一种光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法与流程

本技术涉及光伏发电，尤其是涉及一种光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法。

背景技术：

1、目前，由于化石能源的逐渐枯竭与全球环境的逐渐恶化，发展可再生能源势在必行。其中，光伏发电作为重要的可再生能源利用形式之一，因其资源储量巨大、分布范围广、清洁安全等优点，使得光伏发电的发展较为迅速。

2、伴随集中式光伏电站装机容量的不断增大，现有的人工巡检方式已无法满足光伏电站定位精确、快速响应的运维需求。

3、因此，急需一种通过对实际运行数据的光伏电站多段效率计算对光伏电站中各设备运行状态进行动态评价的方法，以期实现光伏电站智能化运行与维护。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法，旨在解决现有的光伏电站的设备大多需要通过人工巡检对设备的运行状态评价，工作效率低，受到工人自身水平限制无法发现设备工作中存在风险的问题。

2、本技术第一方面提供一种光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法，所述光伏电站包括光伏阵列，所述光伏阵列包括光伏组串、汇流箱和逆变器，多个所述光伏组串构成光伏组串级，多个所述汇流箱构成汇流箱级，多个所述逆变器构成逆变器级；方法包括：

3、获取所述光伏电站的历史运行数据和历史环境数据，并对所述历史运行数据和历史环境数据进行数据清洗，其中，所述历史环境数据至少包括辐照量和环境温度，所述历史运行数据至少包括所述光伏组串级、所述汇流箱级和所述逆变器级的运行数据；

4、根据清洗后的所述历史环境数据，计算所述光伏组串的理论发电量；

5、根据清洗后的历史运行数据，计算所述光伏组串级的发电量、所述汇流箱级的汇流电量和所述逆变器级的输入和输出电量；

6、根据所述光伏组串的理论发电量，以及所述光伏组串级的发电量、所述汇流箱级的汇流电量以及所述逆变器级的输入和输出电量，计算所述光伏组串的发电效率、所述汇流箱的汇流效率和所述逆变器的发电量效率；

7、根据所述光伏组串的发电效率、所述汇流箱的汇流效率以及所述逆变器的发电量效率，计算所述光伏阵列的各级运行状态评价分级阈值，得到所述光伏阵列各级的运行状态等级划分规则；

8、根据所述分级阈值以及所述等级划分规则，对所述光伏阵列的各级运行状态进行分级评价。

9、可实施的一种方式中，所述获取所述光伏电站的历史运行数据和历史环境数据，并对所述历史运行数据和历史环境数据进行数据清洗的步骤，包括：

10、在预设的时间段内，获取所述光伏电站的历史运行数据和历史环境数据，并进行数据清洗；

11、在所述预设的时间段内以相同时间分辨率，对清洗后的数据进行聚合，得到重构的所述光伏电站的历史运行数据和历史环境数据。

12、可实施的一种方式中，所述根据清洗后的所述历史环境数据，计算所述光伏组串的理论发电量的步骤，包括：

13、根据清洗后的所述历史环境数据，计算所述光伏组串的运行温度，计算公式为：

14、；

15、其中，为所述光伏组串的运行温度，为所述光伏组串所处的环境温度，为时刻内所述光伏组串的单位面积倾斜面总辐照度，为noct测试辐照度，为标称工作温度，为noct测试温度；

16、根据所述光伏组串的运行温度，计算修正后的所述光伏组串的理论发电量，理论发电量的计算公式为：

17、；

18、其中，为所述光伏组串在统计周期内的理论发电量，为标准测试条件下所述光伏组串转换效率，为统计周期内所述光伏组串的单位面积倾斜面总辐照量，为所述光伏组串的总面积，为所述光伏组串的温度系数；为所述光伏组串的运行温度。

19、可实施的一种方式中，所述根据清洗后的历史运行数据，计算所述光伏组串级的发电量、所述汇流箱级的汇流电量和所述逆变器级的输入和输出电量的步骤，包括：

20、计算所述光伏组串的发电量，计算公式为：

21、；

22、其中，为所述光伏组串发电量；为时刻第个所述光伏组串的电流，为第个光伏组串所连汇流箱的汇流总电压，为数据采集时间分辨率，为统计周期内采集数据点；

23、计算所述汇流箱的汇流电量，计算公式为：

24、；

25、其中，为所述汇流箱汇流电量，为所述光伏组串发电量，为单个所述汇流箱所连接的所述光伏组串数量；

26、计算所述逆变器的直流输入电量，计算公式为：

27、；

28、其中，为所述逆变器输入电量，为所述逆变器直流输入电压，为所述逆变器直流输入电流，为数据采集时间分辨率，为统计周期内采集数据点；

29、计算所述逆变器的交流输出电量，计算公式为：

30、；

31、其中，为所述逆变器输出电量，为所述逆变器输出总有功功率，为数据采集时间分辨率，为统计周期内采集数据点。

32、可实施的一种方式中，所述根据所述光伏组串的理论发电量，以及所述光伏组串级的发电量、所述汇流箱级的汇流电量以及所述逆变器级的输入和输出电量，计算所述光伏组串的发电效率、所述汇流箱的汇流效率和所述逆变器的发电量效率的步骤，包括：

