[發(fā)明專利]一種概率融合式光伏電站的多維全狀態(tài)數(shù)據(jù)建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010773148.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN111799843B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪海寧;陳昱明;張長(zhǎng)志;李浩然;張健;蘇建徽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);國(guó)網(wǎng)天津市電力公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種概率融合式光伏電站的多維全狀態(tài)數(shù)據(jù)建模方法，針對(duì)光伏電站內(nèi)電壓、電流、溫度、輻照度傳感器采樣獲得的多源、異構(gòu)、大量、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分組、組內(nèi)當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的聯(lián)合計(jì)算，獲得電站內(nèi)各組設(shè)備狀態(tài)的特征量，再根據(jù)特征量計(jì)算結(jié)果，利用設(shè)備各狀態(tài)的概率分布對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而建立高數(shù)據(jù)利用率、低數(shù)據(jù)復(fù)雜度的光伏電站數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜傳感器網(wǎng)絡(luò)下采樣數(shù)據(jù)的融合分析，達(dá)到降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)，提升光伏電站運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)性能的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏電站數(shù)據(jù)建模技術(shù)，屬于光伏電站運(yùn)維監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電作為太陽(yáng)能利用的重要手段之一，近年來取得了快速發(fā)展，而光伏電站數(shù)據(jù)模型作為電站實(shí)時(shí)監(jiān)控與運(yùn)行維護(hù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)確保電站監(jiān)控系統(tǒng)高效、可靠和發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

工程實(shí)踐中，光伏電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總是依靠各類傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，布設(shè)于光伏電站中的各類傳感器采集并發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)終端接收數(shù)據(jù)后根據(jù)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，但光伏電站場(chǎng)區(qū)廣闊，設(shè)備種類眾多，不論是自然環(huán)境還是設(shè)備狀態(tài)都較為復(fù)雜，因而為了完整地感知光伏電站運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)際中監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)必須使用諸如電壓、電流傳感器，溫度傳感器，輻照度傳感器等多類采集設(shè)備，并同時(shí)采集、發(fā)送大量類型各異的數(shù)據(jù)，這使得數(shù)據(jù)終端獲得的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多源、異構(gòu)、大量、動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)。對(duì)于此類較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)源，為了確保數(shù)據(jù)終端分析時(shí)數(shù)據(jù)利用的充分、高效，必須依靠電站的基礎(chǔ)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。

現(xiàn)有針對(duì)光伏電站數(shù)據(jù)模型與建模方法主要包括以下幾種：

(1)環(huán)節(jié)建模，即針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)分別建模，此種方式最為常見，研究成果也較多，例如：針對(duì)直流光伏陣列環(huán)節(jié)，根據(jù)不同的光伏組件材料，給出了光伏組件的雙二極管機(jī)理模型及單二極管機(jī)理模型；針對(duì)直流逆變環(huán)節(jié)，考慮逆變器的“黑箱”特性，根據(jù)逆變器的輸入輸出信息，采用NARX模型和Wiener模型，對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了辨識(shí)建模。此類方式獲得的模型常表現(xiàn)為多變量、多參數(shù)的微分方程組，此類建模最大的特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)且參數(shù)劃分精細(xì)，缺點(diǎn)是光伏電站設(shè)備環(huán)節(jié)較多，若對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)均分別進(jìn)行精細(xì)化的建模后再組合，最終構(gòu)成光伏電站模型的階數(shù)將很高，變量參數(shù)眾多，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析計(jì)算量大，效率低下。

(2)參數(shù)聚合建模，即在分環(huán)節(jié)建模的基礎(chǔ)上，將部分環(huán)節(jié)結(jié)合為一個(gè)整體，達(dá)到結(jié)構(gòu)參數(shù)簡(jiǎn)化的目的，例如：以參數(shù)聚合模型和原模型間有功功率損耗、無(wú)功功率損耗相等為原則，獲得的集電網(wǎng)絡(luò)等值阻抗模型；以及考慮到光伏逆變器及其控制環(huán)節(jié)的型號(hào)及參數(shù)基本相同，據(jù)此根據(jù)對(duì)光伏逆變器及其控制環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)融合，采用按容量加權(quán)法獲得其等效參數(shù)模型的方法。此類方法一定程度上減少了模型的階數(shù)，降低了數(shù)據(jù)分析的運(yùn)算量，但由于從基礎(chǔ)模型向參數(shù)聚合模型簡(jiǎn)化時(shí)常需要設(shè)定簡(jiǎn)化的近似條件，因此聚合模型難免存在近似誤差，從而削弱了模型的通用性和精確性。

(3)整體聚合建模，即將光伏電站所有內(nèi)部結(jié)構(gòu)與細(xì)節(jié)略去，將電站視為一個(gè)不可分割的整體發(fā)電單元，這樣建立的整體聚合模型可以準(zhǔn)確反映出光伏電站在PCC點(diǎn)出口處的電壓和輸出功率等動(dòng)態(tài)性能，但不再表現(xiàn)發(fā)電單元內(nèi)部環(huán)節(jié)的具體特性。此種建模方法常應(yīng)用于分析電站與電網(wǎng)間相互作用，包括電站對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性影響的研究和電網(wǎng)特性變化對(duì)電站狀態(tài)影響的研究等，但由于電站內(nèi)部環(huán)節(jié)在模型中被隱去，此類建模方法與所獲模型并不滿足電站運(yùn)維監(jiān)控的要求，也不適用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析。

綜上所述，如何進(jìn)行科學(xué)、可靠地光伏電站數(shù)據(jù)建模，提升處理終端對(duì)電站中復(fù)雜數(shù)據(jù)源利用的充分性和合理性，確保電站監(jiān)控系統(tǒng)高效、可靠，成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有光伏電站數(shù)據(jù)建模方法存在的不足之處，提出一種概率融合式光伏電站的全狀態(tài)數(shù)據(jù)建模方法，以期能利用設(shè)備狀態(tài)的概率分布為轉(zhuǎn)化媒介，將光伏電站內(nèi)各類傳感器采集獲得的多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合建模，從而能在充分利用采集信息的前提下，完成數(shù)據(jù)融合，降低電站狀態(tài)模型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，最終達(dá)到降低光伏監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)，提升光伏監(jiān)控系統(tǒng)的性能的目的。