位 整个网络的支路和送端及受端情况。 (1)
柳44] 0)前推回代算法
[0045] 功率前推算法：已知网络结构末端功率且节点电压不变，根据支路参数、节点电压 和节点支路矩阵计算顺序，逐段计算支路功率，简化电路如图2所示，支路功率计算公式如 式3和4。
[0048] 其中，k为迭代次数，ri,和A S 1,分别为节点i和j对应支路的电阻和功率损耗， Pj和P sum, i分别为节点J有功功率和节点J所有支路总功率，S U为节点j流向节点i的功 率，V，为节点j的电压，巧。。是第k次迭代时节点j所有支路总功率。
[0049] 电压回代：已知首端电压且支路功率不变，由首端向末端逐段计算支路节点电压 和电压损耗，逐段计算末端电压，简化电路如图2所示。光伏发电阵列无功功率和感抗近乎 于0,只需计算纵向电压，电压计算如式3和4。
阳05引其中，k为迭代次数，A Vj为节点纵向电压分量，P 1为节点j流向节点i的功率，V j 为节点j的电压。
[0053] (3)运行状态评估
[0054] 针对单个光伏阵列运行状态的前推回代评估流程如图4所示，具体步骤如下：
[0055] (1)WIMWp为基本单位进行光伏阵列区域划分，建立IMWp阵列的节点支路矩阵。
[0056] 似读取IMWp光伏阵列模型和福照度、溫度、湿度和风向等环境参数，并测得各个 IMWp光伏阵列电气网络首端电压和末端功率。
[0057] (3)采用分层前推回代算法和多叉树遍历捜索法，计算IMWp阵列首端功率和末端 电压，如果满足收敛条件，输出该参数；否则，继续迭代计算。
[0058] 该过程中的多叉树遍历捜索法为现有技术中的常规捜算算法，运里不再详细介 绍。
[0059] (4)根据实时检测到的各个IMWp光伏阵列电气网络的末端电流，计算IMWp光伏阵 列发电效率和功率因数。 W60] 巧）采用概率统计方法计算出整体阵列功率因数和发电效率的概率密度和分布函 数，将概率分布区间量化为"优良"、"合格"、"注意"，W概率分布或分布函数形式展示光伏 阵列不同运行状态。所述光伏阵列发电效率或功率因数的概率分布函数的计算公式为：
[0062] 其中，F(X)为发电效率或功率因数的概率分布函数，X为发电效率或功率因数的 计算值，a和0是发电效率或功率因数的上、下限值。
[0063] 利用MTLAB7. 0对基于分区分层前推回代算法的光伏阵列运行状态评估方法进 行仿真验证，选定新疆某新建20MWP光伏电站新清洗的5MWp光伏阵列，W IMWp为基本单位 划分为PV1、PV2、PV3、PV4和PV5, IMWp电气网络结构如图2所示，环境参数选用2014年10 月19日11 :00至10月20日11 :00数据。5个IMWp光伏阵列部分评估数据巧00次迭代 计算）如图5所示，5MWp光伏阵列评估数据概率分布区和评估结果概率分布如图6和图7 所示。由图5知，5MWp阵列综合发电效率和功率因数基本分布在0. 8至0. 9区间，表明每 个阵列运行优良。由图6知，5MWp阵列综合发电效率和功率因数基本分布在0. 8至0. 9区 间，由图7中实曲线知，5MWp阵列最大发电容量约4. 4MWp的概率密度分布在0. 94,仿真表 明：5MWp光伏阵列综合运行状态优良，评估结果和阵列（新清洗）实际运行一致。由图7 知，1500次迭代的前推回代和500次迭代的分区分层前推回代算法计算出的阵列运行状态 概率密度基本一致，显然，分区分层前推回代法可W准确计算阵列运行状态的概率密度，该 方法迭代次数少，收敛速度快，计算效率高。
[0064] W上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基 本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变 形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对 实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种光伏阵列运行状态预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 1) 以IMffp为基本单位进行光伏阵列区域划分，建立IMffp光伏阵列的节点支路矩阵； 2) 测得各个IMffp光伏阵列电气网络首端电压、末端功率及环境参数，针对IMffp光伏阵 列的节点支路矩阵，根据分层前推回代算法和多叉数遍历搜索法，计算各个IMffP光伏阵列 电气网络首端功率及末端电压； 3) 根据实时检测得到的各个IMffp光伏阵列电气网络的末端电流，结合步骤2)计算得 到的各个IMffp光伏阵列电气网络首端功率及末端电压，计算各个IMffp光伏阵列发电效率 和功率因数； 4) 根据计算得到的各个IMffp光伏阵列发电效率和功率因数数据，采用概率统计方法 计算整体光伏阵列发电效率和功率因数的概率密度和分布函数； 5) 根据发电效率和功率因数的概率密度和分布函数的统计规律判断光伏阵列整体运 行状态。2. 根据权利要求1所述光伏阵列运行状态预测方法，其特征在于，所述IMffp光伏阵列 电气网络分为3层，第一层为逆变层包括支路1，第二层为汇流层包括支路2~17,第三层 为组串层包括支路19~273。3. 根据权利要求1所述光伏阵列运行状态预测方法，其特征在于，所述前推回代算法 中计算首端功率的公式为其中，k为迭代次数，rij和ΔS^分别为节点i和j对应支路的电阻和功率损耗，P种Psuniii分别为节点j有功功率和节点j所有支路总功率，S^为节点j流向节点i的功率，Vj 为节点j的电压，Piv是第k次迭代时节点j所有支路总功率。4. 根据权利要求1所述光伏阵列运行状态预测方法，其特征在于，所述前推回代算法 中计算末端电压的公式为：其中，k为迭代次数，AVj为节点纵向电压分量，Pi为节点j流向节点i的功率，V为 节点j的电压。5. 根据权利要求1所述光伏阵列运行状态预测方法，其特征在于，所述光伏阵列发电 效率或功率因数的概率分布函数的计算公式为：其中，F(x)为发电效率或功率因数的概率分布函数，X为发电效率或功率因数的计算 值，α和β是发电效率或功率因数的上、下限值。6.根据权利要求1所述光伏阵列运行状态预测方法，其特征在于，所述环境参数包括 辐照度、温度、湿度和风向。
【专利摘要】本发明涉及一种光伏阵列运行状态预测方法，该方法包括：1)以1MWp为基本单位进行光伏阵列区域划分，建立1MWp光伏阵列的节点支路矩阵；2)测得各个1MWp光伏阵列首端电压、末端功率及环境参数，根据分层前推回代算法，计算各个1MWp光伏阵列首端功率及末端电压；3)根据实时检测得到的末端电流，计算各个1MWp光伏阵列发电效率和功率因数；4)计算整体光伏阵列发电效率和功率因数的概率密度和分布函数，判断光伏阵列整体运行状态。该方法减少了光伏发电系统中电压、电流测量装置的安装数量，降低了光伏阵列状态监测系统的复杂度和发电成本，且降低了环境对监测系统的影响度，提高了光伏阵列运行状态判断的准确性和可靠性。
【IPC分类】H02J7/35, H02S50/10
【公开号】CN105391400
【申请号】CN201510807405
【发明人】焦东东, 霍富强, 卞正峰, 孔波, 朱云霞, 谢红伟, 郑鹏飞
【申请人】许继集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月19日