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专利名称：一种光伏电站清洁度的诊断方法

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202310373475.4

专利申请（专利权）人：国家电投集团内蒙古新能源有限公司,中能融安(北京)开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：内蒙古自治区呼和浩特市新城区水源街和德龙都小区2号综合楼

专利发明（设计）人：薛华武,高云龙,刘海军,卢阳,陈星星,张宇川,乔殿城,吉楠,杨瑞,代明雪,王洯,张敬伟,张显,韩文宇,王一川,刘挺

专利摘要：本申请公开了一种光伏电站清洁度的诊断方法，包括：获取光伏电站周围的环境数据信息以及光伏电站光伏板阵的布局信息；根据所获取的环境信息确定出光伏电站周围的灰尘源信息；基于灰尘源信息对应的灰尘源到光伏板阵之间的距离大。夥逭蠡治喔龉夥诱螅蝗范ɑ页驹聪喽杂诠夥缯镜母鞴夥诱蟮睦┥⒎绞剑桓菟范ǖ幕页驹聪喽杂谌我还夥诱蟮睦┥⒎绞，确定任一光伏子阵的灰尘累积周期；根据所确定的灰尘累积周期以及任一光伏子阵的发电效率，确定任一光伏子阵的清洗策略。本申请的方案无需人工监控，实现更加精细化粒度的对光伏子阵执行对应周期的清洗，提高光伏电站整体的发电效率和运行经济性。

主权利要求：
1.一种光伏电站清洁度的诊断方法，其特征在于，包括：
获取所述光伏电站周围的环境数据信息以及所述光伏电站光伏板阵的布局信息；
根据所获取的环境信息确定出所述光伏电站周围的灰尘源信息；
基于所述灰尘源信息对应的灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱螅
确定灰尘源相对于所述光伏电站的各光伏子阵的扩散方式；
根据所确定的所述灰尘源相对于任一光伏子阵的扩散方式，确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期；
根据所确定的灰尘累积周期以及所述任一光伏子阵的发电效率，确定所述任一光伏子阵的清洗策略；
确定灰尘源相对于所述光伏板阵的各光伏子阵的扩散方式包括：获取未来的气象数据；
基于所述未来的气象数据、所述灰尘源以及任一光伏子阵，建立灰尘流量模型，满足：其中，表示光伏子阵的光伏板数量，S表示单块光伏板的表面积，表示清洗周期T内的离散时间段数量， 表示离散的第 时段时间的时长，表示光伏板j法向与等效灰尘扩散速度之间的夹角，表示等效灰尘浓度系数，基于灰尘产出浓度确定，表示第 时段的等效灰尘扩散速度；
等效灰尘扩散速度 满足：
其中 、 、 分别表示第 时段灰尘在等效气象风速 ， ， 作用下在x、y、z方向上的运动速度；
其中，表示重力加速度， ， ， 分别表示第 时段灰尘在大气流动作用下的x、y、z方向上的运动速度，表示灰尘随机运动系数， ，r表示灰尘半径， 表示灰尘密度，表示动力粘性系数。
2.如权利要求1所述的光伏电站清洁度的诊断方法，其特征在于，根据所获取的环境信息确定出所述光伏电站周围的灰尘源信息包括：在根据所获取的环境信息确定所述光伏电站周围存在工业建筑的情况下，确定相应工业建筑的类型；
依据工业建筑的类型与预设的灰尘量产出映射关系确定灰尘源的灰尘产出量；
根据所确定的灰尘源的灰尘产出量确定灰尘产出浓度。
3.如权利要求2所述的光伏电站清洁度的诊断方法，其特征在于，基于所述灰尘源信息对应的灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱蟀：获取所述光伏电站的历史气象信息；
根据所述历史气象信息，以及，灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱，其中，所述历史气象信息至少包括风速等级以及对应的持续时间，且风速等级越大、持续时间越长、光伏板到所述灰尘源的距离越近，划分的光伏子阵所包含的光伏板数量越少。
4.如权利要求1所述的光伏电站清洁度的诊断方法，其特征在于，确定灰尘源相对于所述光伏板阵的各光伏子阵的扩散方式还包括定义如下约束条件：其中， 表示阵风最短持续时长，表示灰尘源产出灰尘的初始海拔高度，表示光伏子阵的海拔高度，表示光伏子阵到所述灰尘源的距离。
