[发明专利]一种基于可靠性评估的主动式光伏逆变器长寿命功率控制方法

说明书

本发明属于智能电网控制技术领域，具体涉及一种基于可靠性评估的主动式光伏逆变器长寿命功率控制方法。本发明在逆变器工作环境的历史气象数据和接入逆变器的光伏电池板配置生成逆变器不同功率限值下的可靠性曲线，根据使用寿命选择逆变器的功率限值。本发明提出的方法简便易用，能根据逆变器工作情况提高逆变器的可靠性，增加用户收益。

技术领域

本发明属于智能电网控制技术领域，具体涉及一种基于可靠性评估的主动式光伏逆变器长寿命功率控制方法。

背景技术

随着能源枯竭、环境污染日益严重，新能源发电技术在世界范围内稳步发展，不论是商用的大型光伏电站还是民用的分布式光伏电站技术都趋于成熟，降低光伏成本，提升光伏竞争力成为需要考虑的问题。由于光伏资源分布不均，光伏电站所配置的光伏电池板功率多大于逆变器额定功率，而逆变器根据使用环境的不同，可靠性会产生极大偏差。工作在严酷条件下的逆变器所受到的环境应力更大，在相同的使用时间下所产生的损耗会更多，可能达不到逆变器质保的使用寿命，而在一些较平稳的工作条件下，逆变器的损耗较低，又因为功率限额的要求不能超过逆变器的额定功率使用，会因为功率限制造成发电损失，降低用户收益。

考虑逆变器的使用寿命，为保持逆变器的长时间使用，厂商多使用增加冗余的方式，如使用更高功率等级的功率器件，增大散热器体积，限制逆变器功率等手段，增加了光伏的成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于可靠性评估的主动式光伏逆变器长寿命功率控制方法。

本发明提出的一种基于可靠性评估的主动式光伏逆变器长寿命控制方法，该方法应用于确定逆变器工作位置的情况下；或应用于按气候条件设计逆变器控制方案的情况下。使用当地或者气候条件统计的历史气象数据计算不同功率限幅下的逆变器可靠性，根据可靠性评估的结果进行逆变器控制。

本发明提出的一种基于可靠性评估的主动式光伏逆变器长寿命控制方法，在光伏电站并网逆变器中，根据功率器件的可靠性评估，计算其功率限制，以保证逆变器的高可靠性；具体步骤如下：

(1)根据逆变器工作位置，评估逆变器可靠性；

(2)根据不同逆变器功率限值对逆变器功率器件的可靠性影响，以25年使用时间为目标，选取最大的逆变器功率限值。

本发明中，步骤(1)中评估逆变器可靠性，具体为：根据统计的历史气象数据中的辐照度和温度数据，取近三年平均值，生成一年长度的任务剖面，即一年长度的辐照度和温度的时间序列。

本发明中，步骤(2)具体如下：

(2.1)根据步骤(1)生成的任务剖面的辐照度和温度的时间序列和作为逆变器直流侧输入的光伏电池板参数，计算光伏电池板输出功率P_PV，根据逆变器转换效率η，计算逆变器的输出功率P_inv，计算公式为：P_inv＝P_PV×η；考虑逆变器的最大功率限值为P_{inv_max}，设定P_{inv_max}的范围为：其中，P_e为逆变器的额定功率；

当P_inv＞P_{inv_max}时，对逆变器进行限制功率输出为P_{inv_max}；根据逆变器输出功率确定逆变器中流经功率器件电流和电压的时间序列，时间长度为一年；

根据电流电压的时间序列，计算逆变器中功率器件的功率损耗P，并根据逆变器的等效热阻R计算功率器件结温T_j，计算公式为：T_j＝T_air+P×R；其中T_air为环境温度，得到一年时间长度的结温Tj的时间序列；使用雨流计数法根据结温的时间序列，计算逆变器在不同平均结温和结温波动下的循环次数矩阵N(ΔT_jm，ΔT_jm)；