[发明专利]基于希尔伯特边际谱特征的光伏组件性能一致性评价方法

摘要

本发明涉及一种基于希尔伯特边际谱特征的光伏组件性能一致性评价方法。光伏组件性能的非一致性，将导致光伏发电效率的下降，甚至会影响光伏发电系统的稳定性，因此对光伏组件性能进行一致性评价，具有重要的应用价值。本发明考虑到光伏组件经过串并联构成光伏阵列时的频域线性叠加特性，首先对光伏阵列直流伏安信号利用经验模态分解和Hilbert边际谱变换，然后对边际谱一致性指标计算的频率范围进行筛选，去除反映叠加特性的边际谱峰值所对应的频率范围，提出了一种对边际谱局部频率范围进行一致性指标评价的计算方法，从而实现光伏组件性能一致性在线评价。本发明将提高光伏电站的运行效率和稳定性，有助于光伏发电的推广应用。

主权项

1.基于希尔伯特边际谱特征的光伏组件性能一致性评价方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤(1)针对实际应用的光伏系统，随机选择天气类型为多云的若干个时段，采集逆变器直流侧的光伏阵列伏安信号，采用二次样条进行插值，得到光伏阵列伏安特性曲线；记为v(i)，其中i为直流电流，v表示与i相对应的直流电压；步骤(2)为把光伏阵列伏安特性曲线v(i)分解成为频带尽可能独立的窄带区域；对v(i)进行经验模态分解，使之分解为n个内蕴模态函数vk(i)和1个余项rn(i)，如式(1)所示，其中余项rn(i)需满足单调条件；步骤(3)对步骤(2)获得的内蕴模态函数vk(i)进行希尔伯特变换，计算每个内蕴模态函数的瞬时频率fk(i)；步骤(4)在内蕴模态函数的Hilbert变换结果和瞬时频率基础上，计算光伏阵列伏安特性曲线的Hilbert谱，并得到相应的Hilbert边际谱；步骤(5)对步骤(4)获得的Hilbert边际谱H(f)，去除反映叠加特性的边际谱峰值所对应的频率范围，在局部频率范围内对边际谱一致性指标进行计算，用来表征伏安特性曲线在频域上分布的离散程度，从而对光伏组件性能的一致性进行在线评价；具体为：首先定义Hilbert边际谱H(f)峰值所对应的频率点分别为fm,m＝1,2,…,M，满足式(6)和(7)所示条件；其中式(6)表示H(fm)需满足一定的绝对幅值要求；而式(7)反映H(fm)需满足一定局部区域的相对极值要求；H(fm)＞H(δ(fm))                        (7)式中，表示边际谱H(f)的均值；γ为峰值的筛选系数，设置为0.1；δ(f_m)表示以f_m为中心的特定区域中任意一个频率点，δ(f_m)所对应的特定区域为[f_m‑Δ_m,f_m+Δ_m]，Δ_m设置为0.2×f_m；然后计算边际谱H(f)去除M个峰值区域后的均值如式(8)所示；式中，fmax表示v(i)的截止频率；最后计算Hilbert边际谱H(f)的一致性指标s，如式(9)所示；式中，s的相对大小，反映了光伏组件性能的一致性；s越小，表明光伏组件的伏安特性在频域上一致性越好，从而光伏组件性能一致性也越好。