[发明专利]一种光伏阵列运行状态预测方法

说明书

本发明涉及一种光伏阵列运行状态预测方法，该方法包括：1)以1MWp为基本单位进行光伏阵列区域划分，建立1MWp光伏阵列的节点支路矩阵；2)测得各个1MWp光伏阵列首端电压、末端功率及环境参数，根据分层前推回代算法，计算各个1MWp光伏阵列首端功率及末端电压；3)根据实时检测得到的末端电流，计算各个1MWp光伏阵列发电效率和功率因数；4)计算整体光伏阵列发电效率和功率因数的概率密度和分布函数，判断光伏阵列整体运行状态。该方法减少了光伏发电系统中电压、电流测量装置的安装数量，降低了光伏阵列状态监测系统的复杂度和发电成本，且降低了环境对监测系统的影响度，提高了光伏阵列运行状态判断的准确性和可靠性。

技术领域

本发明属于光伏发电领域，具体涉及一种光伏阵列运行状态预测方法。

背景技术

随着世界光伏发电规模的日益扩大，太阳能电站中光伏阵列的状态监控和故障诊断与定位变得日益重要。目前，光伏系统故障诊断方法有在线诊断和离线诊断两大类。比较有代表性的在线诊断法有红外图像检测法和多传感器法等。红外图像检测法利用光伏模块在正常和故障两种状态时具有明显温差的特点，通过红外摄像仪拍摄光伏模块的红外图像并加以分析，就可以判断出光伏模块的故障类型和故障位置。多传感器法的原理是为一个或数个光伏模块安装电压和电流传感器，分析采集到的电压和电流数据就可以判断光伏阵列的故障类型和故障位置。对于大规模的光伏发电系统而言，采用这两种方法需要安装数量不小的红外摄像仪和传感器，这会增加光伏发电系统的发电成本。同时由于光伏阵列通常安装在环境恶劣的地方，对红外摄像仪和传感器的正常工作也会有一定的影响，这在某种程度上也会增加光伏阵列故障诊断的复杂性和影响故障诊断的精确性。

发明内容

本发明提供了一种光伏阵列运行状态预测方法，旨在解决现有的光伏阵列状态监测方法由于需要安装较多的测量装置，增加光伏系统发电成本且测量结果容易受到环境影响的问题。

为解决上述技术问题，本发明的光伏阵列运行状态预测方法包括：

1)以1MWp为基本单位进行光伏阵列区域划分，建立1MWp光伏阵列的节点支路矩阵；

2)测得各个1MWp光伏阵列电气网络首端电压、末端功率及环境参数，针对1MWp光伏阵列的节点支路矩阵，根据分层前推回代算法和多叉数遍历搜索法，计算各个1MWp光伏阵列电气网络首端功率及末端电压；

3)根据实时检测得到的各个1MWp光伏阵列电气网络的末端电流，结合步骤2)计算得到的各个1MWp光伏阵列电气网络首端功率及末端电压，计算各个1MWp光伏阵列发电效率和功率因数；

4)根据计算得到的各个1MWp光伏阵列发电效率和功率因数数据，采用概率统计方法计算整体光伏阵列发电效率和功率因数的概率密度和分布函数；

5)根据发电效率和功率因数的概率密度和分布函数的统计规律判断光伏阵列整体运行状态。

所述1MWp光伏阵列电气网络分为3层，第一层为逆变层包括支路1，第二层为汇流层包括支路2～17，第三层为组串层包括支路19～273。

所述前推回代算法中计算首端功率的公式为：

其中，k为迭代次数，r_ij和ΔS_ij分别为节点i和j对应支路的电阻和功率损耗，P_j和P_sum,j分别为节点j有功功率和节点j所有支路总功率，S_ij为节点j流向节点i的功率，V_j为节点j的电压，是第k次迭代时节点j所有支路总功率。

所述前推回代算法中计算末端电压的公式为：