CN114825638A - 新能源发电监控方法、系统及终端 - Google Patents

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CN114825638A CN202210607717.7A CN202210607717A CN114825638A CN 114825638 A CN114825638 A CN 114825638A CN 202210607717 A CN202210607717 A CN 202210607717A CN 114825638 A CN114825638 A CN 114825638A
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Abstract

本发明涉及新能源发电技术领域，具体提供一种新能源发电监控方法、系统及终端，包括：根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。本发明能够有效监控新能源发电情况，及时对发电异常的设备进行排查。

Description

新能源发电监控方法、系统及终端
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种新能源发电监控方法、系统及终端。
背景技术
新能源发电是清洁能源的重要发展。其中光伏发电是新能源发电的重要组成部分。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
但是新能源发电存在不稳定性，发电波动性较大。因此对新能源发电的异常监控就成为技术难点。
发明内容
针对现有技术无法对新能源发电的异常进行监控，本发明提供一种新能源发电监控方法、系统及终端，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种新能源发电监控方法，包括：
根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；
采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；
根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；
根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
进一步的，根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据，包括：
根据辖区内光伏发电设备安装片区的纬度、海拔、平均湿度和平均温度对光伏发电设备安装片区进行分类，并将同类光伏发电设备安装片区划分至同一监测区域。
进一步的，采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据，包括：
为监测区域分配虚拟IP区段；
根据光伏逆变器所属监测区域从相应虚拟IP区段内随机为光伏逆变器分配虚拟IP；
基于光伏逆变器的虚拟IP通过Modbus协议获取光伏逆变器的运行数据，所属运行数据包括发电量。
进一步的，根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据，包括：
预先为各监测区域构建辐照换算模型；
将监测区域的气象数据输入值相应辐照换算模型，得到辐照范围，所述气象数据包括卫星获取的温度、湿度和辐射度。
进一步的，为各监测区域构建辐照换算模型的方法包括：
收集监测区域的历史气象数据，并通过辐照表收集监测区域在同时段的不同斜度下的辐照数据；
将辐照数据整理为由最大辐照度和最小辐照度构成的辐照范围；
将同时段监测区域的历史气象数据和相应的辐照范围保存至训练集；
利用所述训练集对预先构建的神经网络模型进行训练，得到训练好的辐照换算模型；
用监测区域的地理因素标记所述辐照换算模型。
第二方面，本发明提供一种新能源发电监控系统，包括：
区域划分单元，用于根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；
实际采集单元，用于采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；
数据转换单元，用于根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；
发电监控单元，用于根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
进一步的，所述区域划分单元包括：
区域划分模块，用于根据辖区内光伏发电设备安装片区的纬度、海拔、平均湿度和平均温度对光伏发电设备安装片区进行分类，并将同类光伏发电设备安装片区划分至同一监测区域。
进一步的，所述实际采集单元包括：
区段分配模块，用于为监测区域分配虚拟IP区段；
IP分配模块，用于根据光伏逆变器所属监测区域从相应虚拟IP区段内随机为光伏逆变器分配虚拟IP；
数据获取模块，用于基于光伏逆变器的虚拟IP通过Modbus协议获取光伏逆变器的运行数据，所属运行数据包括发电量。
第三方面，提供一种终端，包括：
处理器、存储器，其中，
该存储器用于存储计算机程序，
该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。
