CN116827264A - 一种用于光伏发电的预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏发电技术领域，具体公开了一种用于光伏发电的预警系统及装置，所述系统包括：电力监测模块，用于获取每块光伏板的实时电力数据；环境参数采集终端，用于采集光伏板所处环境的光照强度及温度；分析处理器，用于根据环境参数采集终端获取的光照强度及温度拟合出每块光伏板的标准发电特性曲线；及将每块光伏板的实际发电特性曲线与标准发电特性曲线进行比较，获得每块光伏板的差量特性曲线；根据所有光伏板的差量特性曲线的特征对光伏发电风险因素进行监测，并在出现光伏发电风险因素时发出对应的预警信号；预警中心，用于根据不同的预警信号执行对应的预警命令。该系统能够对光伏发电风险因素进行监测判断。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体为一种用于光伏发电的预警系统。
背景技术
太阳能是可再生能源中具有较大优势一种能源，且光伏发电技术在近几年得到快速的发展和应用，在光伏系统部署过程中，会考虑到光伏板是否被建筑物或树木遮挡等因素，保证其转化效率，但依然存在其他因素导致光伏板发电效率的降低，包括异物遮挡、灰尘覆盖、电力系统故障等因素，因此需要对光伏发电的过程进行监测预警过程，保证光伏板处于较高的转化率，同时保证光伏组件的正常稳定运行。
现有的光伏发电预警系统主要通过监测光伏板的实时输出电力参数，并与当前环境参数对应的参考输出电力参数进行比对，在实时输出电力参数与参考输出电力参数出现明显偏差时，说明光伏发电模组存在异常，进而再通过人工检修确认问题所在。
显然，现有的光伏发电预警系统能够满足对光伏组件明显异常的监测预警，但对无法对异常的具体隐患风险进行判断，因此还需要人工协作的方式进行排查，同时对于光伏板积灰导致其效率降低的场景，现有技术仅能在积灰程度达到阈值时才能被监测到，因此监测过程具有一定的滞后性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于光伏发电的预警系统，解决以下技术问题：
如何更加及时且准确的实现对光伏发电过程的监测预警。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于光伏发电的预警系统，所述系统包括：
电力监测模块，用于获取每块光伏板的实时电力数据；
环境参数采集终端，用于采集光伏板所处环境的光照强度及温度；
分析处理器，用于根据环境参数采集终端获取的光照强度及温度拟合出每块光伏板的标准发电特性曲线；及将每块光伏板的实际发电特性曲线与标准发电特性曲线进行比较，获得每块光伏板的差量特性曲线；根据所有光伏板的差量特性曲线的特征对光伏发电风险因素进行监测，并在出现光伏发电风险因素时发出对应的预警信号；
预警中心，用于根据不同的预警信号执行对应的预警命令。
进一步地，对光伏发电风险因素的监测过程包括：
获取时段每块光伏板的差量特性曲线/>；
基于最小二乘法拟合出差量特性曲线的斜率值/>；
通过公式（1）~（4）计算获得风险值R；
；
；
；
；
其中，t为当前时间点，为预设固定时段；n为同一区域的光伏板数量，i∈[1，n]；为第一特性标准差，/>为第二特性标准差，/>为预设权重系数；/>为第i块光伏板的变化特性曲线；/>为所有光伏板/>的平均值；/>为第i块光伏板的可用面积；/>为所有光伏板/>的平均值；
根据风险值R对光伏发电风险因素进行监测。
进一步地，根据风险值R对光伏发电风险因素进行监测的过程包括：
将风险值R与预设临界值R1进行比对：
若R≤R1，则根据所有光伏板的差量特性曲线判断是否存在整体风险；
若R＞R1，则根据光伏板的状态进行筛选，获得异常光伏板，根据异常光伏板的差量特性曲线判断风险类型。
进一步地，判断是否存在整体风险的过程包括：
判断是否：
若为是，则判断区域内的光伏板存在灰尘遮挡风险，并发出灰尘遮挡预警信号；
若为否，则判断光伏板正常运行；
