CN116029703B - 一种分布式光伏清洁周期确定方法、系统、介质及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种分布式光伏清洁周期确定方法、系统、介质及设备，属于分布式光伏运行维护技术领域，对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率；根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量；对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。仅通过光伏阵列的输出功率，就能实现对光伏阵列清洗周期的准确更新。

Description

一种分布式光伏清洁周期确定方法、系统、介质及设备
技术领域
本发明涉及分布式光伏运行维护技术领域，尤其涉及一种分布式光伏清洁周期确定方法、系统、介质及设备。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
分布式光伏阵列系统包括多个光伏阵列。光伏阵列积灰问题严重影响分布式光伏系统发电量和光伏阵列寿命，使得拥有者利益受损。分布式光伏系统暴露在户外，积灰现象严重，需要定期对光伏阵列进行清洗，以保证光伏阵列的正常运行。
当前光伏阵列的清洁周期的方法主要为三种：（一）通过所在地区历年实际发电量与理想发电量的数据，结合当地清洗成本，制定固定的清洁周期。该方案的优势是不需要复杂的计算，只需提供一个大概的清洗周期。但缺点也十分明显，由于不考虑实际积灰情况，可能出现光伏阵列积灰十分严重但由于没有达到清洁周期所有没有开展及时的清洁，或者由于下雨等天气因素导致光伏阵列积灰并不严重但达到清洁周期进而开展了清洁。这两种情况都导致了所有者利益受损。（二）通过建立光伏系统空气动力学模型，结合PM2.5等气象数据，实时拟合光伏阵列积灰情况。这一方法的优势是能够及时准确得到光伏阵列积灰情况，进而确定清洗时间，使得所有者受益最大。但这一方法需要建立复杂的空气动力学模型和实时的气象数据，不利于实际应用。（三）在光伏系统内增加摄像机，对光伏阵列进行拍摄，在通过图像识别确定光伏阵列积灰程度，进而确定清洗时间。该方法虽然可以获取准确清洁时间，但需要额外设备的投入，对于容量小和发电效益不高的分布式光伏阵列所有者来说是一笔不可忽视的投资。
故发明人认为，现有的确定光伏阵列清洁周期的方法，均不能在无外部设备或外部数据输入的情况下，根据积灰情况对清洁周期进行更新。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种分布式光伏清洁周期确定方法、系统、介质及设备，仅通过获取光伏阵列运行过程中的输出功率，就可以实现对光伏阵列清洁周期的更新，无需增加额外设备或气象数据等。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，提出了一种分布式光伏清洁周期确定方法，包括：
对分布式光伏阵列系统进行组划分，每组中均包含多个光伏阵列；
对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率；
根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量；
对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
第二方面，提出了一种分布式光伏清洁周期确定系统，包括：
光伏阵列组划分模块，用于对分布式光伏阵列系统进行组划分，每组中均包含多个光伏阵列；
输出功率获取模块，用于对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率；
光伏阵列相对发电量获取模块，用于根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量；
新的清洗周期确定模块，用于对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种分布式光伏清洁周期确定方法所述的步骤。
第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种分布式光伏清洁周期确定方法所述的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明仅通过获取光伏阵列运行过程中的输出功率，就可以实现对光伏阵列清洁周期的更新，无需复杂建模计算，也不需要气象数据，降低了成本和操作复杂性。
2、本发明根据分布式光伏阵列的输出功率对清洁周期开展循环滚动更新，更新后的清洁周期能够平衡清洁成本与发电效益，提高用户收益。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为实施例1公开方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
在该实施例中，公开了一种分布式光伏清洁周期确定方法，如图1所示，包括：
S1：对分布式光伏阵列系统进行组划分，每组中均包含多个光伏阵列。
分布式光伏阵列系统包括多个光伏阵列，为了确保每个光伏阵列清洁周期确定的准确性，对分布式光伏阵列系统随机进行组划分，每一组中均包含多个光伏阵列。
S2：对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率。
在分布式光伏阵列系统运行过程中，对于每一组光伏阵列，均根据光伏阵列的输出功率，确定该光伏阵列新的清洗周期。
且在光伏阵列运行之前，为每一组光伏阵列列设置初始清洗周期，到达初始清洗周期时，从该组光伏阵列中，选择任意一个光伏阵列进行清洗，且初始清洗周期作为未清洗光伏阵列的当前清洗周期，确定新的清洗周期。
在具体实施时，通过经验数据或历史数据确定初始清洗周期。经验数据或历史数据可以由当地其他光伏场站提供。当获取到一年的历史数据时，可通过清洗成本与电量损失相等，采用式（1）获得初始清洁周期：
Figure SMS_1
（1）
式中，T ini表示初始清洁周期，Cost表示单次清洗成本，L power为每度电的收益，τ i表示光伏阵列第i天所覆盖灰尘的透光率，W n表示第n天的理想发电量。上式表示在初始清洗周期情况下清洗成本与电量损失相等。
第n天的理想发电量W n，可以通过式（2）计算获得：
Figure SMS_2
（2）
式中，η表示光伏阵列光电转化效率，A表示光伏阵列有效照射面积。I n(t)表示第n天辐照度的时间函数，start和end分别是与光伏阵列直接相连的逆变器启停时间，t表示时间。