第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的新能源发电监控方法、系统及终端，通过构建辐照换算模型，利用辐照换算模型将气象数据转换为辐照数据，然后基于辐照数据生成理论发电数据，通过比对理论发电数据与从光伏逆变器采集的实际发电数据的一致性来监测发电是否存在异常。本发明能够有效监控新能源发电情况，及时对发电异常的设备进行排查。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种新能源发电监控系统。
如图1所示，该方法包括：
步骤110，根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；
步骤120，采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；
步骤130，根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；
步骤140，根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明新能源发电监控方法的原理，结合实施例中对新能源发电进行监控的过程，对本发明提供的新能源发电监控方法做进一步的描述。
具体的，所述新能源发电监控方法包括：
S1、根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据。
根据辖区内光伏发电设备安装片区的纬度、海拔、平均湿度和平均温度对光伏发电设备安装片区进行分类，并将同类光伏发电设备安装片区划分至同一监测区域。
具体的，将纬度一致、海拔相差不到10m、年平均湿度和年平均温度相差均不到设定阈值的片区分为同类。
S2、采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据。
对光伏逆变器的监控采用在光伏逆变器上插接逆变器监控棒的方式。现有的通过逆变器监控棒收集光伏逆变器运行数据的方法大多是采用Modbus通信协议，而该种通信协议具有一定的局限性，即绝大部分光伏逆变器只有一路Modbus总线接口，使得逆变器监控棒和电网调控中心的数据采集作为两个主机节点时，不能同时接在逆变器上进行通讯。因此需要为光伏逆变器一端配置虚拟IP，通过虚拟IP与实际IP转换的方式进行通信。
本发明先为各监测区域划分虚拟IP区段，再从区段中为监测区域下的光伏逆变器随机分配虚拟IP，既可以保证虚拟IP的唯一性，又可以在接收到虚拟IP上传的运行数据时快速定位光伏逆变器身份，即通过虚拟IP所属区段确定其所属监测区域，然后进一步从监测区域的IP表中定位虚拟IP的身份信息。此外，还需从光伏逆变器运行数据中提取实际发电量。
S3、根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据。
预先为各监测区域构建辐照换算模型；将监测区域的气象数据输入值相应辐照换算模型，得到辐照范围，所述气象数据包括卫星获取的温度、湿度和辐射度。为各监测区域构建辐照换算模型的方法包括：收集监测区域的历史气象数据，并通过辐照表收集监测区域在同时段的不同斜度下的辐照数据；将辐照数据整理为由最大辐照度和最小辐照度构成的辐照范围；将同时段监测区域的历史气象数据和相应的辐照范围保存至训练集；利用所述训练集对预先构建的神经网络模型进行训练，得到训练好的辐照换算模型；用监测区域的地理因素标记所述辐照换算模型。
具体的，辐照表是将太阳辐射能转换成电信号的传感器，用于检测太阳的辐照强度，即辐照度，与专门开发的数据采集器配套使用。在本实施方式中为了提高数据精度，采用高精度辐照表。分别利用辐照表采集各监测区域的实际辐照度，且在采集实际辐照度时需要采集不同斜度平面的辐照度，从而得到一个包括最大辐照度和最小辐照度的辐照范围。
收集各监测区域的监测时段内的气象数据和对应的辐照范围，例如监测时段1个月，每天隔2h采集一次气象数据和辐照范围，将气象数据和辐照范围对应起来得到数据序列。其中气象数据通过气象卫星获得。将得到的数据序列存储至训练集，对神经网络模型进行训练。本实施方式中神经网络模型指长短期记忆神经元(Long short term memorycells)，LSTM是一个逻辑回路，其设计受到了计算机内存单元设计的启发。与只存储两个状态的循环神经元相比，LSTM可以存储四个状态：输出值的当前和先前值，记忆神经元状态的当前值和先前值。它们都有三个门：输入门，输出门，遗忘门，同时，它们也还有常规的输入。将训练完成的神经网络模型标记上训练集数据所属监测区域的地理因素。
分别为不同监测区域构建神经网络模型是由于不同监测区域的训练集不同，因此采用相同的模型会导致误差较大。
将步骤S1中采集的监测区域的气象数据分别输入至相应的辐照换算模型中，即可得到各监测区域的辐照范围，即最大辐照度和最小辐照度。
S4、根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
预先存储各光伏逆变器所连接的光伏发电设备的发电参数，该发电参数指将辐照度转换为电能的效率。根据光伏逆变器所连接的光伏发电设备的发电参数和光伏逆变器所属监测区域的辐照范围计算理论发电量。由于由于辐照范围有最大辐照度和最小辐照度，因此计算得到的理论发电量也是最大理论发电量和最小理论发电量。
然后将该理论发电量与从光伏逆变器采集的实际发电量进行一致性比对，若实际发电量在最大理论发电量和最小理论发电量之间，则说明该光伏逆变器及所连接的光伏发电设备正常；若实际发电量不在最大理论发电量和最小理论发电量之间，则说明该光伏逆变器或所连接的光伏发电设备异常。
如图2所示，该系统200包括：
