预测灰尘导致的光伏发电损失的方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及光伏发电领域，特别是涉及一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.在预测光伏电站发电量时，技术人员考虑到了灰尘对于发电量的影响。然而，受天气、地理环境和运维等因素的不同程度的影响，因为灰尘导致的发电量损失(以下统称灰尘损失)的量化是一件困难的任务。
3.传统的灰尘损失的测量方法是：首先测量有灰尘的组件在一定时间的发电量，然后立刻清洗该组件并在同样的时间内再次测量发电量，两者发电量上的差值即为灰尘损失。这种测量方法的缺点包括：要求专业人员到场；测量的组件数量有限；无法时时刻刻进行测量否则工作量巨大。因此，技术人员一般采用经验值的方法，将全年的灰尘损失设置为一个常数，这种办法简单但是直接导致了电站的全年发电量计算结果的精度下降。
4.因此，如何有效预测灰尘损失来提高电站全年发电量的计算精度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法、装置、设备及介质，可以保证每日发电效率的可比性，更为准确且便利地预测出因灰尘导致的发电量损失。其具体方案如下：
6.一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法，包括：
7.获取电站和天气的基础数据；
8.根据获取的所述基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正；
9.根据修正后的所述每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率；
10.根据计算的所述灰尘累积速率和累积日数，预测出因灰尘导致的发电量损失。
11.优选地，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，获取电站和天气的基础数据，具体包括：
12.从逆变器数据监控系统中获取电站的每日发电量；
13.从电站气象计获取每小时瞬时辐照度均值、每小时环境温度均值和每小时风速。
14.优选地，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，根据获取的所述基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正，具体包括：
15.根据所述每小时瞬时辐照度均值、所述每小时环境温度均值和所述每小时风速，计算组件平均温度；
16.根据所述每日发电量、所述每小时瞬时辐照度均值和所述组件平均温度，对电站的每日发电效率进行天气修正。
17.优选地，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，采
用第一公式和第二公式计算所述组件平均温度；所述第一公式和第二公式分别为：
[0018][0019]
u＝u
c
+u
v
·
v
[0020]
其中，t
ceu
表示所述组件平均温度，t
amb
表示所述每小时环境温度均值，u
c
表示热损失系数，u
v
表示风速系数，v表示所述每小时风速，α表示辐照吸收度，g
h
表示所述每小时瞬时辐照度均值，e
ffic
表示组件转换效率。
[0021]
优选地，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，采用第三公式对电站的每日发电效率进行天气修正；所述第三公式为：
[0022][0023]
其中，pr
corr
表示修正后的所述每日发电效率，e表示所述每日发电量，p
nom
表示组件额定容量，g
ref
表示基准瞬时辐照，β表示温度引起的损失率，t0表示基准温度。
[0024]
优选地，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，根据修正后的所述每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率，具体包括：
[0025]
将修正后的所述每日发电效率和每日降水量数据使用线性回归计算得到斜率；所述斜率为灰尘累积速率。
[0026]
优选地，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，在预测出因灰尘导致的发电量损失的过程中，累积日数的计数方式包括：
[0027]
在当日降水量大于等于最小每日清洗降水量时，将当日对应的累积日数清零，隔天对应的累积日数从1开始计数；
[0028]
在预测出的因灰尘导致的发电量损失大于等于设定阈值时，立即警告需人工清洗，并将清洗当日对应的累积日数清零，隔天对应的累积日数从1开始计数；
[0029]
在灰尘累积期间遇上人工清洗时，将清洗当日对应的累积日数清零，隔天对应的累积日数从1开始计数。
[0030]
本发明实施例还提供了一种预测灰尘导致的光伏发电损失的装置，包括：
[0031]
数据获取模块，用于获取电站和天气的基础数据；
[0032]