其中，为单位面积误差允许量。
进一步地，若R＞R1时，判断风险类型的过程包括：
按照从大到小的顺序进行排序；
按照排序依次提取前1名、前2名、…、前x名的光伏板，直至根据剩余光伏板对应数据获取的风险值R≤R1时为止；
对前x名光伏板状态分别进行状态判断，根据状态判断结果确定风险类型。
进一步地，状态判断的过程包括：
获取最大值对应时间点/>；
对时段的/>，按预定固定时间间隔采集m组时间点对应的/>值，j∈[1，m]；
通过公式计算获得第i个光伏板的异常系数/>，其中，/>为在/>时段内，平均光照值L、平均温度值T环境状态下的电力转化函数；
将异常系数与预设阈值/>进行比较：
若≤/>，则判断第i块光伏板存在异物遮挡风险；
若＞/>，则判断第i块光伏板存在故障风险。
进一步地，所述分析处理器还用于在判断存在异物遮挡风险时，根据对遮挡面积进行预测性判断，所述预测性判断的过程包括：
通过公式计算获得第i块光伏板的预测遮挡面积/>；
其中，为第i块光伏板的转化效率。
进一步地，所述系统还包括温度监测模块，所述温度监测模块用于采集每块光伏板电力模块的实时温度值；
所述分析处理器还用于在判断存在故障风险时，根据温度监测模块采集的实时温度值对故障风险进行校核，校核的过程包括：
判断实时温度值与/>是否呈正比：
若与/>呈正比，则判断故障风险为电力模块故障，/>为固定预留时段；
否则，判断故障风险为光伏板本体故障。
一种用于光伏发电的预警装置，所述装置包括一种用于光伏发电的预警系统。
本发明的有益效果：
（1）本发明根据所有光伏板的差量特性曲线的特征对光伏发电风险因素进行监测，进而能够基于累计量实现预警过程，提高了预警的及时性，同时能够对光伏发电风险因素进行监测判断，能够有效的协助管理人员快速的对故障风险点进行判断。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中用于光伏发电的预警系统逻辑框图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种用于光伏发电的预警系统，该系统在现有技术的基础上，通过对获取的实时电力数据进行统计，获得实际发电特性曲线，通过环境参数采集终端获取的光照强度及温度拟合出每块光伏板的标准发电特性曲线，将每块光伏板的实际发电特性曲线与标准发电特性曲线进行比较，获得每块光伏板的差量特性曲线；根据所有光伏板的差量特性曲线的特征对光伏发电风险因素进行监测，进而能够基于累计量实现预警过程，提高了预警的及时性，同时能够对光伏发电风险因素进行监测判断，能够有效的协助管理人员快速的对故障风险点进行判断。
该系统主要包括电力监测模块、环境参数采集终端、分析处理器及预警中心，其中电力监测模块能够采集每块光伏板的实时电力数据；环境参数采集终端可通过在区域内设置光照强度传感器及温度计来进行实现，以此采集光伏板所处环境的光照强度及温度；分析处理器则作为分析端，能够实现根据环境参数采集终端获取的光照强度及温度拟合出每块光伏板的标准发电特性曲线；及将每块光伏板的实际发电特性曲线与标准发电特性曲线进行比较，获得每块光伏板的差量特性曲线；根据所有光伏板的差量特性曲线的特征对光伏发电风险因素进行监测，并在出现光伏发电风险因素时发出对应的预警信号等效果，在判断出具体风险因素时，发出对应的预警信号，预警中心则根据不同的预警信号执行对应的预警命令，进而协助管理人员对风险因素快速的解决。
作为本发明的一种实施方式，对光伏发电风险因素的监测过程包括：首先获取时段每块光伏板的差量特性曲线/>；t为当前时间点，/>为预设固定时段；之后再基于最小二乘法拟合出差量特性曲线/>的斜率值/>；斜率值/>能够体现出差量特性曲线/>的变化趋势，最后通过公式（1）~（4）计算获得风险值R；根据风险值R对光伏发电风险因素进行监测；其中，公式（1）~（4）如下：
；
；
；
；
其中，n为同一区域的光伏板数量，i∈[1，n]；为第一特性标准差，/>为第二特性标准差，/>为预设权重系数；/>为第i块光伏板的变化特性曲线；/>为所有光伏板的平均值；/>为第i块光伏板的可用面积；/>为所有光伏板/>的平均值。
