设计建模与故障分析(讲稿)

1、王昊轶 中国科学院 电工研究所 内容与目标概 述利用利用计算机辅助设计与现代优化技术计算机辅助设计与现代优化技术，以光伏电站，以光伏电站能效能效模型模型为基础，开发出一整套贯穿光伏电站设计、运维、评估全生命周为基础，开发出一整套贯穿光伏电站设计、运维、评估全生命周期的综合应用工具包。用以指导工程技术人员完成电站精细化设计和离期的综合应用工具包。用以指导工程技术人员完成电站精细化设计和离线特性分析。在设计阶段实现光伏电站各个能量变换环节线特性分析。在设计阶段实现光伏电站各个能量变换环节能效损失能效损失指标的精确计算指标的精确计算；在运维阶段，利用设计软件输出的设计模型，；在运维阶段，利用设计软件

2、输出的设计模型，进行电站运行特性的在线分析和故障诊断，进而实现智慧运维，进行电站运行特性的在线分析和故障诊断，进而实现智慧运维，提高提高系统整体能效的目的系统整体能效的目的。故障分析设计建模能效模型建立概 述 内容与目标设计建模能效模型建立故障分析光伏电站物理模型光伏电站物理模型数据采集与监视数据采集与监视自动发电控制自动发电控制功率预测功率预测智慧智慧运维运维管理管理 网网 侧侧 调调 度度电电 站站 发电与发电与 储储 能能 设设 备备电站精细化设计电站精细化设计 内容与目标概 述设计建模能效模型建立故障分析能效模型建立 内容与目标概 述设计建模故障分析核心模型算法库光伏电站模型电站电气分

3、析机械结构分析资源数据分析太阳轨迹模型经济评估基 础 数 据 管 理逆变器光伏组件变压器电缆地理位置资源数据光伏电站设计结果和计算机模型项目文件管理资源分析与评估电站方阵设计电 站 整 体 布 局 设 计电 站 运 行 特 性 分 析电站经济评估辐照温度风速风向电气方案支架设计三维遮挡分析二维方阵排布设计一次系统结构潮流分析损耗分析短路计算运行方式局部遮挡电池阵列故障灰尘影响二维布局设计电站定义设计进度项目报表工程技术人员通过软件实现设计建模工程技术人员通过软件实现设计建模 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故障分析软件开发完成完整的数据库维护界面，用户可根软件开发完成完整的数据库维护界面，

4、用户可根据当地气象站数据及其他设备参数进行维护。据当地气象站数据及其他设备参数进行维护。软件的电气参数与气象数据管理软件的电气参数与气象数据管理 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故障分析相对于倾斜表相对于倾斜表面太阳的位置面太阳的位置地外地外倾斜表面辐射倾斜表面辐射地外地外水平表面辐射水平表面辐射直射因子直射因子地表地表水平辐射数据水平辐射数据晴空因子晴空因子地表地表水平辐射的直散分离水平辐射的直散分离光伏阵列表面辐射光伏阵列表面辐射光伏阵列结构光伏阵列结构数据数据表面辐射计算与倾角优化表面辐射计算与倾角优化 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故障分析内容与目标地地 形形 分分 析析 与

5、与 阵阵 列列 间间 距距 的的 设设 计计 AutoCAD等高线地形图导入地形图重构电站红线范围划定坡度计算阵列间距电气模型辐射模型能量输出特征能量输出特征太阳轨迹设计建模能效模型建立概 述故障分析阵列倾角、朝向阴影遮挡面积辐射衰减阵列间距阵列倾角阵列采光面面积遮挡因子阵列电气模型阵列失配电气特性阵列间遮挡情况下的辐射衰减与电气特性阵列间遮挡情况下的辐射衰减与电气特性 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故障分析组组 串串 设设 计计 与与 接接 线线 分分 析析 算算 法法组件参数逆变器参数功率约束面积约束组串方案阵列单元设计组件接线分析局部遮挡分析 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故

6、障分析组组 件件 失失 配配 条条 件件 下下 的的 特特 性性 分分 析析 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故障分析组组 件件 失失 配配 条条 件件 下下 的的 特特 性性 分分 析析 内容与目标组件参数阵列失配条件PV曲线生成时序PV曲线生成能量输出计算设计建模能效模型建立概 述故障分析动态遮挡变化通过设计建模实现电站性能预评估通过设计建模实现电站性能预评估 内容与目标设计建模能效模型建立概 述故障分析设计建模 内容与目标系统模型离线分析电站精细化设计电站评估设备性能检测故障诊断 设备已经损坏，需要设备已经损坏，需要现场维修或更换。现场维修或更换。 发现设备运行缺陷，发现设备运行缺陷，极早进行消缺、维护，极早进行消缺、维护，避免设备损坏。避免设备损坏。能效模型建立概 述故障分析 内容与目标功率损耗功率损耗分析分析在线在线故障预判故障预判 通过理论损耗与实际损耗的比对分析通过理论损耗与实际损耗的比对分析，找到异常损耗环节，识别出异常消耗，找到异常损耗环节，识别出异常消耗功率的部件，提前实现在线故障预判。功率的部件，提前实现在线故障预判。智慧智慧运维管理运维管理 1、设计建模能效模型建立概 述故障分析 内容与