效率修正模块，用于根据获取的所述基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正；
[0033]
速率计算模块，用于根据修正后的所述每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率；
[0034]
损失预测模块，用于根据计算的所述灰尘累积速率和累积日数，预测出因灰尘导致的发电量损失。
[0035]
本发明实施例还提供了一种预测灰尘导致的光伏发电损失的设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法。
[0036]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电
损失的方法。
[0037]
从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法，包括：获取电站和天气的基础数据；根据获取的基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正；根据修正后的每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率；根据计算的灰尘累积速率和累积日数，预测出因灰尘导致的发电量损失。
[0038]
本发明提供的上述方法无需清洗机器人到位或者人工保持对照组组件的清洁，只需对相关数据进行分析，即可预测出因灰尘导致的发电量损失，具有便利性，并且在预测的过程中使用了电站的发电效率而非发电量，对发电效率进行了天气的修正，可以排除天气因素，保证每日发电效率的可比性，进而提高了电站全年发电量计算的精度，准确率高。此外，本发明还针对预测灰尘导致的光伏发电损失的方法提供了相应的装置、设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0040]
图1为本发明实施例提供的预测灰尘导致的光伏发电损失的方法的流程图；
[0041]
图2为本发明实施例提供的对大量电站的实际数据分析回归的示意图；
[0042]
图3为本发明实施例提供的因灰尘导致的发电量损失月均值的示意图；
[0043]
图4为本发明实施例提供的预测灰尘导致的光伏发电损失的装置的结构示意图。
具体实施方式
[0044]
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，都属于本发明保护的范围。
[0045]
本发明提供一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0046]
s101、获取电站和天气的基础数据；
[0047]
s102、根据获取的基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正；
[0048]
s103、根据修正后的每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率；
[0049]
需要说明的是，由于灰尘不断累积，每日的发电量都会有下降。而当降水量干扰极小(干旱季节)时，发现发电量会以高度接近线性的趋势下降，在排除其他明显干扰因素(如组件异常衰减等故障)后，这个速率就被认为是灰尘累积速率；
[0050]
s104、根据计算的灰尘累积速率和累积日数，预测出因灰尘导致的发电量损失。
[0051]
在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，无需清洗机器人到位或者人工保持对照组组件的清洁，只需对相关数据进行分析，即可预测出因灰尘
导致的发电量损失(即灰尘损失)，具有便利性，并且在预测的过程中使用了电站的发电效率而非发电量，对发电效率进行了天气的修正，可以排除天气因素，保证每日发电效率的可比性，进而提高了电站全年发电量计算的精度，准确率高。
[0052]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，步骤s101获取电站和天气的基础数据，具体可以包括：从逆变器数据监控系统中获取电站的每日发电量；从电站气象计获取每小时瞬时辐照度均值、每小时环境温度均值和每小时风速。这样从逆变器数据监控系统和电站气象计获取每日发电量、每小时瞬时辐照度均值、每小时环境温度均值和每小时风速等发电记录数据和气象记录数据，以便进行每日发电效率的计算及修正。
[0053]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，步骤s102根据获取的基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正，具体可以包括：首先，根据每小时瞬时辐照度均值、每小时环境温度均值和每小时风速，计算组件平均温度；然后，根据每日发电量、每小时瞬时辐照度均值和组件平均温度，对电站的每日发电效率进行天气修正。
[0054]