风险值R的获取主要通过对所有光伏板的差量特性曲线进行离散度分析，通过提取出差量特性曲线的斜率及在预设时段内的累计量，综合预设权重系数，预设权重系数根据经验数据拟合获得，进而实现单个光伏板相对其它光伏板异常状况的初步判断过程，具体地，根据风险值R对光伏发电风险因素进行监测的过程包括：首先将风险值R与预设临界值R1进行比对，预设临界值R1根据测试数据拟合后获得，因此当R≤R1时，则根据所有光伏板的差量特性曲线/>判断是否存在整体风险；当R＞R1时，则根据光伏板的状态进行筛选，获得异常光伏板，根据异常光伏板的差量特性曲线/>判断风险类型。
作为本发明的一种实施方式，判断是否存在整体风险的过程包括：首先判断是否，/>为单位面积误差允许量，其根据测试数据拟合后获得，因此当时，由于其又满足R≤R1的条件，因此说明所有的光伏板状态较为一致，且光伏板的单位面积转化效率低于预期，因此判断区域内的光伏板存在灰尘遮挡风险，并发出灰尘遮挡预警信号；若/>时，说明光伏板的单位面积转化效率满足预期，因此判断光伏板正常运行；因此通过上述整体风险的判断过程，能够对是否存在灰尘遮挡的风险进行判断，进而能够及时对管理人员进行预警，对光伏板进行清洁作业。
作为本发明的一种实施方式，若R＞R1时，本申请通过不同风险因素对差量特性曲线影响的特性进行判断，具体的，首先按照从大到小的顺序进行排序；按照排序依次提取前1名、前2名、…、前x名的光伏板，直至根据剩余光伏板对应数据获取的风险值R≤R1时为止；显然，前x名光伏板存在异常的风险，因此分别单独对前x名光伏板状态分别进行状态判断，根据状态判断结果确定风险类型，具体的，状态判断的过程包括：
首先获取最大值对应时间点/>；
对时段的/>，按预定固定时间间隔采集m组时间点对应的/>值，j∈[1，m]；
通过公式计算获得第i个光伏板的异常系数/>，其中，/>为在/>时段内，平均光照值L、平均温度值T环境状态下的电力转化函数；
由于异物遮挡对光伏发电的影响与其环境参数是呈正相关的，因此通过获取对应时间点，进而能够获取异物遮挡的起始时间点，因此通过采集/>时段的/>对应值，通过对m组时间点对应的/>值的离散程度进行判断，再通过/>消除环境因素及光伏板面积的影响，进而能够通过光伏板的异常系数/>实现对异物遮挡风险的判断，具体地，将异常系数/>与预设阈值/>进行比较，预设阈值/>根据测试数据拟合后获得，因此若/>≤/>，说明在/>时段内，差量特性曲线呈比例式变化，因此说明其部分区域被遮挡，因此判断第i块光伏板存在异物遮挡风险；若/>＞/>，则说明/>时段内差量特性曲线呈非规律性变化，因此判断第i块光伏板存在故障风险。
作为本发明的一种实施方式，分析处理器还用于在判断存在异物遮挡风险时，根据对遮挡面积进行预测性判断，所述预测性判断的过程包括：通过公式计算获得第i块光伏板的预测遮挡面积/>，其中，/>为第i块光伏板的转化效率，/>为电力转化函数，且为单位面积下的参数，因此通过公式，进而能够计算获得预测遮挡面积。
作为本发明的一种实施方式，系统还包括温度监测模块，温度监测模块用于采集每块光伏板电力模块的实时温度值；分析处理器还用于在判断存在故障风险时，根据温度监测模块采集的实时温度值对故障风险进行校核，校核的过程包括：判断实时温度值与/>是否呈正比，若/>与/>呈正比，显然说明温度异常是因电力故障因素导致，因此判断故障风险为电力模块故障，/>为固定预留时段；否则，判断故障风险为光伏板本体故障；通过温度监测模块的判断，进而在判断单个光伏板存在故障的基础上，还能对具体的风险位置点进行初步判断，进而能够快速提醒管理人员故障位置点。
在本发明的一个实施例中，还提供了一种用于光伏发电的预警装置，该预警装置包括一种用于光伏发电的预警系统，通过该预警系统监测的结果执行预警命令。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，所述系统包括：
电力监测模块，用于获取每块光伏板的实时电力数据；
