基于光伏板发电能力的积灰评价方法、积灰清洗控制方法及积灰评价系统和可读存储介质与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是一种基于光伏板发电能力的积灰评价方法、积灰清洗控制方法及积灰评价系统和可读存储介质。

背景技术：

在光伏电站运行中，积灰对光伏发电效率存在较为显著的影响，当灰尘积累到一定程度，不仅使电站发电量受到影响，由于酸碱性灰尘粘结在光伏板上还将腐蚀玻璃盖板，对光伏板造成不可逆的损害，长期降低光伏组件的转化效率。因此，及时了解电池板灰尘积累情况，对电站制定电池板清洗策略，提升电站发电量、保证电池板稳定运行有着非常重要的作用。

目前光伏电站对于积灰的测算主要采取以下方式:在电站选定一块测试用电池板，当电站运行一段时间后，将该电池板单独清洗，根据清洗前后的运行数据对该电池板的运行效率情况进行评估，并在此基础上推算出整个电站的灰尘积累情况。

该方式主要存在以下缺陷：①需要安排人员清洗电池板，耗费人力。②无法快速对电池板积灰情况作出评估。③由于每次只利用一块电池板进行测算，并在此基础上推算整个电站的灰尘积累情况。无法准确反映电站每块电池板的真实情况。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于光伏板发电能力的积灰评价方法、积灰清洗控制方法及积灰评价系统和可读存储介质。

所述积灰评价方法包括，

分别获取理论功率模型p理论、实际功率模型p实际，所述理论功率模型p理论对应为设备的理想发电功率，所述实际功率模型p实际对应为在一段时间内设备的实际发电功率；

将所述实际功率模型p实际与理论功率模型p理论的比例关系和积灰程度建立对应关系，以进行积灰评价。

由上，将理想发电功率作为参照基数，实际发电功率作为近期(一段时间内)的实际发电量，通过二者的比值便可直接反应出由于积灰会发电功率的影响，从而快速高效的对积灰情况进行判断。

其中，所述获取理论功率模型p理论和/或实际功率模型p实际包括：

对功率数据、光照数据和温度数据进行预处理的步骤；

基于预处理后的功率数据、光照数据和温度数据进行功率拟合，从而构建理论功率模型p理论和/或实际功率模型p实际。

其中，所述对功率数据、光照数据和温度数据进行预处理的步骤包括：将功率数据以及与之在时间上对应的光照数据、温度数据的秒级数据转换成分钟级数据。

其中，所述对功率数据、光照数据和温度数据进行预处理的步骤包括：判断是否有若干连续未发生变化的功率数据、光照数据或温度数据，若是则将未发生变化的数据，以及与其在时间上对应的其他两项数据剔除。

其中，所述对功率数据、光照数据和温度数据进行预处理的步骤包括：判断是否有不满足预设值的光照数据，若是则将其未达到预设值的光照数据，以及与其在时间上对应的其他两项数据剔除。

其中，所述对功率数据、光照数据和温度数据进行预处理的步骤包括：按光照强度依次将光照数据进行分组；预设一功率数据区域，在各分组中仅保留处于所述功率数据区域内的功率数据，剔除其他功率数据。

其中，基于预处理后的功率数据、光照数据和温度数据进行功率拟合，从而构建理论功率模型p理论和/或实际功率模型p实际包括：

采用以下表达式表示理论功率模型p理论和/或实际功率模型p实际，

p＝a1*t*l+a2*l³+a3*l²+a4*t+a5*l+n；

式中p表示功率数据，a1～a5分别表示系数1～系数5，t表示与功率数据在对应时间的温度数据，l表示与功率数据在对应时间的光照数据，n为常数项；

构建理论功率模型p理论所采用的功率数据至少为连续3个月的历史数据，构建实际功率模型p实际所采用的功率数据当前至少1天的数据。

所述基于光伏板积灰清洗控制方法包括：

根据所述积灰评价的结果判断积灰程度超过设定值时，控制积灰清洗模块运行，对光伏电站光伏板进行清积灰处理。

所述基于光伏板发电能力积灰评价系统包括：

功率模型计算模块，分别获取理论功率模型p理论、实际功率模型p实际，所述理论功率模型p理论对应为设备的理想发电功率，所述实际功率模型p实际对应为在一段时间内设备的实际发电功率；

积灰程度计算模块，与所述功率模型计算模块连接，用于将所述实际功率模型p实际与理论功率模型p理论的比例关系和积灰程度建立对应关系，以进行积灰评价。

另外，还包括：

功率数据预处理模块，用于对构建所述理论功率模型p理论、实际功率模型p实际的功率数据、光照数据和温度数据进行预处理。

所述基于光伏电站光伏板发电能力积灰评价系统包括：一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如前述任一方法。

一种可读存储介质，其存储有程序，该程序被处理器执行时实现如前述任一方法。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明系统的原理示意图；

