一种光伏电站组串有效温度的获取方法及装置与流程

本发明涉及光伏电站温度测量
技术领域：
，特别涉及一种光伏电站组串有效温度的获取方法及装置。
背景技术：
：光伏发电在过去的十几年时间内实现了蓬勃发展，大量的光伏电站接入电网，对电力系统运行的安全性与稳定性也带来了不利的影响，提高光伏发电预测准确性是削弱光伏接入对电网不利影响的有效途径。而光伏发电主要影响因素之一就是温度，如何有效的获取光伏电站精确的温度参数显得尤为重要。当前获取光伏电站温度参数的方案，通常是获取单点或单片组件的温度；然而光伏电站的每个组件在实际运行时都处在一个较为复杂的环境中，每片组件的位置、朝向、支架高度、自身衰减、自身故障等都会造成其电池片温度出现一定差异；而在实际光伏电站中，又很难获取每一片组件的电参数数据，因此无法针对每一片组件做发电预测。所以，在单点或单片测量得到的组件温度并不能代表电站中一个组串甚至整个电站的平均电池温度的情况下，以其进行整个光伏电站的发电预测会导致预测精度低的问题产生。技术实现要素：本发明提供一种光伏电站组串有效温度的获取方法及装置，以解决现有技术中以单点或单片组件温度进行光伏发电预测所导致的预测精度低的问题。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：一种光伏电站组串有效温度的获取方法，包括：根据满足第一预设条件的电站历史数据，计算得到各个日期的组件有效温度值；以满足第二预设条件的所述组件有效温度值所对应的电站历史数据，根据最小二乘法进行计算，得到各个组串的有效功率温度系数；根据所述有效功率温度系数以及相应组串当前的功率实测值和辐照实测值进行计算，得到相应组串的有效温度。优选的，根据满足第一预设条件的电站历史数据，计算得到各个日期的组件有效温度值，所采用的公式为：其中，t为组件有效温度值，g0为stc条件下的辐照1000w/m2,gm为所述电站历史数据中组串的辐照实测值，t环境为所述电站历史数据中环境温度的实测值，a、b、δt分别为与电站组件安装情况相对应的三个常量。优选的，在计算得到各个日期的组件有效温度值之后，还包括：计算得到各个所述组件有效温度值与所述电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的相关性；所述第二预设条件为所述相关性满足相关度要求。优选的，所述相关度要求为：所述组件有效温度值与所述电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的偏相关系数为负值，且所述偏相关系数的绝对值大于等于预设阈值。优选的，根据最小二乘法进行计算，得到各个组串的有效功率温度系数，包括：采用公式计算得到相应组串的有效绝对功率温度系数δp'；其中，rpt(g)为所述组件有效温度值与所述电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的偏相关系数，σp为满足所述第二预设条件的所述组件有效温度值所对应的电站历史数据中的组串发电功率标准差，σt为满足所述第二预设条件的所述组件有效温度值的标准差；采用公式计算得到相应组串的有效相对功率温度系数δp，作为相应组串的有效功率温度系数；其中，p0为stc条件下相应组串的最大功率。优选的，根据所述有效功率温度系数以及相应组串当前的功率实测值和辐照实测值进行计算，得到相应组串的有效温度，所采用的公式为：其中，t为组串的有效温度，pm为组串当前的功率实测值，pcorr为将功率实测值修正到stc条件下的功率值，g0为stc条件下的辐照1000w/m2,gm为组串当前的辐照实测值，δp为组串的有效功率温度系数，t0为stc条件下的温度25℃。优选的，根据所述有效功率温度系数以及相应组串当前的功率实测值和辐照实测值进行计算，得到相应组串的有效温度，所采用的公式为：其中，t为组串的有效温度，pm为组串当前的功率实测值，pcorr为将功率实测值修正到stc条件下的功率值，g0为stc条件下的辐照1000w/m2,gm为组串当前的辐照实测值，δp为组串的有效功率温度系数，t0为stc条件下的温度25℃，x为辐照阈值。