5.如权利要求4所述的光伏电站清洁度的诊断方法，其特征在于，根据所确定的所述灰尘源相对于任一光伏子阵的扩散方式，确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期包括：根据历史气象信息确定基础灰尘累积量 ，所述任一光伏子阵的总灰尘累积量满足：其中，为灰尘源的总数量，表示光伏板的安装倾斜角度；
基于所述总灰尘累积量Q确定所述任一光伏子阵的灰尘平均厚度l，满足：配置灰尘厚度阈值 ，基于所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l之间的大小关系确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期。
6.如权利要求5所述的光伏电站清洁度的诊断方法，其特征在于，根据所确定的灰尘累积周期以及所述任一光伏子阵的发电效率，确定所述任一光伏子阵的清洗策略包括：在所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l大于灰尘厚度阈值 ，且，所述任一光伏子阵的发电效率低于预设发电效率的情况下，对所述任一光伏子阵执行清洗；
在所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l大于灰尘厚度阈值 ，且，所述任一光伏子阵的发电效率高于预设发电效率阈值的情况下，根据获取的未来的气象数据，延迟对应的时长后，执行对所述任一光伏子阵的清洗，其中所述预设发电效率阈值是根据所述光伏电站的运行时间来确定的，且所述光伏电站的运行时间越长，所述预设发电效率阈值越低。
7.一种光伏电站清洁度的诊断装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的光伏电站清洁度的诊断方法的步骤。
8.一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程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的光伏电站清洁度的诊断方法的步骤。 说明书 : 一种光伏电站清洁度的诊断方法技术领域[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏电站清洁度的诊断方法。背景技术[0002] 光伏电站由于电站主要在室外工作，时间久了光伏表面不可避免地会被污染如灰尘、油污、鸟粪等遮挡。鸟粪、树叶等如果覆盖在光伏组件表面，轻则降低发电量，重则产生热斑效应，不仅不能发电，还会成为用电负载，乃至造成整个光伏组件报废。并且空气中也存在着大量的灰尘，沉积在光伏板上的灰尘对光的漫反射和积累会导致组件前盖玻璃的透光率降低，从而导致透光率下降，而且灰尘沉积的浓度越大透光率越低，从而使组件吸收辐照度越低。[0003] 目前对光伏板清洁度的维护的技术中，CN114596267A公开了一种光伏电站的监测运维方法，其利用飞行监控器按照预设的运动轨迹对光伏电站的各个光伏板进行监控，来拍摄光伏板的照片来完成光伏电站的清洗维护以及监控。但该方案需要定期飞行无人机，运行起来费时费力，并不能达到较为理想的维护效果。[0004] CN108111124A公开了一种光伏组件灰尘遮挡检测系统，包括待测光伏组件组、控制模块、数据采集模块和中央处理模块；待测光伏组件组包括一组定期清洗的标准光伏组件组和一组不清洗的对比光伏组件组；标准光伏组件包括可短路所述标准光伏组件的第一电流源的第一闭合回路。但该方案仅依据中央处理模块计算出在设定时间内第一电流源和第二电流源的差值百分比的方式来实现清洗，具有较强的随机性。发明内容[0005] 本发明实施例提供一种光伏电站清洁度的诊断方法，用以基于光伏电站周围的环境数据信息确定灰尘源，并基于灰尘源的扩散方式来确定光伏板阵的灰尘累积周期，从而无需人工监控，实现更细化粒度的对光伏子阵执行对应周期的清洗，提高光伏电站整体的发电效率和运行经济性。[0006] 本发明实施例提出一种光伏电站清洁度的诊断方法，包括：[0007] 获取所述光伏电站周围的环境数据信息以及所述光伏电站光伏板阵的布局信息；[0008] 根据所获取的环境信息确定出所述光伏电站周围的灰尘源信息；[0009] 基于所述灰尘源信息对应的灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱螅籟0010] 确定灰尘源相对于所述光伏电站的各光伏子阵的扩散方式；[0011] 根据所确定的所述灰尘源相对于任一光伏子阵的扩散方式，确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期；[0012] 根据所确定的灰尘累积周期以及所述任一光伏子阵的发电效率，确定所述任一光伏子阵的清洗策略。