当初始清洗周期，不能通过经验数据或历史数据确定时，可以设定初始清洗周期为30天或其他天数。
S3：根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量。
为了保证未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量计算的准确性，对于每组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗，并在对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后，获取该组中所有光伏阵列在多个设定时刻的输出功率。根据每个时刻的输出功率，确定每个时刻未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，进而根据所有时刻未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，计算获得未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量。
确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量的具体过程为：
S31：根据每个光伏阵列在每个设定时刻的输出功率，通过式（3）确定每个时刻每个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，其中，每个时刻未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为：未清洗光伏阵列在设定时刻的发电量占比与已清洗光伏阵列在设定时刻的发电量占比的比值；光伏阵列在设定时刻的发电量占比为，该光伏阵列在初始清洁状态下设定时刻的输出功率与该光伏阵列在对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后设定时刻的输出功率的比值。
Figure SMS_3
（3）
式中，P i_T_t%表示对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后，在设定时刻t，未清洗光伏阵列i与已清洗光伏阵列的相对发电量，
Figure SMS_4
为未清洗光伏阵列在设定时刻t的发电量占比，Pi_T_t_act表示对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后，未清洗光伏阵列i在设定时刻t的输出功率，P i_ini_t_act表示未清洗光伏阵列i在初始清洁状态下设定时刻t的输出功率，/>
Figure SMS_5
为已清洗光伏阵列在设定时刻t的发电量占比，P 1_T_t_act表示对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后，该已清洗光伏阵列在设定时刻t的输出功率，P 1_ini_t_act表示已清洗光伏阵列在初始清洁状态下设定时刻t的输出功率。
通过记录每组光伏阵列中所有光伏阵列均处于清洁状态时设定时刻t的输出功率，为每个光伏阵列在初始清洁状态下设定时刻t的输出功率。
光伏阵列在设定时刻t的输出功率通过逆变器自带的采样模块获得，采样模块采集光伏阵列的输出电压与输出电流数据，将输出电压与输出电流相乘，获得光伏阵列的输出功率。
S32：对于每个未清洗光伏阵列，通过式（4）对所有设定时刻该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量求平均，获得每个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量。
Figure SMS_6
（4）
式中，
Figure SMS_7
表示未清洗光伏阵列i与已清洗光伏阵列的相对发电量，N是设定时刻的数量。
S4：对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
本实施例分布阵列在短期内每日积灰量相同，未清洗光伏阵列还通过每日功率下降比例确定清洗后D天的相对发电量
Figure SMS_8
，为：
Figure SMS_9
（5）
其中，τ表示覆盖灰尘导致的每日功率下降比例，D表示该未清洗光伏阵列距离上次清洗后的天数。
根据S3获得的未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，等于该未清洗光伏阵列通过每日功率下降比例确定的到达当前清洗周期时的相对发电量，及该未清洗光伏阵列通过每日功率下降比例确定的到达新的清洗周期时的相对发电量等于该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值，基于式（5）构建式（6）：
Figure SMS_10
Figure SMS_11
（6）
式中，
Figure SMS_12
表示未清洗光伏阵列i的清洗功率阈值，T d表示未清洗光伏阵列i的当前清洗周期，T i表示未清洗光伏阵列i新的清洗周期，对式（6）求解，获得清洗周期更新模型为式（7）：
Figure SMS_13
（7）
本实施例通过清洗成本和发电量损失，确定光伏阵列的清洗功率阈值。具体的：根据清洗成本与发电量损失相等，确定光伏阵列的清洗次数M；选取最小的清洗次数M，计算确定光伏阵列的清洗功率阈值
Figure SMS_14
，如式（8）所示。
Figure SMS_15
（8）
上式中，M是一年内的清洗次数，Cost表示单次清洗成本，L power为每度电的收益，τ i表示覆盖灰尘导致的第i天功率下降比例，W n表示第n天的理想发电量，T 1至T M表示第1至第M次清洗周期。
本实施例将S3获取的未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，及该未清洗光伏阵列的当前清洗周期，代入公式（7）中，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
当未清洗光伏阵列确定新的清洗周期后，对未清洗光伏阵列的清洗周期进行更新，使未清洗光伏阵列执行新的清洗周期，在一组光伏阵列中，在未清洗光伏阵列更新清洗周期后，有一个光伏阵列的清洗周期到达时，对该光伏阵列进行清洗，对未清洗的光伏阵列执行步骤S2-S4，通过当前清洗周期和未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，确定新的清洗周期。