优选的，在根据满足第一预设条件的电站历史数据，计算得到各个日期的组件有效温度值之前，还包括：获取组件表面干净日期的电站历史数据；在组件表面干净日期的电站历史数据中，剔除异常波动数据，获得满足所述第一预设条件的电站历史数据。优选的，所述组件表面干净日期为：组件清洗或强暴雨后的日期；所述异常波动数据包括：因阴影遮挡或组件故障引起的异常数据。一种光伏电站组串有效温度的获取装置，用于执行如上述任一所述的光伏电站组串有效温度的获取方法。本发明提供的光伏电站组串有效温度的获取方法，首先根据满足第一预设条件的电站历史数据，计算得到各个日期的组件有效温度值；然后以满足第二预设条件的组件有效温度值所对应的电站历史数据，根据最小二乘法进行计算，得到各个组串的有效功率温度系数，也即根据历史数据推导得到组串发电功率和组串温度之间的关系；最后根据有效功率温度系数以及相应组串当前的功率实测值和辐照实测值进行计算，得到相应组串的有效温度，进而根据当前数据反推得到了各个组串在实际工作时的有效温度，以各个组串的有效温度进行光伏电站的发电预测，能够解决现有技术中以单点或单片组件温度进行光伏发电预测所导致的预测精度低的问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1至图3分别是本发明申请实施例提供的光伏电站组串有效温度的获取方法的三种流程图；图4是本发明申请实施例提供的某光伏电站的功率修正值与实际值的误差比例与辐照的散点图；图5是本发明申请实施例提供的修正公式改进后光伏电站的功率修正值与实际值的误差比例与辐照的散点图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明提供一种光伏电站组串有效温度的获取方法，以解决现有技术中以单点或单片组件温度进行光伏发电预测所导致的预测精度低的问题。请参见图1，该光伏电站组串有效温度的获取方法包括：s101、根据满足第一预设条件的电站历史数据，计算得到各个日期的组件有效温度值；该第一预设条件主要是为了确保计算得到的各个日期的组件有效温度值是可用的，因为光伏电站全部日期的历史数据并不一定均是各个组串在正常情况下测得的数据，比如组件表面积灰严重、存在阴影遮挡或者组件故障等情况，均会导致检测数据偏离正常情况，而这种情况下计算得到的组件有效温度值也必然会与真实温度存在较大的偏差，所以，此处仅选择满足该第一预设条件的电站历史数据进行组件有效温度值的计算，以确保计算的准确度。s102、以满足第二预设条件的组件有效温度值所对应的电站历史数据，根据最小二乘法进行计算，得到各个组串的有效功率温度系数；其中，该有效功率温度系数是指组串发电功率和组串温度之间的关系系数；在非平稳天气的日期，可能会出现组串温度与电参数之间相关性较差的情况，导致该日期的组串发电功率和组串温度之间的关系系数不具备参考意义，所以可以剔除掉该日期的各项数据，仅选择满足相应条件的组件有效温度值所对应的电站历史数据进行有效功率温度系数的计算；因此，可以设置该第二预设条件为考量组串发电功率和组串温度之间的关系系数是否具备参考意义的条件，比如降雨次数为零，或者辐照稳定、风速稳定等，又或者也可以是对于上述关系系数的阈值要求，此处不做具体限定，视其应用环境而定。在计算有效功率温度系数时，可以先利用最小二乘法的公式推导出组串的有效绝对功率温度系数，从而再计算出组串的有效相对功率温度系数。此时计算得到的整个组串的有效功率温度系数，不仅能够用于步骤s103中的计算，还可以作为衡量组串工作状态的一种参考。s103、根据有效功率温度系数以及相应组串当前的功率实测值和辐照实测值进行计算，得到相应组串的有效温度。通过步骤s101和s102已经根据历史数据推导得到组串发电功率和组串温度之间的关系，然后即可通过步骤s103根据该关系以及当前数据反推得到各个组串在实际工作时的有效温度；再以各个组串的有效温度进行光伏电站的发电预测，即可解决现有技术中以单点或单片组件温度进行光伏发电预测所导致的预测精度低的问题。值得说明的是，现有技术中还存在一种组件温度计算方案，其主要是利用环境温度、辐照、风速等数据，结合组件自身的物理特性，使用物理模型的参数代入计算出一个代表性的组件温度。