一种光伏组件尘遮挡识别方法与流程

1.本发明涉及光伏组件尘遮挡识别技术领域，具体涉及一种光伏组件尘遮挡识别方法。


背景技术：

2.太阳能利用越来越受到重视，相关产业在本世纪也快速成长，可以解决当今的能源问题和环境问题。光伏组件试将太阳能转化为电能的部件，光伏组件的输出功率受到多种因素影响，其中，光伏组件老化和遮挡为主要因素，其中遮挡因素中最严重的为尘遮挡，在光伏组件上侧堆积的灰尘会降低光伏电池板的透射率，从而影响光伏组件的发电输出功率；并且会降低光伏组件表明的散热性，从而影响光伏发电的光电转换效率，进一步降低发电输出功率。另外，某些含有氧化物的灰尘降落到光伏组件表面，加上降雨露珠会使灰尘变成酸性或碱性物质，对太阳能电池板具有一定的腐蚀效应，经过长时间的侵蚀之后板面会凹凸不平，这将有助于灰尘的积累，增加太阳光的漫反射，使得对光伏组件的不良影响日益加剧。可通过对光伏组件清洗作业来去除光伏组件上的积尘，目前，由于缺少相应的尘遮挡程度识别技术，只能依赖于人工巡查目测判断，缺少相应的数据支撑，无法判断当前尘遮挡的影响程度，不能做出合理的清洗作业规划，也不利于监测管理。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种光伏组件尘遮挡识别方法。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种光伏组件尘遮挡识别方法，包括：在光伏组件清洗完成并干燥后，触发在第一设定的时段内采集若干强度不同的光照强度作为光照强度设定值，并采集在不同光照强度下某一光伏组件的初始温度数据、初始输出电压数据和初始输出电流数据，且根据所述初始输出电压数据和初始输出电流数据计算所述光伏组件在不同光照强度下的初始输出功率数据：其中，i=1，2，3
……
n，n为光照强度的数量；在后期光伏组件运行期间，以设定的天数间隔触发监测当前光照强度，并在当前光照强度与某一光照强度设定值的差值在设定的阈值范围内时，控制采集所述光伏组件当前的温度数据、输出电压数据和输出电流数据，并根据所述输出电压数据和输出电流数据计算光伏组件当前的输出功率数据：计算光伏组件当前的温度数据与所述光伏组件在对应的光照强度设定值时的初始温度数据的温度差：
根据所述温度差、初始温度数据和光伏组件输出功率与温度变化特性计算由温度变化造成的输出功率变化值；根据光伏组件当前的输出功率数据、与当前光照强度对应的初始输出功率数据和由温度变化造成的输出功率变化值计算非温度因素造成的输出功率的下降比例：根据非温度因素造成的输出功率的下降比例输出光伏组件上侧的尘遮挡程度。
5.进一步的，还包括：在当前光照强度与某一光照强度设定值的差值在设定的阈值范围内时，控制采集所述光伏组件当前上侧的图像数据；将所述光伏组件当前上侧图像数据与预先存储的多种尘土覆盖量的光伏组件的图像数据进行相似度匹配，从相似度匹配结果中筛选出相似度最高的光伏组件的图像数据；获取预先存储的筛选出的光伏组件的图像数据在当前尘土覆盖量下的输出功率下降比例，计算综合输出功率下降比例：其中，a、b分别为和对应的权重，且满足a b=1；根据综合输出功率下降比例输出光伏组件上侧的尘遮挡程度。
6.进一步的，所述预先存储的多种尘土覆盖量的光伏组件的图像数据及其造成的输出功率下降比例通过以下方式获得：在第二设定的时段采集多组试验光伏组件在无尘土覆盖下的电压数据和电流数据，并根据每组试验光伏组件在无尘土覆盖下的电压数据和电流数据计算试验初始输出功率，然后根据所有试验光伏组件的试验初始输出功率计算试验初始功率平均值；在多组试验光伏组件上均匀铺洒初始设定量的尘土，采集试验光伏组件在在当前尘土覆盖量下输出的电压数据和电流数据，以及在当前尘土覆盖量下的试验光伏组件上侧的图像数据；逐次增加试验光伏组件上侧的尘土覆盖量，并在增加尘土覆盖量后，采集试验光伏组件在在当前尘土覆盖量下输出的电压数据和电流数据，以及无尘土覆盖下的试验光伏组件上侧的图像数据；根据每组试验光伏组件当前尘土覆盖量下输出的电压数据和电流数据计算每一试验光伏组件在当前尘土覆盖量下的输出功率；对所有试验光伏组件在同一尘土覆盖量下的输出功率求平均值，并根据所有试验光伏组件在同一尘土覆盖量下的输出功率平均值和试验初始功率平均值计算获得该尘土覆盖量下的输出功率下降比例；