图3为本发明系统的原理示意图。

具体实施方式

下面参见图1～图3对本发明所述的基于光伏板发电能力的积灰评价方法、积灰清洗控制方法及积灰评价系统和可读存储介质进行详细说明。

所述基于光伏板发电能力的积灰评价方法包括以下步骤：

s101：获取理论功率模型p理论和实际功率模型p实际。

本实施例中，所述理论功率模型p理论是指通过历史数据测算出的发电功率，实际功率模型p实际是指通过当天数据测算出的发电功率。获取理论功率模型p理论和实际功率模型p实际的过程具体包括：数据预处理、数据拟合和数据校验的步骤，以下逐一详述：

获取理论功率模型p理论过程中，数据预处理至少包括以下之一：

①将逆变器的历史功率以及与之对应的气象仪光照、温度等秒级数据(一般取3个月连续数据)按分钟为单位进行表示。由于现有传感器的采集间隔以秒为单位，例如间隔1秒或5秒等采集一次，数据量较大，也较为密集。因此，本步骤首先以分钟为单位，将光照采集数据和温度采集数据分别进行均值计算，从而将以秒为单位的采集数据转换成以分钟为单位。

所述逆变器实时功率是基于历史运行数据计算出的逆变器最优运行功率曲线，光照和温度数据则是与计算出的功率相对应时间的采集数据。

不难理解，对于历史数据的选取，可以选择3个月连续数据，也可以选择6个月连续数据或者1年连续数据等等。总之，历史数据选择的是一个较长时间跨度的数据。进一步的，对于历史数据起点的选取，可以以前次积灰清洁为起始点。

按照时间顺序，剔除光照、功率在一定时间范围内持续不变的噪声数据。

②判断数据量是否超过10天以及最大光照是否大于500w/㎡，如果不满足则认为数据无效，需要剔除。

上述判断依据则是以数据量是否足够，以及光照是否满足基本光伏发电需求。只有在足够的数据量支持，以及光照满足基本光伏发电需求(500w/㎡)时，对应的数据才被认为是有效数据。

③经过上述条件①、②筛选后的保留下来的数据作为有效数据。基于所述有效数据，分别对0-50，50-100，…，1150-1200(单位w/㎡)，共20个光照区间(以分钟为单位)的平均功率值进行计算。分别取功率值的第一四分位数和第三四分位数。保留第三四分位数和第一四分位数之间的功率值，将其进行1.5倍扩大，作为功率取值的上限；保留大于第三四分位数的功率值，作为功率取值的下限。保留各光照区间中在所述功率取值的上限和功率取值的下限之间的功率值，以用作功率拟合。

上述设置功率取值(下限、上限之间)区间的目的在于，保留分布在数值排序较高区域的功率值，上述功率值更具有参考意义。即只有当光伏发电充分时，其功率值才会足够高。而上述对于功率取值上限的设定则依赖于经验数据，即所有功率值由小到大排列后，大于第75％的功率值，小于第112％的功率值方才可以用作功率拟合。

④判断是否满足至少有8个光照区间存在有用于功率拟合的功率值，若是则满足功率拟合条件。本步骤设置8个依照的是经验数值，即存在有用于功率拟合的功率值的光照区间越多，拟合的仿真度越高。

获取实际功率模型p实际过程中，数据预处理至少包括以下之一：

①’将逆变器按照当天的实时功率以及气象仪光照、温度等秒级数据按分钟为单位进行表示。按照采集顺序，将计算出的光照或功率数据在一定时间范围(例如60分钟)内持续不变的数据剔除，以确定上述数据为噪声。

不难理解，对于历史数据的选取，可以选择1天，也可以选择连续2天或3天等等，在此同样不进行限定。

②’判断数据量是否超过50个采集点以及最大光照是否大于300w/㎡，如果不满足则认为数据无效，需要剔除。

③’经过上述条件①’、②’筛选后的保留下来的数据作为有效数据。基于所述有效数据，分别对0-50，50-100，…，1150-1200(单位w/㎡)，共20个光照区间(以分钟为单位)的平均功率值进行计算。分别取功率值的第一四分位数和第三四分位数。保留第三四分位数和第一四分位数之间的功率值，将其进行1.5倍扩大，作为功率取值的上限；保留大于第三四分位数的功率值，作为功率取值的下限。保留各光照区间中在所述功率取值的上限和功率取值的下限之间的功率值，以用作功率拟合。

④’判断是否满足至少有5个光照区间存在有用于功率拟合的功率值，若是则满足功率拟合条件。

数据拟合：

理论功率模型p理论和实际功率模型p实际的拟合公式相同，采用以下二元非线性回归公式(1)：

p＝a1*t*l+a2*l³+a3*l²+a4*t+a5*l+n——(1)

式中p表示功率数据，a1～a5分别表示系数1～系数5，t表示与功率数据在对应时间的温度数据，l表示与功率数据在对应时间的光照数据，n为常数项。

二元非线性回归公式用于表现功率(因变量)与光照(自变量)和温度(自变量)之间的因果关系。

采用上述公式(1)，当带入不同的功率值，以及与其对应的光照值和温度值，便可以分别计算出理论功率模型p理论和实际功率模型p实际的系数1～系数5。

数据校验：

当二元非线性回归公式(1)的决定系数r²大于0.9则认为数据拟合有效。决定系数r²是反应因变量的全部变异能通过回归关系被自变量解释的比例。如r²＝09，则表示回归关系可以解释因变量90％的变异。换句话说，如果控制自变量不变，则因变量的变异程度会减少90％。