然而实际应用中的很多大型光伏电站占地面积广，地形也有不小的差异，尤其是山区内的光伏电站，因此一个光伏电站内的环境温度、风速、甚至辐照度都有可能有巨大差异，仅仅通过环境参数推算的组件温度来表征整个电站的平均电池温度，其准确性也较低。而本实施例提供的该光伏电站组串有效温度的获取方法，根据历史数据推导得到组串发电功率和组串温度之间的关系，再根据该关系以及当前数据反推得到各个组串在实际工作时的有效温度，进而能够以各个组串的有效温度进行光伏电站的发电预测，解决了上述由代表性组件温度进行发电预测时准确性低的问题。另外，本实施例提供的该光伏电站组串有效温度的获取方法，不仅能够估计光伏电站单个组串的有效温度，也能够同时对整个光伏电站的不同组串的各自有效温度进行估计。并且，本实施例中的技术方案，均使用实际光伏电站的运行数据，无需其他复杂的实验条件限制，因此可操作性较强。本发明另一实施例还提供了一种具体的光伏电站组串有效温度的获取方法，在上述实施例及图1的基础之上，优选的，其步骤s101中根据满足第一预设条件的电站历史数据，计算得到各个日期的组件有效温度值，所采用的公式为sandia实验室在《photovoltaicarrayperformancemodel》报告中提到的使用环境参数计算组件温度的公式：其中，t为组件有效温度值，g0为stc条件(辐照1000w/m2，组件温度25℃，am＝1.5)下的辐照1000w/m2,gm为电站历史数据中组串的辐照实测值，t环境为电站历史数据中环境温度的实测值，a、b、δt分别为与电站组件安装情况相对应的三个常量。因该组件有效温度值是通过环境参量推导出来的一个电站组件温度，直接用该组件有效温度值代替组串或整个电站的有效组件温度，在地势较为复杂的电站以及在一些非平稳天气(如阴雨、多云等辐照变化较为剧烈)的日期中，会出现较大误差，若将该组件有效温度值用于光伏发电预测，引起的预测偏差会非常大。因此，更为优选的，如图2所示，在步骤s101之后，还包括：s201、计算得到各个组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的相关性；对应的，步骤s102中的第二预设条件为组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的相关性满足相关度要求。而该相关度要求具体为：组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的偏相关系数为负值，且偏相关系数的绝对值大于等于预设阈值，比如0.8。由于组件温度和发电功率的主要影响因素都是辐照，因此在计算组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的相关性时，需要将辐照作为控制变量，计算组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的偏相关系数，该指标能够度量组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率的实际相关性关系。根据相关性的定义，相关系数绝对值在0.8以上，两个变量之间具有强相关性，因此，这里筛选组件有效温度值与电站历史数据中对应日期相应组串发电功率之间的偏相关系数小于0且绝对值大于0.8以上的日期，即组件有效温度值与对应日期相应组串发电功率具有明显线性相关关系的日期，以这些日期的辐照、各个组串发电功率以及计算得到的组件有效温度值，作为后期计算组串的有效功率温度系数的输入数据。优选的，步骤s102中根据最小二乘法进行计算，得到各个组串的有效功率温度系数，包括：根据筛选得到的满足第二预设条件的日期的数据，结合这些日期内组件有效温度值与相应组串发电功率的偏相关系数，利用最小二乘法的公式推导出组串的有效绝对功率温度系数，从而再计算出组串的有效相对功率温度系数。工程实践中已证明，温度与开路电压二者的曲线是一个斜率为负值的直线，温度与短路电流二者的曲线是一个斜率略微为负值的直线，而温度的上升，开路电压的下降的幅度远大于短路电流上升的幅度，因此温度对功率的影响是斜率为负值的一种线性的函数关系，利用最小二乘估计建立组串发电功率作为因变量、组件温度作为自变量的线性回归模型时，其斜率即为组件绝对温度系数。