[0013] 可选的，根据所获取的环境信息确定出所述光伏电站周围的灰尘源信息包括：[0014] 在根据所获取的环境信息确定所述光伏电站周围存在工业建筑的情况下，确定相应工业建筑的类型；[0015] 依据工业建筑的类型与预设的灰尘量产出映射关系确定灰尘源的灰尘产出量；[0016] 根据所确定的灰尘源的灰尘产出量确定灰尘产出浓度。[0017] 可选的，基于所述灰尘源信息对应的灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱蟀：[0018] 获取所述光伏电站的历史气象信息；[0019] 根据所述历史气象信息，以及，灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱，其中，所述历史气象信息至少包括风速等级以及对应的持续时间，且风速等级越大、持续时间越长、光伏板到所述灰尘源的距离越近，划分的光伏子阵所包含的光伏板数量越少。[0020] 可选的，确定灰尘源相对于所述光伏板阵的各光伏子阵的扩散方式包括：[0021] 获取未来的气象数据；[0022] 基于所述未来的气象数据、所述灰尘源以及任一光伏子阵，建立灰尘流量模型，满足：[0023][0024] 其中，N表示光伏子阵的光伏板数量，S表示单块光伏板的表面积，n表示清洗周期T内的离散时间段数量，Δti表示离散的第i时段时间的时长，θj表示光伏板j法向与等效灰尘扩散速度之间的夹角，σ表示等效灰尘浓度系数，σ基于灰尘产出浓度确定，Vi表示第i时段的等效灰尘扩散速度；[0025] 等效灰尘扩散速度Vi满足：[0026][0027] 其中vix、viy、viz分别表示第i时段灰尘在等效气象风速 作用下在x、y、z方向上的运动速度；[0028][0029][0030][0031] 其中，g表示重力加速度， 分别表示第i时段灰尘在大气流动作用下的x、y、z方向上的运动速度，γ表示灰尘随机运动系数， r表示灰尘半径，ρh表示灰尘密度，ζ表示动力粘性系数。[0032] 可选的，确定灰尘源相对于所述光伏板阵的各光伏子阵的扩散方式还包括定义如下约束条件：[0033][0034] |vztmin|≤H?h[0035] 0≤θj≤90°[0036] 其中，tmin表示阵风最短持续时长，H表示灰尘源产出灰尘的初始海拔高度，h表示光伏子阵的海拔高度，L表示光伏子阵到所述灰尘源的距离。[0037] 可选的，根据所确定的所述灰尘源相对于任一光伏子阵的扩散方式，确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期包括：[0038] 根据历史气象信息确定基础灰尘累积量Q0，所述任一光伏子阵的总灰尘累积量满足：[0039][0040] 其中，M为灰尘源的总数量，β表示光伏板的安装倾斜角度；[0041] 基于所述总灰尘累积量Q确定所述任一光伏子阵的灰尘平均厚度l，满足：[0042][0043] 配置灰尘厚度阈值lmax，基于所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l之间的大小关系确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期。[0044] 可选的，根据所确定的灰尘累积周期以及所述任一光伏子阵的发电效率，确定所述任一光伏子阵的清洗策略包括：[0045] 在所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l大于灰尘厚度阈值lmax，且，所述任一光伏子阵的发电效率低于预设发电效率的情况下，对所述任一光伏子阵执行清洗；[0046] 在所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l大于灰尘厚度阈值lmax，且，所述任一光伏子阵的发电效率高于预设发电效率阈值的情况下，根据获取的未来的气象数据，延迟对应的时长后，执行对所述任一光伏子阵的清洗，其中所述预设发电效率阈值是根据所述光伏电站的运行时间来确定的，且所述光伏电站的运行时间越长，所述预设发电效率阈值越低。[0047] 本申请实施例还提出一种光伏电站清洁度的诊断装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的光伏电站清洁度的诊断方法的步骤。