設計建模與故障分析(講稿)

1、王昊軼 中國科學院 電工研究所 內容與目標概 述利用利用計算機輔助設計與現(xiàn)代優(yōu)化技術計算機輔助設計與現(xiàn)代優(yōu)化技術，以光伏電站，以光伏電站能效能效模型模型為基礎，開發(fā)出一整套貫穿光伏電站設計、運維、評估全生命周為基礎，開發(fā)出一整套貫穿光伏電站設計、運維、評估全生命周期的綜合應用工具包。用以指導工程技術人員完成電站精細化設計和離期的綜合應用工具包。用以指導工程技術人員完成電站精細化設計和離線特性分析。在設計階段實現(xiàn)光伏電站各個能量變換環(huán)節(jié)線特性分析。在設計階段實現(xiàn)光伏電站各個能量變換環(huán)節(jié)能效損失能效損失指標的精確計算指標的精確計算；在運維階段，利用設計軟件輸出的設計模型，；在運維階段，利用設計軟件

2、輸出的設計模型，進行電站運行特性的在線分析和故障診斷，進而實現(xiàn)智慧運維，進行電站運行特性的在線分析和故障診斷，進而實現(xiàn)智慧運維，提高提高系統(tǒng)整體能效的目的系統(tǒng)整體能效的目的。故障分析設計建模能效模型建立概 述 內容與目標設計建模能效模型建立故障分析光伏電站物理模型光伏電站物理模型數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視自動發(fā)電控制自動發(fā)電控制功率預測功率預測智慧智慧運維運維管理管理 網(wǎng)網(wǎng) 側側 調調 度度電電 站站 發(fā)電與發(fā)電與 儲儲 能能 設設 備備電站精細化設計電站精細化設計 內容與目標概 述設計建模能效模型建立故障分析能效模型建立 內容與目標概 述設計建模故障分析核心模型算法庫光伏電站模型電站電氣分

3、析機械結構分析資源數(shù)據(jù)分析太陽軌跡模型經濟評估基 礎 數(shù) 據(jù) 管 理逆變器光伏組件變壓器電纜地理位置資源數(shù)據(jù)光伏電站設計結果和計算機模型項目文件管理資源分析與評估電站方陣設計電 站 整 體 布 局 設 計電 站 運 行 特 性 分 析電站經濟評估輻照溫度風速風向電氣方案支架設計三維遮擋分析二維方陣排布設計一次系統(tǒng)結構潮流分析損耗分析短路計算運行方式局部遮擋電池陣列故障灰塵影響二維布局設計電站定義設計進度項目報表工程技術人員通過軟件實現(xiàn)設計建模工程技術人員通過軟件實現(xiàn)設計建模 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故障分析軟件開發(fā)完成完整的數(shù)據(jù)庫維護界面，用戶可根軟件開發(fā)完成完整的數(shù)據(jù)庫維護界面，

4、用戶可根據(jù)當?shù)貧庀笳緮?shù)據(jù)及其他設備參數(shù)進行維護。據(jù)當?shù)貧庀笳緮?shù)據(jù)及其他設備參數(shù)進行維護。軟件的電氣參數(shù)與氣象數(shù)據(jù)管理軟件的電氣參數(shù)與氣象數(shù)據(jù)管理 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故障分析相對于傾斜表相對于傾斜表面太陽的位置面太陽的位置地外地外傾斜表面輻射傾斜表面輻射地外地外水平表面輻射水平表面輻射直射因子直射因子地表地表水平輻射數(shù)據(jù)水平輻射數(shù)據(jù)晴空因子晴空因子地表地表水平輻射的直散分離水平輻射的直散分離光伏陣列表面輻射光伏陣列表面輻射光伏陣列結構光伏陣列結構數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表面輻射計算與傾角優(yōu)化表面輻射計算與傾角優(yōu)化 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故障分析內容與目標地地 形形 分分 析析 與

5、與 陣陣 列列 間間 距距 的的 設設 計計 AutoCAD等高線地形圖導入地形圖重構電站紅線范圍劃定坡度計算陣列間距電氣模型輻射模型能量輸出特征能量輸出特征太陽軌跡設計建模能效模型建立概 述故障分析陣列傾角、朝向陰影遮擋面積輻射衰減陣列間距陣列傾角陣列采光面面積遮擋因子陣列電氣模型陣列失配電氣特性陣列間遮擋情況下的輻射衰減與電氣特性陣列間遮擋情況下的輻射衰減與電氣特性 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故障分析組組 串串 設設 計計 與與 接接 線線 分分 析析 算算 法法組件參數(shù)逆變器參數(shù)功率約束面積約束組串方案陣列單元設計組件接線分析局部遮擋分析 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故

6、障分析組組 件件 失失 配配 條條 件件 下下 的的 特特 性性 分分 析析 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故障分析組組 件件 失失 配配 條條 件件 下下 的的 特特 性性 分分 析析 內容與目標組件參數(shù)陣列失配條件PV曲線生成時序PV曲線生成能量輸出計算設計建模能效模型建立概 述故障分析動態(tài)遮擋變化通過設計建模實現(xiàn)電站性能預評估通過設計建模實現(xiàn)電站性能預評估 內容與目標設計建模能效模型建立概 述故障分析設計建模 內容與目標系統(tǒng)模型離線分析電站精細化設計電站評估設備性能檢測故障診斷 設備已經損壞，需要設備已經損壞，需要現(xiàn)場維修或更換?，F(xiàn)場維修或更換。 發(fā)現(xiàn)設備運行缺陷，發(fā)現(xiàn)設備運行缺陷，極早進行消缺、維護，極早進行消缺、維護，避免設備損壞。避免設備損壞。能效模型建立概 述故障分析 內容與目標功率損耗功率損耗分析分析在線在線故障預判故障預判 通過理論損耗與實際損耗的比對分析通過理論損耗與實際損耗的比對分析，找到異常損耗環(huán)節(jié)，識別出異常消耗，找到異常損耗環(huán)節(jié)，識別出異常消耗功率的部件，提前實現(xiàn)在線故障預判。功率的部件，提前實現(xiàn)在線故障預判。智慧智慧運維管理運維管理 1、設計建模能效模型建立概 述故障分析 內容與