[發明專利]一種基于損失電量特征參數的光伏電站運行狀態辨識方法

有效

• 申請號: 201510049730.5
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104574221B9
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 王飛;李康平;米增強;梅華威;張雷;梁玉杰;白雪天;李玉笑;孫國騰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;英利集團有限公司
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;G06Q50/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,高錫明

技術領域

本發明涉及一種用于準確辨識光伏電站運行狀態的方法，屬于發電技術領域。

背景技術

光伏發電作為可再生能源的重要組成部分近年來得到了快速發展，并網型光伏電站是目前光伏發電的主要利用形式。一般地,一個光伏電站由若干個光伏發電單元組成,一個光伏發電單元又由若干個光伏組件串并聯而成。在實際運行過程中，除受到外界環境因素影響外，光伏電站的發電效率也與光伏發電單元、逆變器的運行狀態有著密切關系。受到逆變器故障、發電單元故障及單元表面積灰等因素的影響，光伏電站的實際出力總是小于其理論出力，這部分本可以發出卻未發出的電量定義為損失電量。

光伏電站的運行狀態主要指的是逆變器及光伏發電單元的運行狀態集合。對于光伏電站的逆變器來說，運行狀態只有兩種，即正常態和故障態。而對于光伏電站的光伏發電單元來說，運行狀態一般分為如下幾種：①正常態，即發電單元完好無損且單元表面清潔無積灰。②發電單元出現故障而單元表面清潔無積灰。③發電單元完好無損而單元表面污染有積灰。④發電單元出現故障且單元表面污染有積灰。科學準確地對光伏電站進行狀態辨識，不僅可幫助電站人員及時發現并處理故障，防止故障進一步蔓延而造成更加嚴重的事故，將電站的損失降到最小，而且有利于實現光伏電站的穩定、可靠運行，對促進光伏發電的規模化發展具有重要意義。

目前，光伏電站大都采用人工巡檢的方式對分散的光伏發電單元進行監測，這種傳統監測方式不僅工作量巨大且實時性很差，難以及時發現系統故障，無法保證光伏電站的穩定、可靠運行。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種基于損失電量特征參數的光伏電站運行狀態辨識方法，以及時發現系統故障，為光伏電站的運營維護提供科學依據。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種基于損失電量特征參數的光伏電站運行狀態辨識方法，其特征是，所述方法首先利用光伏電站能量管理系統(Energy Management System,EMS)的歷史數據計算得到光伏電站各發電單元的損失電量信息，然后通過支持向量機(Support Vector Machine,SVM)方法建立各發電單元的運行狀態辨識模型，擬合該單元損失電量特征參數與運行狀態之間的映射關系，最后利用這些運行狀態辨識模型對各發電單元的運行狀態進行識別，進而得到整個光伏電站的運行狀態集合，所述方法包括以下步驟：

①計算損失系數

a.對于每個光伏電站，按照氣象條件劃分成若干個區，在每個區安裝一個標準組件；所述標準組件的安裝方式、規格型號及物理特性均與同區內其他組件相同；此外，電站工作人員需經常對標準組件進行維護，確保其表面清潔且工作正常，從而保證其出力始終為理論出力，并將其功率出力采集記錄到EMS系統中；通過發電單元的歸一化出力(即將發電單元的出力換算成與標準光伏組件個數相同下的出力)與同區內標準光伏組件出力之比是否大于給定的閾值來判斷該單元的出力是否為理論出力；

所述氣象條件是指太陽輻照度、環境溫度、組件溫度、風速、風向、氣壓、濕度在內的氣象環境數據；

其中，判定閾值一般取為0.8，其調整范圍為0.7-0.9,調整的原則是：若判定閾值為0.8時篩選得到的理論出力數據較少，不能使b中的理論出力計算模型得到充分訓練，則適當減小該判定閾值，反之則適當增大該判定閾值；

b、通過EMS系統的歷史數據庫獲取各發電單元包括太陽輻照度、環境溫度、組件溫度、風速、風向、氣壓、濕度等在內的氣象環境數據，與各發電單元輸出功率數據。通過a中所述方法，從歷史數據中篩選出理論出力建模所需的功率數據。以篩選得到的功率數據作為輸出，對應時刻的氣象環境數據作為輸入，利用統計建模方法建立反映發電單元輸入變量與輸出功率之間關系映射的數學模型，該模型即為理論出力計算模型。

c.以光伏電站實時運行條件信息作為輸入、包括太陽輻照度、環境溫度、組件溫度、風速、風向、氣壓和濕度，利用理論出力的計算模型計算得到每一采樣時刻各光伏發電單元的理論出力數值；

d.從EMS系統獲取各光伏發電單元在每一采樣時刻的實際出力并計算理論出力與實際出力值之差，然后分別將每個光伏發電單元在某一指定時間段內的各采樣點的理論出力與實際出力值之差乘以采樣周期后累加，得到每個光伏發電單元在該時間段內的損失電量，同時將每個光伏發電單元在該時間段內各采樣點的理論出力乘以采樣周期后累加，得到每個光伏發電單元在該時間段內的理論電量；