环境参数采集终端，用于采集光伏板所处环境的光照强度及温度；
分析处理器，用于根据环境参数采集终端获取的光照强度及温度拟合出每块光伏板的标准发电特性曲线；及将每块光伏板的实际发电特性曲线与标准发电特性曲线进行比较，获得每块光伏板的差量特性曲线；根据所有光伏板的差量特性曲线的特征对光伏发电风险因素进行监测，并在出现光伏发电风险因素时发出对应的预警信号；
预警中心，用于根据不同的预警信号执行对应的预警命令；
对光伏发电风险因素的监测过程包括：
获取时段每块光伏板的差量特性曲线/>；
基于最小二乘法拟合出差量特性曲线的斜率值/>；
通过公式（1）~（4）计算获得风险值R；
；
；
；
；
其中，t为当前时间点，为预设固定时段；n为同一区域的光伏板数量，i∈[1，n]；/>为第一特性标准差，/>为第二特性标准差，/>为预设权重系数；/>为第i块光伏板的变化特性曲线；/>为所有光伏板/>的平均值；/>为第i块光伏板的可用面积；/>为所有光伏板/>的平均值；
根据风险值R对光伏发电风险因素进行监测。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，根据风险值R对光伏发电风险因素进行监测的过程包括：
将风险值R与预设临界值R1进行比对：
若R≤R1，则根据所有光伏板的差量特性曲线判断是否存在整体风险；
若R＞R1，则根据光伏板的状态进行筛选，获得异常光伏板，根据异常光伏板的差量特性曲线判断风险类型。
3.根据权利要求2所述的一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，判断是否存在整体风险的过程包括：
判断是否：
若为是，则判断区域内的光伏板存在灰尘遮挡风险，并发出灰尘遮挡预警信号；
若为否，则判断光伏板正常运行；
其中，为单位面积误差允许量。
4.根据权利要求2所述的一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，若R＞R1时，判断风险类型的过程包括：
按照从大到小的顺序进行排序；
按照排序依次提取前1名、前2名、…、前x名的光伏板，直至根据剩余光伏板对应数据获取的风险值R≤R1时为止；
对前x名光伏板状态分别进行状态判断，根据状态判断结果确定风险类型。
5.根据权利要求4所述的一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，状态判断的过程包括：
获取最大值对应时间点/>；
对时段的/>，按预定固定时间间隔采集m组时间点对应的/>值，j∈[1，m]；
通过公式计算获得第i个光伏板的异常系数/>，其中，/>为在/>时段内，平均光照值L、平均温度值T环境状态下的电力转化函数；
将异常系数与预设阈值/>进行比较：
若≤/>，则判断第i块光伏板存在异物遮挡风险；
若＞/>，则判断第i块光伏板存在故障风险。
6.根据权利要求5所述的一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，所述分析处理器还用于在判断存在异物遮挡风险时，根据对遮挡面积进行预测性判断，所述预测性判断的过程包括：
通过公式计算获得第i块光伏板的预测遮挡面积/>；
其中，为第i块光伏板的转化效率。
7.根据权利要求5所述的一种用于光伏发电的预警系统，其特征在于，所述系统还包括温度监测模块，所述温度监测模块用于采集每块光伏板电力模块的实时温度值；
所述分析处理器还用于在判断存在故障风险时，根据温度监测模块采集的实时温度值对故障风险进行校核，校核的过程包括：
判断实时温度值与/>是否呈正比：
若与/>呈正比，则判断故障风险为电力模块故障，/>为固定预留时段；
否则，判断故障风险为光伏板本体故障。
8.一种用于光伏发电的预警装置，其特征在于，所述装置包括如权利要求1-7任一项所述的一种用于光伏发电的预警系统。
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