基于辐射分布特征的光伏并网逆变器运行效率评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于辐射分布特征的光伏并网逆变器运行效率评估方法，该方法包括：获取目标站址地区的标准辐照度数据；根据所述标准辐照度数据选取加权平均转换效率的功率点；根据所述标准辐照度数据和功率点计算各功率点转换效率的加权因子；获取所述光伏并网逆变器的效率测试数据，并计算逆变器的加权平均效率和静态MPPT效率；根据所述静态MPPT效率、加权平均效率、加权因子以及所述效率测试数据中的直流电压等级个数，计算所述光伏并网逆变器的综合运行效率。该方法能够根据长时间辐照度数据和光伏并网逆变器效率测试数据，对光伏并网逆变器的运行效率进行精细、准确的综合评估。

Evaluation method of operation efficiency of photovoltaic grid connected inverter based on radiation distribution characteristics

【技术实现步骤摘要】
基于辐射分布特征的光伏并网逆变器运行效率评估方法
本专利技术涉及逆变器运行效率评估
，尤其涉及一种基于辐射分布特征的光伏并网逆变器运行效率评估方法。
技术介绍
近年来，随着国家《关于促进光伏行业健康发展的若干意见》和《关于进一步落实分布式发电有关政策的通知》等光伏发电激励政策的持续出台，国内光伏发电的装机容量得到迅猛增长。截止2014年底，我国光伏发电累计并网装机容量2805万千瓦，同比增长60％。已公布的新能源规划中，光伏发电到2020年的装机容量将达到1亿千瓦。光伏并网逆变器作为光伏发电系统内的核心能量转换与控制设备，其性能不仅决定整个系统的稳定安全运行，同时也是影响系统使用寿命的关键因素。因此，光伏并网逆变器的效率及其评估方法受到行业的广泛关注。根据逆变器元器件特性，目前普遍将逆变器效率评价归类为转换效率和最大功率点跟踪(MPPT)效率两部分,其中MPPT效率包括静态MPPT效率和动态MPPT效率。电力电子设备效率与其自身的电路拓扑、控制策略以及开关损耗有关，认为与气象条件无关。而光伏逆变器的运行效率受输出功率(辐照条件)的影响，具有较强的区域性特征。《并网光伏逆变器效率变化特征及其模型研究》(陈正洪,李芬等,水电能源科学.2011.29(8):124-127)介绍了IEC制定的EN50530中确定的逆变器效率评估参数，分析其定义、测试方法及其合理性，并与国内相关标准规定的逆变器效率的定义和测试方法进行了对比分析。阐述了有必要借鉴欧洲考核逆变器效率的思路，对我国评估逆变器效率的方法进行改进，但并未提出相关解决方案。《关于光伏并网逆变器“效率”的探讨》(李菊欢,电子质量.2010.8:64-65)从时次和能量角度统计了逆变器转换效率的基本特征，并建立了逆变器转换效率的指数曲线分月模型，评估了拟合精度。文章建立的转换效率与直流功率的非线性回归方程，能够通过采样点的直流功率在直流功率高于50％以上时，准确计算出逆变器转换效率，但在低直流功率输入区间的计算结果误差较大，且不适用于长周期合理评估逆变器对整站的发电性能影响。《一种并网光伏逆变器户外运行综合效率的评价方法》(黄晶生,董颖华等,CN103605891,2014.02.26)通过对光伏电站建设地辐照度进行评估，按照提出的辐照区间，统计不同辐照度区间内的能量占比，根据得到的能量占比值，和欧洲效率或加州效率的加权因子进行比较，进而用不同辐照区间内光伏逆变器的转换效率代入相应的欧洲效率或加州效率计算模型，得到光伏逆变器户外运行综合效率。从该专利技术本质来看，最终仍通过现有的逆变器欧洲效率或加州效率计算方法，得到逆变器在户外运行效率，计算结果由于受到站址地区气象条件与欧洲或加州的经验因子不匹配的影响，并不能精确反映逆变器在现场运行的综合效率。《一种并网光伏逆变器转换效率综合评价方法》(王玲玲,胡书举,李丰林,CN104217108,2014.12.17)，在不同辐照度区间内的能量占比值的计算方法相似，通过一年的气象记录数据，计算得到相应辐照区间的能量占比值后，根据选取的典型功率点下光伏逆变器的转换效率，通过加权算法，得到逆变器在全功率范围内的加权转换效率。该方法仅考虑了逆变器转换效率对光伏发电系统发电性能的影响，而忽略了逆变器的MPPT效率，因此其评估结果并不精准全面。《RedefinitionoftheEuropeanEfficiency–FindingtheCompromiseBetweenSimplicityandAccuracy》(BenoitBletterie,RolandBrundlinger,etal.23rdEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConferenceandExhibition,2008,Spain)针对逆变器欧洲效率因子进行研究，认为加权欧洲转换效率仅考虑逆变器在不同直流电压等级下功率点实测效率的加权平均，若逆变器的控制设计没有考虑到直流电压等级的影响，会导致评估结果失真。该文章提出了由辐照度、温度和年发电量分布映射得到逆变器最大功率、跟踪点电压和发电量的分布，设置权重因子。此外，通过建立逆变器效率与组件温度的关系，模拟逆变器工作电压区间，进而得到提出的最大可达到欧洲效率的评价方法。