[0048] 本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的光伏电站清洁度的诊断方法的步骤。[0049] 本申请的方法基于光伏电站周围的环境数据信息确定灰尘源，并基于灰尘源的扩散方式来确定光伏板阵的灰尘累积周期，从而无需人工监控，实现对细化粒度的光伏子阵执行对应周期的清洗，提高光伏电站整体的发电效率和运行经济性。[0050] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明[0051] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：[0052] 图1为本实施例的光伏电站清洁度的诊断方法的基本流程图。具体实施方式[0053] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。[0054] 本发明实施例提出一种光伏电站清洁度的诊断方法，如图1所示，包括如下步骤：[0055] 在步骤S101中，获取所述光伏电站周围的环境数据信息以及所述光伏电站光伏板阵的布局信息。本示例中的环境数据信息可以是地理位置信息，例如具体位置，海拔等影响灰尘扩散的环境信息，光伏板阵的布局信息可以是光伏板阵的布局方式，本示例中不同的布局方式对应有子阵的划分形式。[0056] 在步骤S102中，根据所获取的环境信息确定出所述光伏电站周围的灰尘源信息。在一些实施例中，根据所获取的环境信息确定出所述光伏电站周围的灰尘源信息包括：在根据所获取的环境信息确定所述光伏电站周围存在工业建筑的情况下，确定相应工业建筑的类型。本示例中所指的工业建筑可以是临近的工厂，也可以是能够引发扬尘的道路等，通过这样的方式可以确定出实际存在的真实灰尘源。然后可以依据工业建筑的类型与预设的灰尘量产出映射关系确定灰尘源的灰尘产出量。接着根据所确定的灰尘源的灰尘产出量确定灰尘产出浓度。在一些具体应用中，在确定的灰尘源包括道路的情况下，可以将道路进行分段，形成多个灰尘源。[0057] 在步骤S103中，基于所述灰尘源信息对应的灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱。在一些实施例中，基于所述灰尘源信息对应的灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱蟀：[0058] 获取所述光伏电站的历史气象信息。[0059] 根据所述历史气象信息，以及，灰尘源到所述光伏板阵之间的距离大。龉夥逭蠡治喔龉夥诱，其中，所述历史气象信息至少包括风速等级以及对应的持续时间，且风速等级越大、持续时间越长、光伏板到所述灰尘源的距离越近，划分的光伏子阵所包含的光伏板数量越少。本示例中具体可以结合光伏电站所处环境的历史气象信息，灰尘源到光伏板阵之间的距离大小以及光伏板阵的布局方式来进行子阵划分，本示例中一个光伏子阵可以对应于一个清洗周期，各光伏子阵之间的清洗周期可以是不同的，由此可以将光伏电站的光伏板阵的清洗方案进一步进行更加精细的粒度划分，从而实现对任一光伏子阵进行精准清洗。[0060] 在步骤S104中，确定灰尘源相对于所述光伏电站的各光伏子阵的扩散方式。在一些实施例中，确定灰尘源相对于所述光伏板阵的各光伏子阵的扩散方式包括：[0061] 获取未来的气象数据；[0062] 基于所述未来的气象数据、所述灰尘源以及任一光伏子阵，建立灰尘流量模型，满足：[0063][0064] 其中，N表示光伏子阵的光伏板数量，S表示单块光伏板的表面积，n表示清洗周期T内的离散时间段数量，Δti表示离散的第i时段时间的时长，θj表示光伏板j法向与等效灰尘扩散速度之间的夹角，σ表示等效灰尘浓度系数，σ基于灰尘产出浓度确定，Vi表示第i时段的等效灰尘扩散速度；[0065] 等效灰尘扩散速度Vi满足：[0066][0067] 其中，vix、viy、viz分别表示第i时段灰尘在等效气象风速 作用下在x、y、z方向上的运动速度；[0068][0069][0070][0071] 其中，g表示重力加速度， 分别表示第i时段灰尘在大气流动作用下的x、y、z方向上的运动速度，γ表示灰尘随机运动系数， r表示灰尘半径，ρh表示灰尘密度，ζ表示动力粘性系数。[0072] 在步骤S105中，根据所确定的所述灰尘源相对于任一光伏子阵的扩散方式，确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期。