一种光伏发电效率监测系统及方法与流程

本发明涉及光伏发电，具体涉及一种光伏发电效率监测系统及方法。

背景技术：

1、随着科技的不断进步、新能源供需不断加剧，太阳能因资源丰富、永不枯竭、清洁安全成为可再生能源发电方式。当前，大规模和分布式并网光伏电站已被广泛应用。光伏发电系统的发电量直接影响光伏电站的经济效益，而光伏发电系统内部各个发电设备的健康运行状态是保证发电量和系统高效运行的关键，各发电设备的运行效率是直观表征发电设备运行状态的特征量。

2、目前，在光伏发电系统运行时，仅对光伏组件的一些基本参数进行监控测量，而对光伏组件的发电效率并没有实时的获取和计算方式，造成无法及时获知光伏发电系统中的发电设备的运行状态，进而影响光伏发电系统的稳定运行。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种光伏发电效率监测系统及方法，以解决光伏发电系统运行时对光伏组件的发电效率并没有实时的获取和计算方式，造成无法及时获知光伏发电系统中的发电设备的运行状态的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种光伏发电效率监测系统，该系统包括：监控中心，以及与监控中心连接的光伏组件数据采集模块、环境数据采集模块、发电异常分析模块、发电异常处理模块、发电量处理模块以及发电效率可视化模块；发电异常分析模块分别与光伏组件数据采集模块和环境数据采集模块连接；发电异常分析模块、发电异常处理模块、发电量处理模块和发电效率可视化模块依次连接；

3、光伏组件数据采集模块，用于采集光伏组件的基础信息；

4、环境数据采集模块，用于采集光伏组件的环境信息；

5、发电异常分析模块，用于基于光伏组件的基础信息和光伏组件的环境信息进行异常分类，得到异常光伏组件的发电异常类型；其中，发电异常类型包括表面异常和内部异常；

6、发电异常处理模块，用于若发电异常类型为表面异常时，则基于异常光伏组件的发电异常类型确定表面异常的异常发电指数；

7、发电量处理模块，用于基于表面异常的异常发电指数确定表面异常损耗发电量，并基于表面异常损耗发电量确定内部异常损耗发电量；

8、发电效率可视化模块，用于基于光伏组件的基础信息、表面异常损耗发电量和内部异常损耗发电量构建光伏发电效率可视化图，并将光伏发电效率可视化图进行可视化显示。

9、本实施例提供的一种光伏发电效率监测系统，基于光伏组件的基础信息和光伏组件的环境信息进行异常分类，得到异常光伏组件的发电异常类型，基于异常光伏组件的发电异常类型确定表面异常的异常发电指数，基于表面异常的异常发电指数确定表面异常损耗发电量，并基于表面异常损耗发电量确定内部异常损耗发电量，进而构建并可视化显示光伏发电效率可视化图，实现了对光伏组件的发电效率的准确监测，可以及时获知光伏发电系统中的发电设备的运行状态，保证了光伏发电系统的稳定运行。

10、在一种可选的实施方式中，发电异常分析模块，包括：

11、第一计算单元，用于基于光伏组件的环境信息确定光伏组件的动态额定发电量，并基于光伏组件的基础信息中光伏组件的实际发电量和动态额定发电量计算光伏组件的实际发电效率；

12、第一比较单元，用于将实际发电效率与发电效率阈值进行比较，若实际发电效率小于发电效率阈值，则将实际发电效率对应的光伏组件标记为异常光伏组件；

13、第一确定单元，用于基于光伏组件的基础信息确定异常光伏组件的灰度图像，并基于异常光伏组件的灰度图像构建纹理特征集，基于纹理特征集确定表面异常的发电异常类型；其中，表面异常的发电异常类型包括裂痕异常、污垢异常以及腐蚀异常。

14、本实施例提供的一种光伏发电效率监测系统，通过光伏组件的实际发电量和动态额定发电量实现了对光伏组件的实际发电效率的准确获取，并且，通过实际发电效率与发电效率阈值进行比较，进而基于异常光伏组件的灰度图像构建纹理特征集，基于纹理特征集确定表面异常的发电异常类型，实现了对异常光伏组件的准确分类，以及对发电异常类型的准确判定。

15、在一种可选的实施方式中，第一确定单元，包括：

16、构建子单元，用于获取异常光伏组件的标准灰度图像，基于光伏组件的基础信息确定异常光伏组件的实际灰度图像，并基于实际灰度图像和标准灰度图像构建二值图像，并基于二值图像确定异常区域；

17、确定子单元，用于基于异常区域构建灰度共生矩阵，并基于灰度共生矩阵确定异常区域的纹理特征集；

18、对比子单元，用于将异常区域的纹理特征集分别与裂痕异常对应的纹理特征集、污垢异常对应的纹理特征集和腐蚀异常对应的纹理特征集进行对比，得到异常区域与裂痕异常的第一纹理特征相似度、异常区域与污垢异常的第二纹理特征相似度以及异常区域与腐蚀异常的第三纹理特征相似度；

19、第一比较子单元，用于分别将第一纹理特征相似度、第二纹理特征相似度和第三纹理特征相似度与预设相似度阈值进行比较，基于比较结果确定表面异常的发电异常类型。

20、本实施例提供的一种光伏发电效率监测系统，利用异常区域图像中灰度的空间相关特性构建灰度共生矩阵，并利用灰度共生矩阵描述纹理特征，进而确定纹理特征集，实现了对纹理特征的准确提取，并且通过将异常区域的纹理特征集分别与裂痕异常对应的纹理特征集、污垢异常对应的纹理特征集和腐蚀异常对应的纹理特征集进行对比，实现了对表面异常的发电异常类型的精确判定。

