一种光伏系统效率异常告警的判断方法
【专利摘要】本发明公开了一种光伏系统效率异常告警的判断方法，本发明针对现在的PR值计算公式所存在的问题，通过对其进行分析，并提出了根据不同时期的环境温度与辐照强度进行修正，然后将经修正后的光伏电站系统直流段实际效率与设定的光伏电站安装地区理论效率比较，根据效率偏差制定告警分级标准，确定告警等级，进行预警。本发明为光伏系统性能的监控以及日常的运行维护提供了准确的依据。
【专利说明】一种光伏系统效率异常告警的判断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏系统效率异常告警的判断方法，属于光伏系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]光伏系统的效率是衡量一个光伏系统性能优劣的标准，光伏系统的总效率由太阳能方阵的效率(直流输出电量与总装机容量的比值)、逆变器的效率(交流输出电量与直流输入电量的比值)、并网端效率三部分组成。为了更直接的测定一个光伏系统的效率，国际上一般采用Performance Rat1 (简称PR)作为衡量一个光伏系统效率的标准。PR通常代表着光伏系统的效率，它是对整个光伏系统利用程度的度量。它表明了光伏系统性能损失的整体效果，包括光伏阵列温度、光照的不完全利用灰尘污染和系统故障等各种影响因素。PR是一个用来测量光伏系统利用程度的国际方法。它是STC(标准测试)条件下，光伏系统产生的可利用的并网交流电量与理论可发电量的比值。各地PR值差异较大，如全年高温的海南PR正常值低于西藏地区5%?10%。从全年整体趋势来看，以长三角地区为例，在六月份的梅雨季节，由于低辐照影响，与其他月份比系统效率值大幅度降低。目前，从数据收集和计算过程中发现PR值的计算受到光照强度以及环境温度的影响很大，且PR —般计算周期为I年时间，不适合于监控告警采用的瞬时效率计算。
[0003]光伏系统运行过程会存在各种部件异常、性能衰减、失效等问题。对于大型光伏电站与屋顶分布式光伏电站，准确找到异常部件或产生问题光伏方阵区域，对光伏电站运行维护与提升发电量至关重要。为方便光伏电站运行维护，目前通常通过对光伏电站中每串或每个光伏组件发电效率进行监控，如发现与理论效率差异较大时即发出告警信号，使光伏电站维护人员能很快找到问题点。
【发明内容】
[0004]本发明针对现在的PR值计算公式所存在的问题，对其进行分析并提出了优化后的光伏系统瞬时效率计算方法，为光伏系统性能的监控以及日常的运行维护提供了准确的依据。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种光伏系统效率异常告警的判断方法，包括以下步骤:
[0007]I)将光伏电站系统效率分为3段:直流段效率、低压交流段效率和高压交流段效率；
[0008]2)考虑到各段效率的损失因素，设定光伏电站安装地区理论效率；
[0009]3)根据环境温度，辐照强度对光伏系统直流段实际效率进行修正；
[0010]4)将步骤3)计算得到的经修正后的光伏系统直流段实际效率和所述步骤2)设定的理论效率进行比较，计算效率偏差；
[0011]5)制定告警分级标准，根据计算的效率偏差输出告警信息。
[0012]前述的步骤I)中，直流段效率是指光伏组件串效率，低压交流段效率是指逆变器效率，高压交流段效率是指变压器效率。
[0013]前述的步骤2)中，所述光伏电站安装地区理论效率的计算公式为:
【权利要求】
1.一种光伏系统效率异常告警的判断方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将光伏电站系统效率分为3段:直流段效率、低压交流段效率和高压交流段效率； 2)考虑到各段效率的损失因素，设定光伏电站安装地区理论效率； 3)根据环境温度，辐照强度对光伏系统直流段实际效率进行修正； 4)将步骤3)计算得到的经修正后的光伏系统直流段实际效率和所述步骤2)设定的理论效率进行比较，计算效率偏差； 5)制定告警分级标准，根据计算的效率偏差输出告警信息。
