率中,将光伏电站工作之日起前12个月定义为第1年,选取这一年的光伏组串输出功率作为原始数据,将某一年数据终端采集到的光伏组串输出功率数据按照第一步的方法进行筛选,然后按月分成三个时段,第1时段1到10日,第2时段11到20日,第3时段为21日到月末,并将3个时段光伏组串发电量分别求平均,获得每月3个时段的平均发电量为:为第一时段的光伏组串平均发电量,为第二时段的光伏组串平均发电量,为第三时段的光伏组串平均发电量,其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
如光伏电站工作之日起后三个月为5、6、7月,选取第2年第5、6、7月第2单元第5串光伏组串:
其中,为第2年5月份第2发电单元第5串光伏组串的第1时段1~10日的平均发电量值;为第2年5月份第2发电单元第5串光伏组串的第2时段11~20日的平均发电量值;为第2年5月份第2发电单元第5串光伏组串的第3时段21日到月末的平均发电量值;
为第2年6月份第2发电单元第5串光伏组串的第1时段1~10日的平均发电量值;为第2年6月份第2发电单元第5串光伏组串的第2时段11~20日的平均发电量值;为第2年6月份、第2发电单元第5串光伏组串的第3时段21日到月末的平均发电量值;
为第2年7月份第2发电单元第5串光伏组串的第1时段1~10日的平均发电量值;为第2年7月份第2发电单元第5光伏组串的第2时段11~20日的平均发电量值;为第2年7月份第2发电单元第5串光伏组串的第3时段21日到月末的平均发电量值;
第三步,计算某年3个时段光伏组串平均发电量:选取某一年与光伏电站开始工作之日起前三个月内的40天同期时间,并选取同一发电单元中相邻且发电正常的2组光伏组串,这两组光伏组串安装角度不变、组串数量相等、发电量偏差不大于δ%,选取其中一组光伏组串对光伏组件表面进行清理及维护,确保该组光伏组串在选定的连续时间段内进行的清洁,计算该两组光伏组串选定时间段内的的平均发电量,将当前清洁过的光伏组串输出的3个时段的发电量平均值与被选中的另一串光伏组串同期的3个时段发电量平均值进行差值计算,得到同期3个时段的光伏组件遮挡值,然后对第二步得到的3个时段的光伏组串平均发电量进行修正,得到每个发电单元中每串光伏组串的3个时段修正后的无遮挡的平均发电量,具体如下:
1、如光伏电站安装完成后正式投入使用的时间是6月7日,选则光伏电站正式工作后3个月内40天时间,为6月21日至7月30日;再选取某一年6月21日至7月30日的同期数据,并选取同一发电单元中相邻且发电正常的2组光伏组串,这两组光伏组串安装角度不变、组串数量相等、发电量偏差不大于δ%,确保对其中一组光伏组串进行清洁及维护,计算6月21日到月末为第3时段;计算该时段的光伏组串的平均发电量7月1日~10日为第一时段,计算该时段的光伏组串的平均发电量7月11日~20日为第1时段,计算该时段光伏组串的平均发电量其中下标中的c为当前选定时间段内被清洁的光伏组串,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
3、依据3个时段光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3,对某年中除了选定进行清洁维护的光伏组串以外的所有光伏组串的发电量进行修正,得到每个发电单元中每串光伏组串的3个时段修正后的无遮挡的平均发电量:
其中,为光伏组串无遮挡时第1时段平均发电量;为光伏组串无遮挡时第2时段平均发电量;为光伏组串无遮挡时第3时段平均发电量;为光伏组件清洁40天内对应的第1时段的平均发电量;为光伏组件清洁40天内对应的第2时段的平均发电量;为光伏组件清洁40天内对应的第3时段的平均发电量;其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,c为当前选定时间段内被清洁的光伏组串,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d发电单元的光伏组串数,n∈[1,2,3……k],为整数;δ_1为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第1时段光伏组串遮挡值;δ_2为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第2时段的光伏组串遮挡值;δ_3为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第3时段光伏组串遮挡值。
第四步,计算某一年同期选定3个时段每个发电单元平均发电量:在经过第三步修正后的某一年同期选定3个时段光伏组串平均发电量中,剔除某一年同期选定3个时段光伏组串平均发电量的最大值和最小值,然后分别计算某一年同期选定3个时段每个发电单元平均发电量。具体如下:
1、筛选出某一年某月某组光伏组串3个时段的平均发电量的最大值:
2、筛选出某一年某月某组光伏组串3个时段的平均发电量的最小值:
3、计算某一年3个时段每个发电单元平均发电量,如计算某一年第1时段1个发电单元的平均发电量,某一年第1时段第2个发电单元的平均发电量,某一年第2时段第5个发电单元的平均发电量:
1)某一年第1时段第1个发电单元的平均发电量:
2)某一年第1时段第2个发电单元的平均发电量:
3)某一年第2时段第5个发电单元的平均发电量
其中,Eymdn_min1为某一年某月某组光伏组串第1时段的平均发电量的最小值;Eymdn_min2为某一年某月某组光伏组串第2时段的平均发电量的最小值;Eymdn_min3为某一年某月某组光伏组串第3时段的平均发电量的最小值;Eymdn_max1为某一年某月某组光伏组串第1时段的平均发电量的最大值;Eymdn_max2为某一年某月某组光伏组串第2时段的平均发电量的最大值;Eymdn_max3为某一年某月某组光伏组串第3时段的平均发电量的最大值;为某一年第1时段第1个发电单元的平均发电量,为某一年第1时段第2个发电单元的平均发电量,为某一年第2时段第5个发电单元的平均发电量:其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d发电单元的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
第五步,分别计算某年3个时段所有发电单元的平均发电量,对第4步得到的该某年3个时段每个发电单元的平均发电量数据进行整理,剔除该某年3个时段每个发电单元的平均发电量的最大和最小值,计算该某年3个时段所有发电单元的平均发电量,具体如下:
1、分别筛选出某一年3个时段每个发电单元中平均发电量的最大值:
2、分别筛选出某一年3个时段每个发电单元中平均发电量的最小值:
3、分别计算某一年3个时段所有光伏组串的平均发电量:
其中,Eymdn_ave_max1为某一年第1时段每个发电单元中平均发电量的最大值;Eymdn_ave_max2为某一年第2时段每个发电单元中平均发电量的最大值;Eymdn_ave_max3为某一年第3时段每个发电单元中平均发电量的最大值;Eymdn_ave_min1为某一年第1时段每个发电单元中平均发电量的最小值;Eymdn_ave_min2为某一年第2时段每个发电单元中平均发电量的最小值;Eymdn_ave_min3为某一年第3时段每个发电单元中平均发电量的最小值;为某一年第1个时段所有光伏组串的平均发电量;为某一年第2个时段所有光伏组串的平均发电量;为某一年第3个时段所有光伏组串的平均发电量;其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元的光伏组串数,n∈[1,2,3……k],为整数。
第六步,计算某一年光伏电站的平均衰减量:
1、将第1年的3个时段光伏电站所有光伏组串平均发电量,分别与第2年、第3年直至某一年3个时段的光伏电站所有光伏组串平均发电量进行差值计算,得到第2、第3直至某一年3个时段光伏电站发电衰减量,然后将某一年3个时段的发电衰减量求平均,得到某一年光伏电站的平均衰减量。计算方法如下:
如第2年3个时段光伏电站发电衰减量:
1)第2年第1时段光伏电站发电衰减量:
2)第2年第2时段光伏电站发电衰减量:
2)第2年第3时段光伏电站发电衰减量:
如第3年3个时段光伏电站发电衰减量:
1)第3年第1时段光伏电站发电衰减量:
2)第3年第2时段光伏电站发电衰减量:
3)第3年第3时段光伏电站发电衰减量:
某一年3个时段光伏电站发电衰减量:
1)某一年第1时段光伏电站发电衰减量:
2)某一年第2时段光伏电站发电衰减量:
3)某一年第3时段光伏电站发电衰减量:
4)将某一年光伏电站的3个时段的光伏电站发电衰减量进行求平均,得到第2年、第3年、……、第y年光伏组串平均发电衰减量,计算方法如下:
1、第2年光伏电站平均衰减量:
2、第3年光伏电站平均衰减量:
3、某一年光伏电站平均衰减量:
其中,为第2年第1时段光伏电站发电衰减量;为第2年第2时段光伏电站发电衰减量;为第2年第3时段光伏电站发电衰减量;为第3年第1时段光伏电站发电衰减量;为第3年第2时段光伏电站发电衰减量;为第3年第3时段光伏电站发电衰减量;为某一年第1时段光伏电站发电衰减量;为某一年第2时段光伏电站发电衰减量;为某一年第3时段光伏电站发电衰减量;为第2年光伏电站平均衰减量;第3年光伏电站平均衰减量;第y年光伏电站平均衰减量。其中下标中的y为年y∈[1,2,3…25],为整数,m为月m∈[1,2,3……12],为整数,d为发电单元d∈[1,2,3……h],为整数,n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k],为整数。