21、在一种可选的实施方式中，发电异常处理模块，具体用于若发电异常类型为表面异常时，则基于表面异常的发电异常类型确定异常区域面积，基于异常区域面积计算表面异常的异常发电指数。

22、在一种可选的实施方式中，发电量处理模块，包括：

23、第二计算单元，用于基于光伏组件的环境信息确定异常光伏组件的平均光照强度和光照时长，并基于异常光伏组件的平均光照强度和光照时长，以及表面异常的异常发电指数计算表面异常损耗发电量；

24、第三计算单元，用于基于异常光伏组件的平均光照强度和光照时长确定异常光伏组件的动态额定发电量，基于光伏组件的基础信息确定异常光伏组件的实际发电量，并基于异常光伏组件的动态额定发电量和异常光伏组件的实际发电量计算当前异常损耗发电量；

25、第二比较子单元，用于基于表面异常损耗发电量和当前异常损耗发电量确定内部异常损耗发电量，并将内部异常损耗发电量与异常损耗发电量阈值进行比较，若内部异常损耗发电量大于异常损耗发电量阈值，则将表面异常损耗发电量和内部异常损耗发电量发送给发电效率可视化模块。

26、本实施例提供的一种光伏发电效率监测系统，基于异常光伏组件的动态额定发电量和异常光伏组件的实际发电量计算当前异常损耗发电量，进而基于表面异常损耗发电量和当前异常损耗发电量确定内部异常损耗发电量，实现了对内部异常损耗发电量的准确计算，通过将内部异常损耗发电量与异常损耗发电量阈值，实现了对光伏组件内部异常的准确判断。

27、在一种可选的实施方式中，发电效率可视化模块，包括：

28、构建单元，用于基于表面异常损耗发电量和内部异常损耗发电量分别确定表面异常损耗系数和内部异常损耗系数，并基于实际发电效率、表面异常损耗系数和内部异常损耗系数构建光伏发电效率可视化图；

29、第二比较单元，用于将表面异常损耗系数和表面异常损耗区间进行比较，确定表面异常损耗系数的严重性等级，并将内部异常损耗系数与内部异常损耗区间进行比较，确定内部异常损耗系数的严重性等级；

30、第二确定单元，用于基于表面异常损耗系数的严重性等级和内部异常损耗系数的严重性等级确定光伏组件的综合严重性等级，并基于光伏组件的综合严重性等级确定光伏组件的维修优先级；

31、显示单元，用于将光伏发电效率可视化图和光伏组件的维修优先级进行可视化显示。

32、本实施例提供的一种光伏发电效率监测系统，通过实际发电效率、表面异常损耗系数和内部异常损耗系数构建光伏发电效率可视化图，并通过在光伏发电效率可视化图添加光伏组件的维修优先级，维护人员根据发电效率可视化图中的异常光伏组件的维修优先级对光伏组件进行维护，保证了光伏发电系统的及时维护与稳定运行。

33、第二方面，本发明提供了一种光伏发电效率监测方法，该方法包括：

34、通过光伏组件数据采集模块采集光伏组件的基础信息，并通过环境数据采集模块采集光伏组件的环境信息；

35、发电异常分析模块基于光伏组件的基础信息和光伏组件的环境信息进行异常分类，得到异常光伏组件的发电异常类型；其中，发电异常类型包括表面异常和内部异常；

36、若发电异常类型为表面异常时，则发电异常处理模块基于异常光伏组件的发电异常类型确定表面异常的异常发电指数；

37、发电量处理模块基于表面异常的异常发电指数确定表面异常损耗发电量，并基于表面异常损耗发电量确定内部异常损耗发电量；

38、发电效率可视化模块基于光伏组件的基础信息、表面异常损耗发电量和内部异常损耗发电量构建光伏发电效率可视化图，并将光伏发电效率可视化图进行可视化显示。

39、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第二方面的光伏发电效率监测方法。

40、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面的光伏发电效率监测方法。

41、第五方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面的光伏发电效率监测方法。

技术特征：

1.一种光伏发电效率监测系统，其特征在于，所述系统包括：监控中心，以及与所述监控中心连接的光伏组件数据采集模块、环境数据采集模块、发电异常分析模块、发电异常处理模块、发电量处理模块以及发电效率可视化模块；所述发电异常分析模块分别与所述光伏组件数据采集模块和所述环境数据采集模块连接；所述发电异常分析模块、所述发电异常处理模块、所述发电量处理模块和所述发电效率可视化模块依次连接；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电异常分析模块，包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一确定单元，包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电异常处理模块，具体用于若所述发电异常类型为表面异常时，则基于所述表面异常的发电异常类型确定异常区域面积，基于所述异常区域面积计算所述表面异常的异常发电指数。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电量处理模块，包括：

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发电效率可视化模块，包括：

7.一种光伏发电效率监测方法，其特征在于，所述方法包括：

8.一种计算机设备，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求7所述的光伏发电效率监测方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求7所述的光伏发电效率监测方法。

技术总结
本发明涉及光伏发电技术领域，公开了一种光伏发电效率监测系统及方法，该系统包括：监控中心，以及与监控中心连接的光伏组件数据采集模块、环境数据采集模块、发电异常分析模块、发电异常处理模块、发电量处理模块以及发电效率可视化模块；发电异常分析模块分别与光伏组件数据采集模块和环境数据采集模块连接；发电异常分析模块、发电异常处理模块、发电量处理模块和发电效率可视化模块依次连接；本发明实现了对光伏组件的发电效率的准确监测，可以及时获知光伏发电系统中的发电设备的运行状态，保证了光伏发电系统的稳定运行。

技术研发人员：刘何稚,王波,李杨,王兴宁,单海超,马寅
受保护的技术使用者：三峡国际能源投资集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5