浅议离散率统计法在光伏场站的应用中存在的问题

李志刚

摘要：近来各光伏场站开始使用离散率统计分析法，来查找性能指标较差的子阵、汇流箱、汇流箱支路，最终定位在具体的支路后对其进行处理，换言之就是采用一定的数据统计和计算来定位效率异常的支路，也可理解为光伏场站的一种故障诊断方法。笔者通过实际生产和对离散率统计方法的认知，认为该方法并不适用于光伏场站的故障诊断。本文通过对集中式发电的光伏电站的分析，对如何有效进行光伏场站的故障定位做了一定探讨。

Abstract： Recently， each photovoltaic field station began to use discrete rate statistical analysis method to find dc-to-ac converter， confluence box， confluence box branch with poor performance index， and finally locate it after the specific branch， in other words， it uses certain data statistics and calculation to locate the branch with abnormal efficiency， which can also be understood as a fault diagnosis method of photovoltaic field station. Through the actual production and the cognition of the discrete rate statistical method， the author thinks that this method is not suitable for the fault diagnosis of photovoltaic field station. Through the analysis of the centralized photovoltaic power station， this paper discusses how to effectively locate the fault of the photovoltaic station.

关键词：离散率;光伏场站;逆变器;汇流箱

Key words： discrete rate;photovoltaic field station;dc-to-ac converter;confluence box

中图分类号：O414.2                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）25-0232-03

0  引言

光伏发电场站发电系统结构较为简单，设备运行较为稳定，同时还具有以下几个特点：①设备基本组成单元数量庞大。以一个50MW的场站为例，如果采用235W的光伏板和500kW的逆变器，则将使用21万块光伏板及100台逆变器;②上述设备又平均分配组成形式结构统一的方阵;③光伏场站的建设是近十年左右发展起来的，基本具备从底层到监控应用层的数据采集方面较为完善的功能，也就是小到每条支路电流（二十个光伏板的总电流量），大到保护、监控的各项数据都能进行采集和监视。通过上述几点，可以明确，对于光伏发电场站，采用大数据比较和分析，从而分析出设备性能的优劣，是光伏场站一种可行的思路。

1  离散率统计分析

下面我们将通过两组数据为例，来说明离散率的实际作用和意义，例举两组数据如表1。

如果单独看平均值的话，1组数据和2组数据都是100，无法判断那组数据更好，然后我们采用平均法结算各组数据误差值，则可得出表2。

从上述平均误差来看，2组的数据优于1组数据，误差率更低，正态分布也更好。接下来我们采用离散率计算方法对上组数据进行处理。离散率计算公式如下：

离散率=组串电流的标准方差/组串电流的平均值*100%

通过上述公式可得出表3。

由上述两组数据的比较结果可得出，相比平均误差，采用离散率计算得出的误差值会将较大的偏差值进一步放大，也可理解为通过离散率方式的计算，实际上是对平均误差水平进行了加权放大，同时，离散率是对一组数据是否呈现正态分布的评价。

2  光伏场站的发电分析

2.1 国投石嘴山光伏电站的日发电柱状分析：

国投石嘴山光伏场站装机30MW，采用阳光SG-500KTL逆变器，共计30个方阵60台逆变器，其中D2方阵因通讯中断未采集到响应数据，其余数据4月2日采集后处理如图1-图2。

通过上述柱状图，可以明显锁定2A4-A、2A4-B、2A5-B发电效率最差;B1-B、C1-B、B2-B、2A3-B、2A8-B、2A10-B、2A11-B、2A13-A發电效率较差。

2.2 历年累计比较

对于光伏项目现场，单日的数据分析还带有一定的偶然性，因此在初步锁定2A4-A、2A4-B、2A5-B三个方阵后，可以通过年发电效率来进一步验证。

通过对2015年、2017年所有方阵进行发电量对比，可以明确2A4-A、2A4-B、2A5-B的发电效率的确最低。

3  比较及结论

对上述数据如果采用离散率法进行统计分析，也能得出2A4-A、2A4-B、2A5-B偏差率最大的事实，但是相比采用柱状图直接观察来看，离散率分析有如下不适合光伏场站的问题：

①离散率计算过程相比柱状图直接观察，过程和计算都显得比较啰嗦。一般的光伏发电场站监控系统都配置有实时柱状图显示，只需要对此进行直接观察就能找出效率低下的方针，对于进一步查找下层的汇流箱、汇流箱支路，也只需要将数据收集后形成柱状图即可，不需要做复杂的离散率计算就能的出正确结果;②离散率的计算核心是数据组的正态分布性，也就是评价所有发电单元发电能力是否一致，而光伏电站采用的评价核心应该是最优效率比较，换言之，我们评價一个光伏方阵或汇流箱效率是否达到预期，不能和平均值比，应该和同等设备条件下的效率最好的方针来做比较;③离散率计算的结果往往对于靠近平均值得数据忽视，比如前面所述，我们能够通过柱状图直接观察得出B1-B、C1-B、B2-B、2A3-B、2A8-B、2A10-B、2A11-B、2A13-A发电效率较差的结论，但是离散率计算结果这些方阵是符合误差标准的。因此，综上所述，对于光伏发电场站，采用离散率统计计算并不是最优的，结合笔者所讲，我们更应采用数据（柱状图）直接对比来定位问题设备。

4  采用数据（柱状图）直接对比应注意的地方

根据笔者经验，采用数据（柱状图）直接对比应注意以下问题：①参与对比的方阵的结构、型式、容量等参数应一致;②单日的分析结果应结合年度发电能力进行验证;③最优方阵不宜选取发电量最大的方阵，建议取发电量前10%的方阵的平均值;④问题方阵的判断标准，笔者建议可参考西北地区《两个细则》的关于控制合格率的标准：3%，也就是当计算得出该方阵低于最优效率3%后应予以检查、分析和处理。

5  结束语

本文通过笔者对光伏场站的实际运行经验，对于采用离散率统计法来定位查找问题设备的不足进行了讨论，并提出采用数据（柱状图）直接对比是更符合光伏场站的特点和要求的。而具体到各个场站的实际应用，如果容量不一致也可通过比例换算进行统一比较。因此，对于光伏发电场站，定期进行据（柱状图）直接对比来定位问题设备，从而进行及时的维护，对于不断提高光伏发电场站的效益才是更为合适的。

参考文献：

[1]傅国轩，李雪，高旭冬，等.并网光伏电站基于汇流箱组串电流离散率的分析方法及应用[J].中国与清洁能源，2014.

[2]李少秋.分布式光伏监控系统的应用开发[J].机电信息，2018.

[3]于仝，潘宏伟，等.光伏电站发电单元输出功率离散率分析方法[J].太阳能，2017.