本实施例公开方法对分布式光伏材质、容量、排列方式、运行年限无特定要求，具有极强的普适性。
不同于固定清洁周期的方案，本实施例清洁周期的计算根据分布式光伏阵列的输出功率开展循环滚动更新。清洁周期能够平衡清洁成本与发电效益，提高用户收益。
不同于基于模型的清洁周期计算方法，本实施例无需复杂建模计算，也不需要气象数据，仅需要区域内分布式光伏运行数据就可以得到清洁周期，大大降低了操作复杂性。
不同于基于图像识别的清洁周期计算方法，本实施例无需增加任何额外的设备，仅通过原有系统中的部件就可以实现，降低了成本。
实施例2
在该实施例中，公开了一种分布式光伏清洁周期确定系统，包括：
光伏阵列组划分模块，用于对分布式光伏阵列系统进行组划分，每组中均包含多个光伏阵列；
输出功率获取模块，用于对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率；
光伏阵列相对发电量获取模块，用于根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量；
新的清洗周期确定模块，用于对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
实施例3
在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种分布式光伏清洁周期确定方法所述的步骤。
实施例4
在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种分布式光伏清洁周期确定方法所述的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分布式光伏清洁周期确定方法，其特征在于，包括：
对分布式光伏阵列系统进行组划分，每组中均包含多个光伏阵列；
对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率；
根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，其中，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量的过程为：获取所有光伏阵列多个设定时刻的输出功率；根据每个光伏阵列在每个设定时刻的输出功率，确定每个设定时刻每个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，设定时刻未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为：未清洗光伏阵列在设定时刻的发电量占比与已清洗光伏阵列在设定时刻的发电量占比的比值；光伏阵列在设定时刻的发电量占比为，该光伏阵列在初始清洁状态下设定时刻的输出功率与该光伏阵列在对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后设定时刻的输出功率的比值；对于每个未清洗光伏阵列，对所有设定时刻该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量求平均，获得每个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量；
对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
2.如权利要求1所述的一种分布式光伏清洁周期确定方法，其特征在于，通过清洗成本和发电量损失确定光伏阵列的清洗功率阈值。
3.如权利要求2所述的一种分布式光伏清洁周期确定方法，其特征在于，根据清洗成本与发电量损失相等，确定光伏阵列的清洗次数；
选取最小的清洗次数，计算确定光伏阵列的清洗功率阈值。
4.如权利要求1所述的一种分布式光伏清洁周期确定方法，其特征在于，当未清洗光伏阵列确定新的清洗周期后，未清洗光伏阵列执行新的清洗周期。
5.如权利要求1所述的一种分布式光伏清洁周期确定方法，其特征在于，为每一组光伏阵列设置初始清洗周期，到达初始清洗周期时，从该组光伏阵列中，选择任意一个光伏阵列进行清洗，且初始清洗周期作为未清洗光伏阵列的当前清洗周期，确定新的清洗周期。
6.一种分布式光伏清洁周期确定系统，其特征在于，包括：
光伏阵列组划分模块，用于对分布式光伏阵列系统进行组划分，每组中均包含多个光伏阵列；
输出功率获取模块，用于对于每一组光伏阵列，当其中一个光伏阵列到达清洗周期时，对该光伏阵列进行清洗，并获取该光伏阵列清洗后，所有光伏阵列在设定时刻的输出功率；
光伏阵列相对发电量获取模块，用于根据所有光伏阵列在设定时刻的输出功率，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，其中，确定每一个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量的过程为：获取所有光伏阵列多个设定时刻的输出功率；根据每个光伏阵列在每个设定时刻的输出功率，确定每个设定时刻每个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量，设定时刻未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为：未清洗光伏阵列在设定时刻的发电量占比与已清洗光伏阵列在设定时刻的发电量占比的比值；光伏阵列在设定时刻的发电量占比为，该光伏阵列在初始清洁状态下设定时刻的输出功率与该光伏阵列在对到达清洗周期的光伏阵列进行清洗后设定时刻的输出功率的比值；对于每个未清洗光伏阵列，对所有设定时刻该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量求平均，获得每个未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量；
新的清洗周期确定模块，用于对于每一个未清洗光伏阵列，以该未清洗光伏阵列与已清洗光伏阵列的相对发电量为底，对该未清洗光伏阵列的清洗功率阈值取对数，获取的对数值与该未清洗光伏阵列的当前清洗周期相乘，获得该未清洗光伏阵列新的清洗周期。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-6任一项所述的一种分布式光伏清洁周期确定方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-6任一项所述的一种分布式光伏清洁周期确定方法的步骤。
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