需要注意的是，本发明不直接采用每日发电量绝对值得到相邻两天发电量的差值，而是采用每日电站整体天气修正后的发电效率(即比值)得到相邻两天发电效率的差值进而计算灰尘累积速率。这么做的原因是：发电量的绝对值会随着每日不同的辐照度和组件温度的变化而变化，因此相连两天发电量的差值中就会包含天气因素；而往往天气所致的差值会远大于灰尘所致的差值，造成分析因灰尘导致的发电量损失不准确。传统的发电效率没有剔除天气因素，因而仍旧会受到天气的影响，所以本发明的计算方法中考虑天气因素，对每日发电效率进行天气修正，不会随天气变化，从而排除掉天气因素干扰。
[0055]
进一步地，首先，采用第一公式和第二公式计算组件平均温度；第一公式和第二公式分别为：
[0056][0057]
u＝u
c
+u
v
·
v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0058]
其中，t
ceu
表示组件平均温度；t
amb
表示每小时环境温度均值；u
c
表示热损失系数；u
v
表示风速系数；v表示每小时风速；α表示辐照吸收度，一般为0.9；g
h
表示每小时瞬时辐照度均值，[w/m2]；e
ffic
表示组件转换效率。
[0059]
然后，采用第三公式对电站的每日发电效率进行天气修正；第三公式为：
[0060][0061]
其中，pr
corr
表示修正后的每日发电效率；e表示每日发电量，[kwh]；p
nom
表示组件额定容量；g
ref
表示基准瞬时辐照，一般为1000w/m2；β表示温度引起的损失率；t0表示基准温度。
[0062]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，步骤s103根据修正后的每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率，具体可以包括：将修正后的每日发电效率和每日降水量数据使用线性回归计算得到斜率；该斜率为
灰尘累积速率。
[0063]
可以理解的是，灰尘累积速率的回归是根据天气修正后的每日发电效率和每日降水量数据。本发明选择线性回归分析全年干燥季节的表现，在根据逆变器发电量数据和天气基础数据计算得到天气修正后的每日发电效率后，使用线性回归计算得到斜率，而该斜率就是电站的平均灰尘累积速率。
[0064]
如图2所示，以银川地区为例，干燥季节从10月持续到5月，通过对大量电站的实际数据分析回归，可得到银川地区的灰尘累积速率在城市/郊区的的平均值在0.15％/day
‑
0.4％/day之间。图2中的x轴坐标是每日降水量数据，y轴坐标是天气修正后的每日发电效率。
[0065]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的方法中，步骤s104在预测出因灰尘导致的发电量损失的过程中，累积日数的计数方式可以包括以下几种方式：
[0066]
第一种方式：在当日降水量大于等于最小每日清洗降水量时，将当日对应的累积日数清零，隔天对应的累积日数从1开始计数。确定最小每日清洗降水量的步骤包括：在干燥一段时间以后，观察每日累积降水量需要达到多少才可以获得效率上的明显提升，这个值就是最小每日清洗降水量的值。根据多个电站的数据分析，往往这个最小每日清洗降水量受灰尘度的影响，当灰尘较大时，降水量通常在25
‑
30mm以上。
[0067]
第二种方式：在预测出的因灰尘导致的发电量损失大于等于设定阈值(即极限灰尘损失容忍值)时，立即警告需人工清洗，并将清洗当日对应的累积日数清零，隔天对应的累积日数从1开始计数。由于灰尘的不断累积会造成发电量的明显下降，根据运维公司的维护内容，当发电量下降达到一定值后技术人员会去现场调查并及时清洗维护，根据多个电站的数据分析，这个极限灰尘损失容忍值通常在20％左右。
[0068]
第三种方式：在灰尘累积期间遇上人工清洗时，将清洗当日对应的累积日数清零，隔天对应的累积日数从1开始计数。
[0069]
具体地，因灰尘导致的发电量损失值＝灰尘累积速率*累积日数。假设从第1天开始监测10天一直未下雨，则累积日数为10，通过灰尘累积速率乘以10可得到这10天的因灰尘导致的发电量损失值。若第11天的降水量大于等于最小每日清洗降水量时，累积日数在这天被清零并隔天重新开始计数，也就是第12天对应的累积日数为1，通过灰尘累积速率乘以1可得到第12天对应的因灰尘导致的发电量损失值，此时预测出的因灰尘导致的发电量损失总计为前面得到的10天的因灰尘导致的发电量损失值加上第12天对应的因灰尘导致的发电量损失值。若第11天预测出的因灰尘导致的发电量损失大于等于容忍极限时，会警告电站运维人员去人工清洗除尘，防止发电量继续下降，清洗当日对应的累积日数清零，清洗当日的第二天对应的累积日数从1开始计数，而第11天若不是清洗当日，则第11天对应的累积日数为11。若第11天灰尘累积期间遇上人工清洗时同样清零重记。
[0070]
在实际应用中，在对天气进行预测后，通过对每个月因灰尘导致的发电量损失的累积计算，可以在常见的商业软件中输入因灰尘导致的发电量损失月均值[％]；如图3所示，本发明将每日因灰尘导致的发电量损失计算在每日发电量中而不是以每月均值去计算，最终每日因灰尘导致的发电量损失的计算精度是最高的，其次是因灰尘导致的发电量损失的月均值。