第七步,估算光伏电站剩余电量:
1、将第2年、第3年、……、第y年光伏组串平均发电衰减量,建立以年为横轴,平均发电衰减量为纵轴连线,得到一条光伏组串平均发电衰减量函数曲线及对应函数式。依据光伏组串平均发电衰减量函数分别代入第y年,y∈[1,2,3…25],为整数,分别得到对应某一年的光伏组串平均发电衰减量,如光伏电站按25年限计算,
Claims (6)
1.一种离网光伏电站的剩余性能评估方法,其特征在于:所述方法假设线路损耗、逆变器效率不变,利用数据管理终端采集的数据对光伏电站剩余发电量进行评估;
第一步,分别对数据终端采集的每组光伏组串输出功率数据进行筛选,剔除以下情况的光伏组串输出功率值:每天日出前和日落后的光伏组串输出功率数据、光伏组串输出功率采集值大于等于理论功率值和逆变器故障情况下的光伏组串输出功率值,计算每天每组光伏组串发电量;光伏组串发电量为光伏组串输出功率与日照时间的乘积;
第二步,在经过第一步处理的每组光伏组串输出功率中,将光伏电站工作之日起前12个月定义为第1年,选取这一年的光伏组串输出功率作为原始数据,将每年数据终端采集到的光伏组串输出功率数据按照第一步的方法进行筛选;按月分成三个时段,第一时段为1到10日,第二时段为11到20日,第三时段为21日到月末,分别计算每年每月每个发电单元3个时段光伏组串平均发电量;
第三步,选取某一年与光伏电站正常工作后前三个月内包含3个时段的连续时间段,并选取同一发电单元中相邻的发电正常的2组光伏组串,两组光伏组串数量相等、发电功率偏差不大于δ%;对其中一组光伏组串的表面进行清理及维护;分别计算两组光伏组串3个时段平均发电量,然后进行差值比较,计算出3个时段的光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3,其中δ_1为第1时段光伏组件遮挡值,δ_2为第2时段光伏组件遮挡值,δ_3为第3时段光伏组件遮挡值;依据3个时段的光伏组件遮挡值δ_1、δ_2、δ_3对光伏电站中除了原始数据和进行清洁维护的光伏组串以外的其他所有时段的光伏组串平均发电量数据进行修正,得到某一年3个时段每个发电单元平均发电量;
第四步,在经过第三步修正后的某一年某月3个时段光伏组串平均发电量中,剔除某一年某月3个时段光伏组串平均发电量的最大值和最小值,然后计算某一年同期3个时段每个发电单元光伏组串平均发电量;
第五步,在第四步得到的某一年同期3个时段每个发电单元光伏组串平均发电量中,剔除每个发电单元平均发电量的最大值和最小值后,分别计算某一年同期3个时段所有发电单元的平均发电量;
第六步,计算某一年光伏电站的平均衰减量:将第1年的3个时段光伏电站的光伏组串平均发电量,分别与第2年、第3年直至某一年的3个时段的光伏电站的光伏组串平均发电量进行差值计算,分别得到3个时段第2年、第3年,直至某一年的发电衰减量,然后将某一年3个时段的发电衰减量求平均,得到某一年同期光伏电站的平均衰减量;
第七步,估算光伏电站剩余电量:利用第2、3、……、y年光伏组串平均发电衰减量,建立光伏组串平均发电衰减量函数曲线及其对应函数式,并依据光伏组串平均发电衰减量函数、发电单元数h、光伏组串数k和某一年的光伏电站发电量,分别计算出某一年的光伏组串平均发电衰减量、光伏电站某一年的损失发电量,最终得到第y年光伏电站发电量,其中y为年,y∈[1,2,3…25],为整数。
2.根据权利要求1所述的离网光伏电站的剩余性能评估方法,其特征在于:所述的第一步中,分别对数据终端采集的每组光伏组串输出发电功率数据进行整理,剔除无效的发电功率数据,计算每天每组光伏组串发电量,计算方法如下:
1)将数据库中每天光伏组串的发电功率数据进行筛选,剔除每天日出前和日落后的光伏组串发电功率数据,得到光伏组串输出功率,即;P(t)pv_n∈[tsun_down,tsun_up],其中P(t)pv_n为光伏组串输出功率,tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;
2)在光伏组件的面积、转换效率一定的条件下,光伏发电功率与辐照度成正比,由此将步骤1)筛选后的数据中剔除所有光伏组串输出功率Ppv_n值大于等于同一时刻的辐照度SIR对应的理论发电功率值,以及小于等于辐照度SIR对应的理论发电功率值与光伏遮挡系数的乘积,得到光伏组串输出功率,即;P(t)pv_n∈{P|β·SIR·ηpv·Apv_n≤P≤SIR·ηpvApv_n},其中tsun_up为太阳升起时间;tsun_down为太阳落山时间;P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率,n∈[1,2,3……k],k为光伏组串数量;ηpv为光伏组件发电转换效率;β为光伏组件遮挡系数;Apv_n为任意一串光伏组串面积;SIR为太阳平均辐照度;