具体可以根据灰尘流量模型Qm以及基础的灰尘累积量来确定任一光伏子阵的灰尘累积周期。[0073] 在步骤S106中，根据所确定的灰尘累积周期以及所述任一光伏子阵的发电效率，确定所述任一光伏子阵的清洗策略。本示例中所指的任一光伏子阵的发电效率可以是任一光伏子阵当前的发电效率，根据当前的发电效率以及未来的气象数据由此来动态调整任一光伏子阵的清洗周期，从而实现各光伏子阵的发电效益最大化。[0074] 本申请的方法基于光伏电站周围的环境数据信息确定灰尘源，并基于灰尘源的扩散方式来确定光伏板阵的灰尘累积周期，从而无需人工监控，实现对细化粒度的光伏子阵执行对应周期的清洗，提高光伏电站整体的发电效率和运行经济性。[0075] 在一些实施例中，确定灰尘源相对于所述光伏板阵的各光伏子阵的扩散方式还包括定义如下约束条件：[0076][0077] |vztmin|≤H?h[0078] 0≤θj≤90°[0079] 其中，tmin表示阵风最短持续时长，H表示灰尘源产出灰尘的初始海拔高度，h表示光伏子阵的海拔高度，L表示光伏子阵到所述灰尘源的距离。[0080] 本示例中通过设置约束条件，可以将不满足约束条件下的灰尘流量模型置为0或者此类风速条件下给定的灰尘流量值，从而可以剔除灰尘源中无法达到光伏子阵的起风时段，提高灰尘流量估计的准确度。[0081] 在一些实施例中，根据所确定的所述灰尘源相对于任一光伏子阵的扩散方式，确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期包括：[0082] 根据历史气象信息确定基础灰尘累积量Q0，所述任一光伏子阵的总灰尘累积量满足：[0083][0084] 其中，M为灰尘源的总数量，β表示光伏板的安装倾斜角度。本示例中基础灰尘累积量Q0用于描述单位面积内在常规气候条件下的灰尘累积量，例如常规气候条件可以是无风或微风气候状态，Q0可以根据光伏电站所在地区的历史气象数据来确定。[0085] 基于所述总灰尘累积量Q确定所述任一光伏子阵的灰尘平均厚度l，满足：[0086][0087] 配置灰尘厚度阈值lmax，基于所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l之间的大小关系确定所述任一光伏子阵的灰尘累积周期。例如在灰尘平均厚度l超过灰尘厚度阈值lmax的情况下，可以对当前光伏子阵执行清洗。[0088] 在一些实施例中，根据所确定的灰尘累积周期以及所述任一光伏子阵的发电效率，确定所述任一光伏子阵的清洗策略包括：[0089] 在所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l大于灰尘厚度阈值lmax，且，所述任一光伏子阵的发电效率低于预设发电效率的情况下，对所述任一光伏子阵执行清洗；[0090] 在所确定的任一光伏子阵的灰尘平均厚度l大于灰尘厚度阈值lmax，且，所述任一光伏子阵的发电效率高于预设发电效率阈值的情况下，根据获取的未来的气象数据，延迟对应的时长后，执行对所述任一光伏子阵的清洗，其中所述预设发电效率阈值是根据所述光伏电站的运行时间来确定的，且所述光伏电站的运行时间越长，所述预设发电效率阈值越低。在一些具体的应用场景中，可以根据光伏子阵的发电效率来对清洗周期进行动态调整，从而提高光伏电站整体的运行效益，本申请的方案通过进一步根据所述光伏电站的运行时间来设置发电效率阈值，可以使得发电效率阈值适配于实际的投运时间，从而保证对清洗周期的动态调整效果，进一步提高光伏电站的整体运行效益。[0091] 本申请实施例还提出一种光伏电站清洁度的诊断装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的光伏电站清洁度的诊断方法的步骤。[0092] 本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的光伏电站清洁度的诊断方法的步骤。[0093] 此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。[0094] 以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。[0095] 以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2023-04-07

专利公开日期：2024-07-23

专利公告号：CN116582086B