2.根据权利要求1所述的一种光伏系统效率异常告警的判断方法，其特征在于，所述步骤I)中，直流段效率是指光伏组件串效率，低压交流段效率是指逆变器效率，高压交流段效率是指变压器效率。
3.根据权利要求1所述的一种光伏系统效率异常告警的判断方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述光伏电站安装地区理论效率的计算公式为:= ^(I)
Pr 其中，Ptl为光伏电站安装地区理论效率，Pdk为测试时间内的实际发电量，Pt为测试时间内的理论发电量； 上述在计算光伏组件串理论效率时，Pdk取值为直流汇流箱输入或逆变器直流输入的实际发电量值；在计算光伏系统总理论效率时，Pdk取值为并网点测量的实际发电量值； 理论发电量Pt的计算公式为: Pt = PratingXT(2) 其中，T为STC条件下测试时间内的实际峰值日照时数，Prating为STC条件下光伏系统组件装机容量； 逆变器理论效率直接采用逆变器规格书效率曲线计算； 变压器理论效率采用变压器额定效率值。
4.根据权利要求1所述的一种光伏系统效率异常告警的判断方法，其特征在于，所述步骤3)对光伏系统实际效率进行修正只考虑对光伏系统直流段效率的修正。
5.根据权利要求1或4所述的一种光伏系统效率异常告警的判断方法，其特征在于，所述根据辐照强度对光伏系统直流段实际效率的修正包括以下步骤: 3-1)光伏组件结电压 ' 与光伏组件实际输出电压V关系如公式(4)所示: V = Vj-1Rs(4) 光伏组件光生电流Iph与光伏组件实际输出电流I的关系如公式(5)所示: I = 1-导-?)
^sh 其中，Rsh为光伏组件的内部并联电阻，Rs为测试短路电流电路中的串联电阻，Ibk(V)为漏电流； 3-2)同辐照下的光伏组件效率1通过公式(6)计算:
式中，Vi为光伏组件实际输出电压，Ii为光伏组件实际输出电流，Vtl为lOOOW/nf1辐照条件下的输出电压，10为1000W/m2辐照条件下的输出电流，Iphi为实际辐照下的光生电流值，Iphtl为1000W/m2辐照条件下的光生电流值； 3-3)辐照修正系数&表示为:
η。为标准辐照强度条件1000W/m2测试效率； 所述根据环境温度对光伏系统直流段实际效率的修正包括以下步骤: 3-a)光伏组件的实际温度采用以下公式(8)计算: Tc = TA+0.03 X Rin(8) 其中，Tc为光伏组件的实际温度，Ta为环境温度，Rin为光伏组件斜面辐照强度； 3-b)光伏组件因温度上升引起的效率降低百分比为: (Tc-25) XFt = (TA+0.03XRin-25) XFt(9) 其中，Ft为温度系数； 3-c)温度修订系数Xt表示为: Xt = 100% -(TA+0.03XRin-25) XFt(10)； 所述经环境温度，辐照强度修正后的光伏系统直流段实际效率P为: r Pdr ^；ii X K, X ^ I ()()() X/",X 匕⑴
P1 ^ X K P xix A, Prating XRm
rati,v 1000 式中，Xt为温度修正系数，I为辐照修正系数，At为数据取值时间，Iin为逆变器的即时电流，Vin为逆变器的电压输出。
6.根据权利要求1所述的一种光伏系统效率异常告警的判断方法，其特征在于，所述步骤5)中的告警分级标准为:当实际效率低于理论效率的10%，为低级别告警；当实际效率低于理论效率的20%，为中级别告警；当实际效率低于理论效率的40%，为高级别告警。
【文档编号】H02S50/00GK104167988SQ201410456746
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】张臻, 王磊, 马骜骐, 赵凤阁 申请人:河海大学常州校区