3)将经步骤1)和步骤2)筛选后的数据,根据数据终端采集到的逆变器工作状态码信息State,剔除逆变器异常停机和待机时对应的光伏组串输出功率数据,得到光伏组串输出功率,即P(t)pv_n∈{P|β·SIR·ηpv·Apv_n≤P≤SIR·ηpvApv_n}∩[State>0];其中P(t)pv_n为任意一串光伏组串输出功率,n∈[1,2,3……k];State为逆变器工作状态码,State<0为逆变器故障状态;State=0为逆变器待机状态;State>0为逆变器正常工作状态;
4)由于光伏发电量Epv_n等于光伏发电功率与日照发电时间的乘积,即Epv_n=P(t)pv_n×t,计算光伏电站的每一串光伏组串每天发电量Epv_n。
3.根据权利要求1所述的离网光伏电站的剩余性能评估方法,其特征在于:所述的第二步中,在经过第一步处理的每组光伏组串输出功率中,将光伏电站工作之日起前12个月定义为第1年,选取这一年的光伏组串输出功率作为原始数据,将每年数据终端采集到的光伏组串输出功率数据按照第一步的方法进行筛选,然后按月分成三个时段,第一时段1到10日,第二时段11到20日,第三时段为21日到月末,并将3个时段光伏组串发电量分别求平均,获得每月3个时段的平均发电量为:为第一时段的光伏组串平均发电量,为第二时段的光伏组串平均发电量,为第三时段的光伏组串平均发电量,其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],d为发电单元,d∈[1,2,3……h],n为d单元下的光伏组串数n∈[1,2,3……k]。
4.根据权利要求1所述的离网光伏电站的剩余性能评估方法,其特征在于:所述第三步计算某一年3个时段光伏组串平均发电量的方法为:选取某一年与光伏电站开始工作之日起前三个月内同期任意包含3个时段的连续时间段,并选取同一发电单元中相邻且发电正常的2组光伏组串,这两组光伏组串安装角度不变、组串数量相等、发电量偏差不大于δ%;选取其中一组光伏组串对其光伏组件表面进行清理及维护,确保该组光伏组串在选定的时间段内进行了连续清洁,计算该两组光伏组串3个时段的平均发电量,将当前清洁过的光伏组串输出的3个时段的发电量平均值与被选中的另一串光伏组串同期的3个时段发电量平均值进行差值计算,得到同期3个时段的光伏组件遮挡值,即然后对第二步得到的3时段的光伏组串平均发电量进行修正,选定的进行清洁维护的光伏组串除外,得到每个发电单元中每串光伏组串同期3个时段修正后的无遮挡的平均发电量:
其中,为光伏组串无遮挡时第1时段平均发电量;为光伏组串无遮挡时第2时段平均发电量;为光伏组串无遮挡时第3时段平均发电量;为进行清洁光伏组串对应的第1时段的平均发电量;为进行清洁光伏组串对应的第2时段的平均发电量;为进行清洁光伏组串对应的第3时段的平均发电量;其中下标中的y为年,y∈[1,2,3…25],为整数,m为月,m∈[1,2,3……12],c为当前3个时段被清洁的光伏组串,d为发电单元,d∈[1,2,3……h],n为d发电单元的光伏组串数,n∈[1,2,3……k];δ_1为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第1时段光伏组串遮挡值;δ_2为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第2时段的光伏组串遮挡值;δ_3为进行清洁光伏组串选定时间段内对应的第3时段光伏组串遮挡值。
5.根据权利要求1所述的离网光伏电站的剩余性能评估方法,其特征在于:所述的第六步,计算某一年光伏电站的平均衰减量的方法为:将第1年的选定的3个时段光伏电站的光伏组串平均发电量,分别与第2年、第3年直至某一年的同期选定的3个时段的光伏电站的光伏组串平均发电量进行差值计算,分别得到3个时段第2年、第3年,直至某一年的衰减量,然后将某一年同期选定的3个时段的发电衰减量求平均,得到某一年同期选定时段光伏电站的平均衰减量。
6.根据权利要求1所述的离网光伏电站的剩余性能评估方法,其特征在于:所述第七步估算光伏电站剩余电量的方法如下:
(1)将第2、3、……、y年光伏组串平均发电衰减量,建立以年为横轴,平均发电衰减量为纵轴连线,得到一条光伏组串平均发电衰减量函数曲线及对应函数式;依据光伏组串平均发电衰减量函数分别代入第y年,得到对应某一年的光伏组串平均发电衰减量,y∈[1,2,3…25],为整数;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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