建立上述关系式的原因在于：可以准确的表达出功率和光照、以及温度之间的相互影响。例如，基于常识可知，光照和温度是影响光伏发电功率的两大关键因素。而光照对于光伏发电功率的影响则大于温度对其的影响。基于此，在构建上述公式(1)时，采用自变量包括光照值、光照值的平方项和光照值的立方项。进一步的，在构建上述公式(1)时，采用包括平方项、立方项以及四次方项等多次实验数据，在满足决定系数大于0.9的前提下，采用现有的三次方项可以在计算次数最少的情况下满足要求。

进一步的，针对理论功率模型p理论，还可包括基于历史数据所计算出的模型，例如采用近一年或者近两年数据计算出的模型。较佳的，通过将采用近3个月历史数据计算出的模型与采用一年或两年历史数据计算出的模型进行对比，对比包括：将标准温度值25℃，以及300w/㎡、500w/㎡、700w/㎡光照值代入两模型，以计算出功率高的模型为最优模型，采用最优模型作为理论功率模型p理论。

s102：基于步骤s101中所确定出的实际功率模型p实际与理论功率模型p理论的比例关系，确定积灰程度。

将温度值25℃，以及300w/㎡、500w/㎡、700w/㎡光照值分别代入步骤s101中所确定出的两模型，并按照以下公式计算设备每日发电能力c表示为：

例如上述公式计算出的比值c为0.9，则表示光伏发电的实际功率为理论功率的90％。对应积灰程度j的计算公式为：

j＝1-c

上述公式表示，当光伏发电的实际功率为理论功率的90％时，积灰程度j达到10％。

进一步的，可设置一预警参数，当实际功率低于该预警参数的时候，表示该发电设备的积灰程度高，需要清洗。

上述方法可以逐一对光伏太阳能板进行积灰评价，从而可以扩展为对整个光伏电站所有光伏太阳能板进行积灰评价。

可扩充的是，对于理论功率模型p理论的设定，可以采用光伏发电设备的出厂技术参数为依据，其所建立的理论功率模型p理论为最优模型，即未经过损耗的最理想模型。上述模型可以节省采用历史数据计算理论功率模型p理论的过程。好处在于，节省运算量，从而缩短积灰评价的整体周期。但由于光伏发电设备会随着时间的推移产生一定的损耗，而上述损耗会对实际功率产生影响。而若采用最理想模型，则无法反应出光伏发电设备的上述损耗，基于此，若采用出厂技术参数为依据则会积灰的评价精度下降。

对应提供的积灰清洗控制方法，在上述步骤后，还包括基于所述积灰程度对设备进行清洗的步骤。即根据所述积灰评价的结果判断积灰程度超过设定值时，控制积灰清洗模块运行，对光伏电站光伏板进行清积灰处理。

对应的，本申请还提供一种实现上述方法的系统，如图2所示，包括：

功率数据预处理模块201，用于执行在获取理论功率模型p理论和获取实际功率模型p实际的过程中，执行数据预处理的过程。

功率模型计算模块202，与所述功率数据预处理模块201连接，用于基于功率数据预处理模块201进行预处理后保留的数据进行理论功率模型p理论和获取实际功率模型p实际的拟合。

积灰程度计算模块203，与所述功率模型计算模块202连接，用于基于理论功率模型p理论和获取实际功率模型p实际计算出设备每日发电能力c，并基于所述设备每日发电能力c计算出积灰程度j。

预警模块204，与所述积灰程度计算模块203连接，预存有积灰程度阈值，当积灰程度计算模块203所计算出的积灰程度j超过所述阈值时，进行报警。

进一步的，还包括积灰清洗模块(未图示)，与所述预警模块204通信连接，当预警模块204判断超过所述阈值需要进行积灰清洗时，便通知积灰清洗模块进行清洗。本实施例所述积灰清洗模块的构造与现有积灰清洗装置相同，不再赘述。

对应的，本申请还提供一种实现上述方法的系统，如图3所示，该系统包括：存储器301和处理器302，存储器301内存储有可在处理器302上运行的计算机程序。所述处理器302执行所述计算机程序时实现上述实施例中的基于设备发电能力的组件积灰评价方法。所述存储器301和处理器302的数量可以为一个或多个。

该装置还包括：

通信接口303，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。

存储器301可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器301、处理器302和通信接口303独立实现，则存储器301、处理器302和通信接口303可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(isa，industrystandardarchitecture)总线、外部设备互连(pci，peripheralcomponent)总线或扩展工业标准体系结构(eisa，extendedindustrystandardcomponent)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果存储器301、处理器302及通信接口303集成在一块芯片上，则存储器301、处理器302及通信接口303可以通过内部接口完成相互间的通信。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中任一所述的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。