区域划分单元210，用于根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；
实际采集单元220，用于采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；
数据转换单元230，用于根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；
发电监控单元240，用于根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
可选地，作为本发明一个实施例，所述区域划分单元包括：
区域划分模块，用于根据辖区内光伏发电设备安装片区的纬度、海拔、平均湿度和平均温度对光伏发电设备安装片区进行分类，并将同类光伏发电设备安装片区划分至同一监测区域。
可选地，作为本发明一个实施例，所述实际采集单元包括：
区段分配模块，用于为监测区域分配虚拟IP区段；
IP分配模块，用于根据光伏逆变器所属监测区域从相应虚拟IP区段内随机为光伏逆变器分配虚拟IP；
数据获取模块，用于基于光伏逆变器的虚拟IP通过Modbus协议获取光伏逆变器的运行数据，所属运行数据包括发电量。
图3为本发明实施例提供的一种终端300的结构示意图，该终端300可以用于执行本发明实施例提供的新能源发电监控方法。
其中，该终端300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
因此，本发明通过构建辐照换算模型，利用辐照换算模型将气象数据转换为辐照数据，然后基于辐照数据生成理论发电数据，通过比对理论发电数据与从光伏逆变器采集的实际发电数据的一致性来监测发电是否存在异常。本发明能够有效监控新能源发电情况，及时对发电异常的设备进行排查，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种新能源发电监控方法，其特征在于，包括：
根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；
采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；
根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；
根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据，包括：
根据辖区内光伏发电设备安装片区的纬度、海拔、平均湿度和平均温度对光伏发电设备安装片区进行分类，并将同类光伏发电设备安装片区划分至同一监测区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据，包括：
为监测区域分配虚拟IP区段；
根据光伏逆变器所属监测区域从相应虚拟IP区段内随机为光伏逆变器分配虚拟IP；
基于光伏逆变器的虚拟IP通过Modbus协议获取光伏逆变器的运行数据，所属运行数据包括发电量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据，包括：
预先为各监测区域构建辐照换算模型；
将监测区域的气象数据输入值相应辐照换算模型，得到辐照范围，所述气象数据包括卫星获取的温度、湿度和辐射度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为各监测区域构建辐照换算模型的方法包括：
收集监测区域的历史气象数据，并通过辐照表收集监测区域在同时段的不同斜度下的辐照数据；
将辐照数据整理为由最大辐照度和最小辐照度构成的辐照范围；
将同时段监测区域的历史气象数据和相应的辐照范围保存至训练集；
利用所述训练集对预先构建的神经网络模型进行训练，得到训练好的辐照换算模型；
用监测区域的地理因素标记所述辐照换算模型。
6.一种新能源发电监控系统，其特征在于，包括：
区域划分单元，用于根据地理因素将辖区划分为多个监测区域，获取监测区域的气象数据；
实际采集单元，用于采集辖区内各监测区域内的光伏逆变器的运行数据；
数据转换单元，用于根据监测区域的地理因素调用相应的辐照换算模型，利用所述辐照换算模型将监测区域的气象数据转换为辐照数据；
发电监控单元，用于根据所述辐照数据和光伏发电设备参数生成理论发电数据，比对理论发电数据与同一监测区域的光伏逆变器运行数据的一致性，若两者不一致则生成告警提示。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述区域划分单元包括：
区域划分模块，用于根据辖区内光伏发电设备安装片区的纬度、海拔、平均湿度和平均温度对光伏发电设备安装片区进行分类，并将同类光伏发电设备安装片区划分至同一监测区域。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述实际采集单元包括：
区段分配模块，用于为监测区域分配虚拟IP区段；
IP分配模块，用于根据光伏逆变器所属监测区域从相应虚拟IP区段内随机为光伏逆变器分配虚拟IP；
数据获取模块，用于基于光伏逆变器的虚拟IP通过Modbus协议获取光伏逆变器的运行数据，所属运行数据包括发电量。
9.一种终端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器的执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-5任一项所述的方法。
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