33、计算所述光伏组串的发电效率，计算公式为：

34、；

35、其中，为第个所述光伏组串的发电效率，为第个 光伏组串在统计周期内的发电量，为所述光伏组串在统计周期内的理论发电量；

36、计算所述汇流箱的汇流效率，计算公式为：

37、；

38、其中，为所述汇流箱的汇流效率；为所述逆变器输入电量，为所述汇流箱汇流电量；

39、计算逆变器发电量效率，计算公式为：

40、；

41、其中，为所述逆变器发电量效率，为所述逆变器输入电量；为所述逆变器输出电量。

42、可实施的一种方式中，所述根据所述光伏组串的发电效率、所述汇流箱的汇流效率以及所述逆变器的发电量效率，计算所述光伏阵列的各级运行状态评价分级阈值，得到所述光伏阵列各级的运行状态等级划分规则的步骤，包括：

43、在预设的时间段内，计算该预设的时间段内的所述光伏组串级、所述汇流箱级以及所述逆变器级中待分析的运行效率，并将该运行效率作为阈值确定与等级划分所需的数据集；

44、根据所述数据集，确定所述光伏组串级、所述汇流箱级和所述逆变器级的运行状态等级划分阈值，其中，所述等级划分阈值包括上限阈值和下限阈值，所述下限阈值的计算公式为：

45、；

46、所述上限阈值的计算公式为：

47、，以及；

48、其中， upp1为上限阈值， upp2为大于所述上限阈值的异常上限阈值；

49、其中，，；

50、其中，为全部所述光伏组串、所述汇流箱和所述逆变器的数量；

51、根据全部所述光伏组串、所述汇流箱和所述逆变器的运行状态等级划分规则：

52、优等级：且；

53、中等级：且；

54、差等级：或；

55、其中，为所述光伏组串发电效率、所述汇流箱的汇流效率和逆变器的发电量效率中的一种。

56、可实施的一种方式中，所述根据所述分级阈值以及所述等级划分规则，对所述光伏阵列的各级运行状态进行分级评价的步骤，包括：

57、所述光伏阵列的各级运行状态包括优等级设备、中等级设备和差等级设备，其中，所述优等级设备、所述中等级设备和所述差等级设备分级评价公式为：

58、优等级设备：；

59、中等级设备：；

60、差等级设备：；

61、其中，为第个待评价的设备，为优等级设备集合，为中等级设备集合，为差等级设备集合，为全部所述光伏组串、所述汇流箱和所述逆变器中待评价的同种设备数量。

62、本技术第二方面一种光伏电站运行效率计算及运行状态评价系统，前述的光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法，所述系统包括：

63、获取单元，用于获取所述光伏电站的历史运行数据和历史环境数据，并对所述历史运行数据和历史环境数据进行数据清洗，其中，所述历史环境数据至少包括辐照量和环境温度，所述历史运行数据至少包括所述光伏组串级、所述汇流箱级和所述逆变器级的运行数据；

64、第一计算单元，用于根据清洗后的所述历史环境数据，计算所述光伏组串的理论发电量；

65、第二计算单元，用于根据清洗后的历史运行数据，计算所述光伏组串级的发电量、所述汇流箱级的汇流电量和所述逆变器级的输入和输出电量；

66、功率计算单元，根据所述光伏组串的理论发电量，以及所述光伏组串级的发电量、所述汇流箱级的汇流电量以及所述逆变器级的输入和输出电量，计算所述光伏组串的发电效率、所述汇流箱的汇流效率和所述逆变器的发电量效率；

67、划分单元，用于根据所述光伏组串的发电效率、所述汇流箱的汇流效率以及所述逆变器的发电量效率，计算所述光伏阵列的各级运行状态评价分级阈值，得到所述光伏阵列各级的运行状态等级划分规则；

68、评价单元，用于根据所述分级阈值以及所述等级划分规则，对所述光伏阵列的各级运行状态进行分级评价。

69、本技术第三方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法。

70、版本技术第四方面提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法的步骤。

71、本技术有益效果：

72、本技术提供一种光伏电站运行效率计算及运行状态评价方法，利用光伏电站的历史运行数据和历史环境数据，计算光伏组串的理论发电量以及光伏组串级的发电量、汇流箱级的汇流电量和逆变器级的输入和输出电量。再根据光伏组串的理论发电量，以及光伏组串级的发电量、汇流箱级的汇流电量和逆变器级的输入和输出电量，计算光伏组串的发电效率、汇流箱的汇流效率和逆变器的发电量效率。接下来，根据得到的发电效率、汇流效率和逆变器发电量效率，计算光伏阵列的各级运行状态评价分级阈值，得到光伏阵列各级的运行状态等级划分规则，最后，基于分级阈值以及等级划分规则对光伏阵列的各级运行状态进行分级评价，不仅能够实现对各级的发电量以及电量损失的快速、准确监测，满足大型光伏电站智能化运维需求；还能够以发电量以及电量损失为依据，得到相同统计周期内同种设备的运行状态分级评价结果，以便帮助光伏电站运维人员及时发现设备可能存在的风险，为后续进行设备检修提供依据。