获取与该尘土覆盖量下的输出功率的平均值最接近的试验光伏组件上侧的图像数据，并将获取的图像数据与该尘土覆盖量下的输出功率下降比例对应存储。
7.进一步的，还包括：设定综合输出功率下降阈值，当综合输出功率下降比例高于设定的综合输出功率下降阈值时，输出清洗提醒信号。
8.进一步的，所述设定的天数间隔为3至5天。
9.进一步的，若当前光照强度与某一光照强度设定值的差值超出设定的阈值范围时，则以设定的时间间隔进行一次光照强度采集，直至当前光照强度与某一光照强度设定值的差值在设定的阈值范围。
10.进一步的，所述a和b的取值均为0.5。
11.有益效果：本发明通过在每次清洗作业后采集多组不同光照强度下的温度、输出电压和输出电流数据，并计算出不同光照强度下的初始输出功率，在光伏组件后期运行过程中，通过以设定的间隔天数进行一次数据采集，由于预先采集的为多组不同光照强度下的数据，便于后期运行进行数据采集时进行光线强度匹配，从而便于计算出在相同光线条件的输出功率，由于短期内光伏组件的老化可以忽略，在将温度造成的输出功率剔除后，输出功率的下降可视为由尘遮挡引起的，通过下降比例可准确的反应出不同季节的尘遮挡程度；结合图像识别技术从两个维度进行识别，然后根据赋予的权重综合输出，可进一步提高精确度；为相关人员提供数据支持，可有根据的制定清洗作业规划。
附图说明
12.图1是本发明实施例的光伏组件尘遮挡识别方法的流程示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
14.如图1所示，本发明实施例提供了一种光伏组件尘遮挡识别方法，包括：在光伏组件清洗完成并干燥后，触发在第一设定的时段内采集若干强度不同的光照强度作为光照强度设定值，并采集在不同光照强度下某一光伏组件的初始温度数据、初始输出电压数据和初始输出电流数据，且根据所述初始输出电压数据和初始输出电流数据计算该光伏组件在不同光照强度下的初始输出功率数据：其中，i=1，2，3
……
n，n为光照强度的数量。上述第一设定的时间段选择光线强度变化较为明显的时间，可以是上午的9:30至11点，或下午2:30至4点，选择该时间进行采集可覆盖较大范围的光照强度。在定好第一设定的时间段后，需在第一设定的时间段前完成光伏组件的清洗工作，并预留好干燥时间，确保在进行采集时，光伏组件处于干燥清洁状态。触发采集可以人为操作触发，在采集时，可以按照设定的时间间隔进行一次采集，如每隔10分钟或20分钟等进行一次采集。也可以通过持续监测光线强度变化，并以设定的光线强度差触发光伏组件的温度、输出电压和输出电流的采集。
15.在后期光伏组件运行期间，以设定的天数间隔触发监测当前光照强度，并在当前光照强度与某一光照强度设定值的差值在设定的阈值范围内时，控制采集该光伏组件当前的温度数据、输出电压数据和输出电流数据，并根据输出电压数据和输出电流数据计算光伏组件当前的输出功率数据：在当前光照强度与某一光照强度设定值的差值在设定的阈值范围内时，即可认为当前光照强度与某一光照强度设定值比较接近，此时，两者对于光伏组件的输出功率的影响可以忽略。上述设定的天数间隔可以根据实际需要进行设定，间隔天数越短，识别频率越高，间隔天数越长，识别频率也就越低，可以是3至5天。触发监测的时段优选为上午，且优选为第一设定的时间段的中间时间点，可确保当天可完成采集。
16.计算光伏组件当前的温度数据与光伏组件在对应的光照强度设定值时的初始温度数据的温度差：显然，上述初始温度数据为初始温度数据中的一个数据，该数据对应的光照强度设定值中与当前光照强度接近。