但因为在实际光伏电站中，采集的是任意光照下实际运行的组串发电功率，而发电功率p同时受到辐照g和温度t的影响，温度t又同时受到辐照g的影响，即：p＝f(g,t)，其中t＝f'(g)，f和f'分别表示相应的映射关系；因此无法直接建立组件温度对发电功率的线性回归模型的斜率得到组件绝对温度系数。借鉴统计学中，通过因变量与自变量的相关系数及各自的标准差来计算线性回归模型的斜率的方式，本实施例也通过数学公式推导的方式计算组件温度对发电功率的线性回归斜率若将组串的发电功率作为因变量y，组件温度作为自变量x，在已知组件有效温度值与相应组串发电功率的偏相关系数rpt(g)、满足第二预设条件的组件有效温度值所对应的电站历史数据中的组串发电功率标准差σp、满足第二预设条件的组件有效温度值标准差σt的条件下，通过上述数学公式推导方式能够求得组件有效温度值对相应组串发电功率的线性回归模型的斜率，即为该组串的有效绝对功率温度系数将组串的有效绝对功率温度系数除以该组串在stc条件下的最大功率，即得到该组串的有效相对功率温度系数，这个系数代表的是一整个组串多个组件的有效功率温度系数，所采用的公式为：然后以该有效相对功率温度系数δp作为相应组串的有效功率温度系数；其中，p0为stc条件下相应组串的最大功率。下面选择某光伏电站的实际运行数据，以其某一组串的有效功率温度系数的计算过程为例进行说明：表1是光伏电站某日一个组串(14片组件，标称功率为235w)实测的辐照、环境温度、风速和发电功率数据。表1组串实测数据发电功率辐照风速环境温度2390.5797.41.826.92405.5801.52.126.92406.2801.11.426.92418.1808.51.726.92450.8818.61.826.92429.9811.51.426.92429.6811.81.226.92462.3825.21.026.9……………………首先，根据辐照、风速和环境温度，通过sandia实验室的经验公式可推导出一个组件有效温度值，见表2。表2组串实测数据及计算得到的组件有效温度值然后，计算组件有效温度值与发电功率的每日偏相关系数，筛选偏相关系数为负值且绝对值不小于0.8的日期。如从实际电站近三个月数据中，采集到的数据，其中有20日的数据是属于组串处于较为干净的且无严重故障的日期，经过组件有效温度值与发电功率的偏相关系数进行进一步筛选，选出10日可以用于计算组串有效功率温度系数的日期。再者，结合筛选出的日期的发电功率与组件有效温度值的偏相关系数rpt(g)＝-0.8965，以及计算得到的筛选出的日期的各个组串发电功率的标准差σp＝40.53和各个组件有效温度值的标准差σt＝2.36，计算组件有效温度值对组串发电功率的影响斜率为bp＝-15.37，即该组串的有效绝对功率温度系数δp'＝-15.37；将该组串(14片组件)的有效绝对功率温度系数δp'除以stc条件下的最大功率得到组串有效的功率温度系数δp＝-15.37/(14*235)＝-0.00468，略低于该组串所在的单片组件标定的功率温度系数，说明使用单片组件的功率温度系数不能代表整个组串的有效功率温度系数。本实施例在上述实施例的基础之上，提出了一种利用温度与功率的偏相关性来筛选接近于实验条件的数据的方法，能够使计算得到的组串的有效功率温度系数更为准确。其余步骤及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。值得说明的是，在上述实施例的基础之上，该光伏电站组串有效温度的获取方法，如图3所示(以在图2的基础上为例进行展示)，在步骤s101之前，还可以包括：s301、获取组件表面干净日期的电站历史数据。优选的，该组件表面干净日期为：组件清洗或强暴雨后的日期；进而能够消除由于电站积尘对温度计算的影响。s302、在组件表面干净日期的电站历史数据中，剔除异常波动数据，获得满足第一预设条件的电站历史数据。优选的，该异常波动数据包括：因阴影遮挡或组件故障引起的异常数据；剔除掉上述引起异常波动的干扰数据，能够将数据进行清洗，实现筛除。