[发明专利]一种基于损失电量特征参数的光伏电站运行状态辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于准确辨识光伏电站运行状态的方法，属于发电技术领域。

背景技术

光伏发电作为可再生能源的重要组成部分近年来得到了快速发展，并网型光伏电站是目前光伏发电的主要利用形式。一般地,一个光伏电站由若干个光伏发电单元组成,一个光伏发电单元又由若干个光伏组件串并联而成。在实际运行过程中，除受到外界环境因素影响外，光伏电站的发电效率也与光伏发电单元、逆变器的运行状态有着密切关系。受到逆变器故障、发电单元故障及单元表面积灰等因素的影响，光伏电站的实际出力总是小于其理论出力，这部分本可以发出却未发出的电量定义为损失电量。

光伏电站的运行状态主要指的是逆变器及光伏发电单元的运行状态集合。对于光伏电站的逆变器来说，运行状态只有两种，即正常态和故障态。而对于光伏电站的光伏发电单元来说，运行状态一般分为如下几种：①正常态，即发电单元完好无损且单元表面清洁无积灰。②发电单元出现故障而单元表面清洁无积灰。③发电单元完好无损而单元表面污染有积灰。④发电单元出现故障且单元表面污染有积灰。科学准确地对光伏电站进行状态辨识，不仅可帮助电站人员及时发现并处理故障，防止故障进一步蔓延而造成更加严重的事故，将电站的损失降到最小，而且有利于实现光伏电站的稳定、可靠运行，对促进光伏发电的规模化发展具有重要意义。

目前，光伏电站大都采用人工巡检的方式对分散的光伏发电单元进行监测，这种传统监测方式不仅工作量巨大且实时性很差，难以及时发现系统故障，无法保证光伏电站的稳定、可靠运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于损失电量特征参数的光伏电站运行状态辨识方法，以及时发现系统故障，为光伏电站的运营维护提供科学依据。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种基于损失电量特征参数的光伏电站运行状态辨识方法，其特征是，所述方法首先利用光伏电站能量管理系统(Energy Management System,EMS)的历史数据计算得到光伏电站各发电单元的损失电量信息，然后通过支持向量机(Support Vector Machine,SVM)方法建立各发电单元的运行状态辨识模型，拟合该单元损失电量特征参数与运行状态之间的映射关系，最后利用这些运行状态辨识模型对各发电单元的运行状态进行识别，进而得到整个光伏电站的运行状态集合，所述方法包括以下步骤：

①计算损失系数

a.对于每个光伏电站，按照气象条件划分成若干个区，在每个区安装一个标准组件；所述标准组件的安装方式、规格型号及物理特性均与同区内其他组件相同；此外，电站工作人员需经常对标准组件进行维护，确保其表面清洁且工作正常，从而保证其出力始终为理论出力，并将其功率出力采集记录到EMS系统中；通过发电单元的归一化出力(即将发电单元的出力换算成与标准光伏组件个数相同下的出力)与同区内标准光伏组件出力之比是否大于给定的阈值来判断该单元的出力是否为理论出力；

所述气象条件是指太阳辐照度、环境温度、组件温度、风速、风向、气压、湿度在内的气象环境数据；

其中，判定阈值一般取为0.8，其调整范围为0.7-0.9,调整的原则是：若判定阈值为0.8时筛选得到的理论出力数据较少，不能使b中的理论出力计算模型得到充分训练，则适当减小该判定阈值，反之则适当增大该判定阈值；

b、通过EMS系统的历史数据库获取各发电单元包括太阳辐照度、环境温度、组件温度、风速、风向、气压、湿度等在内的气象环境数据，与各发电单元输出功率数据。通过a中所述方法，从历史数据中筛选出理论出力建模所需的功率数据。以筛选得到的功率数据作为输出，对应时刻的气象环境数据作为输入，利用统计建模方法建立反映发电单元输入变量与输出功率之间关系映射的数学模型，该模型即为理论出力计算模型。

c.以光伏电站实时运行条件信息作为输入、包括太阳辐照度、环境温度、组件温度、风速、风向、气压和湿度，利用理论出力的计算模型计算得到每一采样时刻各光伏发电单元的理论出力数值；

d.从EMS系统获取各光伏发电单元在每一采样时刻的实际出力并计算理论出力与实际出力值之差，然后分别将每个光伏发电单元在某一指定时间段内的各采样点的理论出力与实际出力值之差乘以采样周期后累加，得到每个光伏发电单元在该时间段内的损失电量，同时将每个光伏发电单元在该时间段内各采样点的理论出力乘以采样周期后累加，得到每个光伏发电单元在该时间段内的理论电量；