17.根据光伏组件当前的温度数据、温度差和光伏组件输出功率与温度变化特性计算由温度变化造成的输出功率变化值。一般情况下，当温度升高时，光伏组件的输出功率会下降，具体下降多少与光伏组件的类型有关，以目前市场主流的晶硅光伏组件为例，每升高一度，光伏组件的输出功率约下降0.38%至0.44%之间。根据当前的温度数据和初始温度数据可以确定该温度段内的下降系数，上述下降系数与温度差的乘机即可计算出输出功率具体下降多少。
18.根据光伏组件当前的输出功率数据、与当前光照强度对应的初始输出功率数据和由温度变化造成的输出功率变化值计算非温度因素造成的输出功率的下降比例：根据非温度因素造成的输出功率的下降比例输出光伏组件上侧的尘遮挡程度，相关人员可以根据尘遮挡程度来规划光伏组件的清洗作业，若给出清洗作业时恰巧赶上阴雨天气，可不进行清洗作业，雨水会对积尘有一定的冲洗作用，并且避免清洗作业后无法正常采集上述初始数据。非温度因素造成的输出功率的下降比例与尘遮挡程度的对应关系可以自行设定，如2％＜≤8％时，输出轻度尘遮挡；如8％＜≤14％时，输出中度尘遮挡；如14％＜≤20％时，输出重度度尘遮挡。在非温度因素造成的输出功率的下降比例在8％至8％时，输出轻度尘遮挡，需要说明的是，对于布置在同一个区域的光伏阵列，在同样环境中每个光伏组件上的积尘量基本相同，上述进行数据采集的某一光伏组件优选为预先指定的。
19.为了进一步提高识别精度，本发明实施例还包括：在当前光照强度与某一光照强度设定值的差值在设定的阈值范围内时，控制采集光伏组件当前上侧的图像数据。
20.将光伏组件当前上侧图像数据与预先存储的多种尘土覆盖量的光伏组件的图像数据进行相似度匹配，从相似度匹配结果中筛选出相似度最高的光伏组件的图像数据。当在光伏组件上覆盖的尘土量接近时，两者的色差最小，因此相似度最高。
21.获取预先存储的筛选出的光伏组件的图像数据在当前尘土覆盖量下的输出功率下降比例。
22.计算综合输出功率下降比例：其中，a、b分别为和对应的权重，且满足a b=1。a、b的取值均优选为0.5。在计算出综合输出功率下降比例后，可根据综合输出功率下降比例判断光伏组件上侧的尘遮挡程度。
23.上述预先存储的多种尘土覆盖量的光伏组件的图像数据及其造成的输出功率下降比例通过以下方式获得：在第二设定的时段采集多组试验光伏组件在无尘土覆盖下的电压数据和电流数据，并根据每组试验光伏组件在无尘土覆盖下的电压数据和电流数据计算试验初始输出功率，然后根据所有试验光伏组件的试验初始输出功率计算试验初始功率平均值。其中，第二设定的时段优选为中午11:30-12:30，这段时间光照强度变化很小，可认为在试验是在恒定的光照强度下进行的。试验光伏组件可选择为5至8组即可。
24.在多组试验光伏组件上均匀铺洒初始设定量的尘土，采集试验光伏组件在在当前尘土覆盖量下输出的电压数据和电流数据，以及在当前尘土覆盖量下的试验光伏组件上侧的图像数据。
25.逐次增加试验光伏组件上侧的尘土覆盖量，并在增加尘土覆盖量后，采集试验光伏组件在在当前尘土覆盖量下输出的电压数据和电流数据，以及无尘土覆盖下的试验光伏组件上侧的图像数据。初始设定量的尘土小于一般情况下上述间隔天数的尘土积累量，每次增加的尘土覆盖量可根据实际需要进行设定，经过多次增加后的尘土覆盖量最好大于一般情况下上述间隔天数的尘土积累量的2至3倍，尽可能的可覆盖较大的范围。
26.根据每组试验光伏组件当前尘土覆盖量下输出的电压数据和电流数据计算每一试验光伏组件在当前尘土覆盖量下的输出功率。
27.对所有试验光伏组件在同一尘土覆盖量下的输出功率求平均值，并根据所有试验光伏组件在同一尘土覆盖量下的输出功率平均值和试验初始功率平均值计算获得该尘土覆盖量下的输出功率下降比例。
28.获取与该尘土覆盖量下的输出功率的平均值最接近的试验光伏组件上侧的图像数据，并将获取的图像数据与该尘土覆盖量下的输出功率下降比例对应存储。
29.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。