《ATestProtocoltoEnableComparativeEvaluationofMaximumPowerPointTrackersUnderBothStaticandDynamicIrradiance》(M.Ropp，J.Cale，M.Mills-Price，M.Scharf，S.G.Hummel，PhotovoltaicSpecialistsConference，201137thIEEE,USA)设计提出了一种兼顾静态MPPT效率和动态MPPT效率的综合测试方法，该测试方法根据电站基本参数和历史数据，统计得到的光伏电站站址低/中/高辐照度的分布情况，以及暂态运行工况下，辐照度的阶跃时间，设计出标准辐照度测试曲线，将各个采样点的测试结果平均后得到逆变器MPPT效率。该测试方法可以合理模拟逆变器在特定地区的MPPT效率，但缺乏普遍适用性，且逆变器处于动态MPPT过程在全年的累计时间较短，其对发电量的影响基本可以忽略。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种光伏并网逆变器的运行效率评估方法，该方法能够全面、准确地评价光伏并网逆变器长时间的综合运行效率。为达到上述目的，本专利技术实施例提出的光伏并网逆变器的运行效率评估方法，包括：获取目标站址地区的标准辐照度数据；根据所述标准辐照度数据选取加权平均转换效率的功率点；根据所述标准辐照度数据和功率点计算各功率点转换效率的加权因子；获取所述光伏并网逆变器的效率测试数据，并计算逆变器的加权平均效率和静态MPPT效率；根据所述静态MPPT效率、加权平均效率、加权因子以及所述效率测试数据中的直流电压等级个数，计算所述光伏并网逆变器的综合运行效率。进一步地，所述标准辐照度数据包括目标站址地区在统计周期内不同类型的辐射数据，所述根据所述标准辐照度数据和功率点计算各功率点转换效率的加权因子，包括：根据相邻的所述功率点的平均值作为区间边界值划分辐照度统计区间；根据所述辐射数据统计各个所述辐照度统计区间的累计能量；根据所述累计能量和所述辐射数据中的总辐射量计算各个辐照度统计区间的能量占比，作为相应的各功率点转换效率的加权因子。进一步地，所述获取目标站址地区的标准辐照度数据还包括：对获取到的辐照度数据进行数据质量检验和处理，得到所述标准辐照度数据。进一步地，所述光伏并网逆变器的效率测试数据包括逆变器在每个功率点下的转换效率，所述计算逆变器的加权平均效率和静态MPPT效率，具体包括：根据所述转换效率和加权因子计算所述逆变器的加权平均效率：其中，S1…Sn为各辐照度统计区间内的总辐射量，η1/n…ηn/n为光伏并网逆变器在不同功率点的转换效率，ST为统计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于辐射分布特征的光伏并网逆变器运行效率评估方法，其特征在于，包括：/n获取目标站址地区的标准辐照度数据；/n根据所述标准辐照度数据选取加权平均转换效率的功率点；/n根据所述标准辐照度数据和功率点计算各功率点转换效率的加权因子；/n获取所述光伏并网逆变器的效率测试数据，并计算逆变器的加权平均效率和静态MPPT效率；/n根据所述静态MPPT效率、加权平均效率、加权因子以及所述效率测试数据中的直流电压等级个数，计算所述光伏并网逆变器的综合运行效率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于辐射分布特征的光伏并网逆变器运行效率评估方法，其特征在于，包括：
获取目标站址地区的标准辐照度数据；
根据所述标准辐照度数据选取加权平均转换效率的功率点；
根据所述标准辐照度数据和功率点计算各功率点转换效率的加权因子；
获取所述光伏并网逆变器的效率测试数据，并计算逆变器的加权平均效率和静态MPPT效率；
根据所述静态MPPT效率、加权平均效率、加权因子以及所述效率测试数据中的直流电压等级个数，计算所述光伏并网逆变器的综合运行效率。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准辐照度数据包括目标站址地区在统计周期内不同类型的辐射数据，所述根据所述标准辐照度数据和功率点计算各功率点转换效率的加权因子，包括：
根据相邻的所述功率点的平均值作为区间边界值划分辐照度统计区间；
根据所述辐射数据统计各个所述辐照度统计区间的累计能量；
根据所述累计能量和所述辐射数据中的总辐射量计算各个辐照度统计区间的能量占比，作为相应的各功率点转换效率的加权因子。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标站址地区的标准辐照度数据包括：
对获取到的辐照度数据进行数据质量检验和处理，得到所述标准辐照度数据。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光伏并网逆变器的效率测试数据包括逆变器在每个功率点下的转换效率，所述计算逆变器的加权平均效率和静态MPPT效率，具体包括：
根据所述转换效率和加权因子计算所述逆变器的加权平均效率：



其中，S1…Sn为各辐照度统计区间内的总辐射量，η1/n…ηn/n为光伏并网逆变器在不同功率点的转换效率，ST为统计周期内的总辐射量，ηcon为光伏并网逆变器加权平均转换效率；
计算所述静态MPPT效率：



其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智，宋鹏，陈豪，王开让，巩宇，董建明，蔡建明，刘迪，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11