[0071]
另外，需要说明的是，根据多年电站数据的分析，发现影响因灰尘导致的发电量损失最大的因素包括：灰尘累积速率soiling_rate；降水量rainfall；使组件清洗干净的最小降水量rainfall_threshold；运营清洗当日期manual_wash_date；极限灰尘损失容忍grace_period。本发明以这些所提到的因素为维度，建立了一个因灰尘导致的发电量损失量化的方法soiling_loss＝f(soiling_rate,rainfall,rainfall_threshold,manual_wash_date,grace_period)，技术人员只需根据所计算电站过去一年的历史发电记录和气象记录，就可以得到该电站因灰尘导致的发电量损失的量化模型(该模型依赖于上述第一公式、第二公式和第三公式)，利用这个模型可以更为准确地预测计算出未来的发电量。
[0072]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种预测灰尘导致的光伏发电损失的装置，由于该装置解决问题的原理与前述一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法相似，因此该装置的实施可以参见预测灰尘导致的光伏发电损失的方法的实施，重复之处不再赘述。
[0073]
在具体实施时，本发明实施例提供的预测灰尘导致的光伏发电损失的装置，如图4所示，具体包括：
[0074]
数据获取模块11，用于获取电站和天气的基础数据；
[0075]
效率修正模块12，用于根据获取的基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正；
[0076]
速率计算模块13，用于根据修正后的每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率；
[0077]
损失预测模块14，用于根据计算的灰尘累积速率和累积日数，预测出因灰尘导致的发电量损失。
[0078]
在本发明实施例提供的上述预测灰尘导致的光伏发电损失的装置中，可以通过上述四个模块的相互作用，无需清洗机器人到位或者人工保持对照组组件的清洁，只需对相关数据进行分析，即可预测出因灰尘导致的发电量损失，具有便利性，并且可以排除天气因素，保证每日发电效率的可比性，进而提高了电站全年发电量计算的精度，准确率高。
[0079]
关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0080]
相应地，本发明实施例还公开了一种预测灰尘导致的光伏发电损失的设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现前述实施例公开的预测灰尘导致的光伏发电损失的方法。
[0081]
关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0082]
进一步地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现前述公开的预测灰尘导致的光伏发电损失的方法。
[0083]
关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0084]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备、存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之
处参见方法部分说明即可。
[0085]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
[0086]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0087]
本发明实施例提供的一种预测灰尘导致的光伏发电损失的方法，包括：获取电站和天气的基础数据；根据获取的基础数据，对电站的每日发电效率进行天气修正；根据修正后的每日发电效率和每日降水量数据，计算灰尘累积速率；根据计算的灰尘累积速率和累积日数，预测出因灰尘导致的发电量损失。上述方法无需清洗机器人到位或者人工保持对照组组件的清洁，只需对相关数据进行分析，即可预测出因灰尘导致的发电量损失，具有便利性，并且在预测的过程中使用了电站的发电效率而非发电量，对发电效率进行了天气的修正，可以排除天气因素，保证每日发电效率的可比性，进而提高了电站全年发电量计算的精度，准确率高。此外，本发明还针对预测灰尘导致的光伏发电损失的方法提供了相应的装置、设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。
[0088]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0089]
以上对本发明所提供的预测灰尘导致的光伏发电损失的方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。