[发明专利]基于光伏组件故障率分析的光伏阵列运行维护方法

说明书

本发明公开了一种基于光伏组件故障率分析的光伏阵列运行维护方法，从元件可靠性的角度，每个组件划分为故障停运和正常运行两种状态，在考虑光伏阵列的运行状态时，将光伏阵列的整体正常运行率作为状态划分依据，对光伏阵列的运行状态进行了多状态划分。为了可以尽量保持原样本的精度，提高评估速度，选择向后场景削减技术来对光伏阵列的运行状态进行削减和划分。在光伏阵列状态划分基础上，考虑观测系统状态的连续性，建立半马尔科夫决策过程，包含六重元素：状态集、决策集、状态恢复概率、采取动作后平均转移时间、代价函数、准则函数。该模型的目标是求最优维护策略，使得折扣费用最小，从而获得最优维护策略，得到最经济的维护方案。

技术领域

本发明涉及一种光伏阵列运行维护方法，尤其涉及一种基于光伏组件故障率分析的光伏阵列运行维护方法，属于光伏技术领域。

背景技术

在节能减排、绿色能源的巨大挑战下，发展灵活高效、经济环保的分布式发电已成为发展低碳电力、改善能源供应结构的重要手段。随着分布式发电的迅速发展，完善其运维管理机制，对提高分布式发电系统的能效尤为重要。

在光伏电站的实际运行过程中，由于光伏组件的数量过于庞大，出于节约成本的角度不能给每个光伏组件安装监测装置，因此对光伏阵列进行周期性巡检是必不可少的。在每次巡检的过程中都将光伏阵列中出现故障的元件进行修复，使阵列中不再存在任何由故障而引发停运的最小发电单元，容量恢复额定值。定期检查能够及时发现电站在运行中存在的问题并及时解决，这样一来，小问题就不会堆积变成大问题，在可控范围之内及时遏制，将损失降为最小。在光伏电站的实际运行过程中，也可以通过对于阵列的发电量监测来确定是否要对光伏阵列进行检修。将在各个汇流箱处测得的阵列的发电量进行横向对比，当监测到某一阵列的发电量低于额定容量下发电量的某一比例时，便认为阵列内部存在组件故障影响到了阵列的发电能力，从而对光伏阵列进行整体检修，将所有发生故障的光伏组件进行替换或维修，使其恢复到正常运行状态。

合理的检修方法应该能保证光伏阵列更多的在高使用率的情况下运行，使得光伏阵列正常运行率始终不低于90％的情况。周期性检修方法虽然能发现并解决光伏阵列运行过程中的问题，仍可能存在阵列正常运行率低于要求值；发电量检测检修方法能保证阵列的正常运行率，但是不能做到在要求的正常率内保证更多的组件正常工作，也没有考虑经济性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光伏组件故障率分析的光伏阵列运行维护方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于光伏组件故障率分析的光伏阵列运行维护方法，包括以下步骤：

步骤1：建立光伏阵列的多状态模型，所述光伏阵列包括1个以上发电单元，各发电单元包括m个光伏组件，m≥1；所述光伏组件处于故障停运和正常运行两种状态中的一种；

将光伏阵列的整体正常运行率作为状态划分依据，对光伏阵列的运行状态进行多状态划分，建立了n状态模型进行模拟，该n状态模型的状态空间为E＝{1，2，…，n}，m为一个发电单元内组件串的数量，n＝m-1。

步骤2：削减光伏阵列的运行状态：根据光伏阵列的整体正常运行率，建立N状态光伏阵列的运行状态集E＝{1，2，…，N}，N≤n；

步骤3：根据光伏阵列的运行状态集E、决策集A_i＝{(m，τ_i)}、状态恢复概率采取动作A_i后平均转移时间T(i，A_i)、代价函数C(i，A_i)、准则函数V(i)，建立半马尔科夫决策过程；

决策集A_i＝{(m，τ_i)}由维护方式和检测间隔组成，维护方式m＝{0，1，2}＝{继续运行、维修、更换}，检测间隔τ_i为距下一次检测的时间间隔；状态恢复概率为采取动作m后，状态i恢复到状态j的概率；