通过上述两次数据筛除工作，使在不需要额外实验装置或实验条件的情况下，能够仅利用光伏电站的实际运行电参数数据以及辐照、环境温度、风速等数据，通过数学公式计算和推导，得到准确的电站组串的有效功率温度系数。本发明另一实施例还提供了另外一种具体的光伏电站组串有效温度的获取方法，在上述实施例的基础之上，给出了一种步骤s103的具体可选方式，即利用光伏电站发电功率修正到stc条件下的公式(简称功率修正公式)以及已知组串的有效功率温度系数，反推出组串的有效温度，所采用的公式为：其中，t为组串的有效温度，pm为组串当前的功率实测值，pcorr为将功率实测值修正到stc条件下的功率值，g0为stc条件下的辐照1000w/m2,gm为组串当前的辐照实测值，δp为组串的有效功率温度系数，t0为stc条件下的温度25℃。申请人经研究发现，理论上该功率修正公式适应的辐照范围是不变的，但实际电站因环境差异、地理位置、组件特性不同等原因，不同电站功率修正公式适应的辐照度范围会有差异，也即上述功率修正公式具有一定的辐照度适应条件，在低辐照情况下，功率修正的偏差较大，因此需根据实际电站的数据情况，针对低辐照的情况对该公式做适当改进，以提高通过功率修正公式得到的组串有效温度的精度。本实施例根据修正功率与实际功率的差值比，与辐照度的关系，改进低辐照下功率修正公式。以上述实施例中的举例进行说明，选取某光伏电站表1的历史运行数据，计算得到该电站的有效功率温度系数为-0.00468，利用功率修正公式得到一组功率的修正值，修正值与实际值的误差之比为：可以看出，忽略温度的影响，该误差比例基本与辐照呈现负相关的线性关系。图4是计算的功率修正值与实际值的误差比例与辐照的对应关系图；在辐照较低时，如100w/m2以下，该误差比例与辐照呈现的是正相关的线性关系，因此在此种情况下，需要改进该电站在100w/m2以下的低辐照下的功率修正公式。为使误差公式在低辐照时，修正值与实际值的误差比例依然与辐照呈现负相关的线性关系，即改变为需在100w/m2以下时，使修正值与实际值的误差比例在辐照上升时仍呈现线性下降，因此将修正值p'corr按照辐照度进行同比例的缩小，即在100w/m2以下时，修正值随着辐照上升而下降，从而使误差比例随着辐照上升而下降。由此，可以得到低辐照下的修正公式改为：gm≤100w/m2时改进公式后，该光伏电站的功率修正值与实际值的误差比率与辐照散点图如图5所示。由此可以推导出该光伏电站的组串有效温度为：gm≤100w/m2时；gm>100w/m2时；通过上述公式计算的组串的有效温度，表征的是电站一个组串在自然环境下，多片组件电池片温度的综合实际工作温度。实际应用中，不同电站内功率修正值与实际值的误差比率与辐照的散点分布形状转折点并不一定相同，即并不均在100w/m2时，因此，可以视其具体应用环境进行相应的设置，由此可以得到步骤s103所采用的公式为：其中，t为组串的有效温度，pm为组串当前的功率实测值，pcorr为将功率实测值修正到stc条件下的功率值，g0为stc条件下的辐照1000w/m2,gm为组串当前的辐照实测值，δp为组串的有效功率温度系数，t0为stc条件下的温度25℃，x为辐照阈值。本实施例在上述实施例的基础之上，给定了一种根据实际电站数据改进低辐照下的功率修正公式，能有效降低功率修正的误差，获得准确度更高的组串有效温度。其余步骤及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。本发明另一实施例还提供了一种光伏电站组串有效温度的获取装置，能够执行如上述实施例任一所述的光伏电站组串有效温度的获取方法。该装置可以是独立的装置，包括处理器和存储器，其处理器用于执行存储器中存储的各个程序，其存储器中存储的各个程序中包括上述实施例所述的光伏电站组串有效温度的获取方法。或者，该装置也可以集成于上位机或光伏电站逆变器的控制器中，此处不做具体限定，可以视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。该光伏电站组串有效温度的获取方法的各个步骤及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。当前第1页12