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专利号: 2025100375994
申请人: 嘉兴南湖学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,包括:损伤单元位置数据采集模块:基于光伏发电监控系统获取每个电池单元的

光电转换效率,基于光电转换效率数据确定每个受损伤的电池单元位置和损伤程度,构建电池阵的损伤映射图;

损伤单元关联分析模块:根据电池阵的损伤映射图,通过位置关联算法分析损伤电池单元与邻近电池单元的综合性能衰退关系,基于综合性能衰退关系,结合损伤电池单元与邻近电池单元之间的热失衡、邻近电池单元的功率输出损失,建立损伤电池单元与邻近电池单元间的相互影响模型,输出综合影响系数;

所述通过位置关联算法分析损伤电池单元与邻近电池单元的综合性能衰退关系具体包括:构建邻接矩阵A,表示电池阵中各电池单元的空间连接关系,结合损伤电池单元i的损伤程度和邻接矩阵A,计算邻近电池单元的综合性能衰退影响因子:,其中,表示损伤电池单元i对邻近电池单元j的综合性能衰退影响因子,包括直接影响和邻近单元的间接影响,是损伤电池单元i的损伤程度评分,是邻近电池单元j的损伤程度评分,是描述损伤电池单元i和邻近电池单元j的邻接矩阵,是直接影响权重系数,表示损伤电池单元i对邻近电池单元j的直接影响的重要性,是邻近累积影响权重系数,用于调整邻近单元对目标单元的间接影响的重要性;

所述损伤电池单元与邻近电池单元之间的热失衡通过温度传感器采集,所述邻近电池单元的功率输出损失通过受损前后的功率输出差计算获得,基于热失衡和功率输出损失,计算热影响因子和功率损失因子;

全局寿命影响评估模块:基于损伤单元关联分析模块输出的综合影响系数,预测损伤电池单元对整个太阳电池阵电源系统的寿命影响,计算太阳电池阵电源系统的剩余寿命,并给出性能衰退曲线;

故障预警模块:根据计算的太阳电池阵电源系统的剩余寿命以及性能衰退曲线,设置寿命阈值,并生成故障预警,提示维护人员进行更换。

2.根据权利要求1所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述损伤单元位置数据采集模块具体包括:光电转换效率计算单元:通过光伏发电监控系统采集每个电池单元的输出电压和电流数据,计算每个电池单元的光电转换效率:,其中,为电池单元的实际输出功率,为电池单元接收到的太阳辐射功率,是光电转换效率;

损伤检测与定位单元:基于光电转换效率的历史数据和当前数据进行差异分析,采用滑动窗口平均法识别低于预设阈值的电池单元,确定其为受损伤单元,通过电池阵的编号规则定位受损伤单元的位置;

损伤程度评估单元:根据光电转换效率下降幅度和持续时间T,量化受损伤电池单元的损伤程度,获得损伤程度评分D,基于评分分级,包括轻度、中度、重度;

损伤映射生成单元:将受损伤电池单元的位置编号与损伤程度信息进行关联,构建太阳电池阵的损伤映射图。

3.根据权利要求2所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述描述损伤电池单元i和邻近电池单元j的邻接矩阵表示为:。

4.根据权利要求3所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述热影响因子计算为:,其中,为损伤电池单元和邻近电池单元之间的温度差,为设定的最大允许温度差;

所述功率损失因子计算为:

,其中,为邻近单元的功率损失,为单元的基准功率输出。

5.根据权利要求4所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述邻近单元的功率损失,其中,是邻近电池单元j的功率损失,由于损伤电池单元i的影响而产生,是邻近电池单元j在受损单元i存在时的实际功率输出,是邻近电池单元j在正常工作状态下的基准功率输出。

6.根据权利要求4所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述相互影响模型的构建基于综合性能衰退影响因子、热影响因子和功率损失因子,计算每个单元的综合影响系数:,其中,为权重系数,用于调整不同因素对综合影响系数的贡献。

7.根据权利要求6所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述全局寿命影响评估模块具体包括:衰退模型建立:基于综合影响系数,结合太阳电池阵的整体性能,构建电源系统功率衰退模型,考虑损伤电池单元i对电池阵整体功率输出的影响,以及衰退速率的变化;

剩余寿命计算:根据电源系统衰退模型,推算出剩余寿命,剩余寿命的计算通过求解电源系统衰退到预定最低寿命功率阈值时的时间。

8.根据权利要求7所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述电源系统衰退模型表示为:,其中,是时间t时刻的电源系统功率输出,是电源系统初始功率输出,是损伤单元i对邻近单元j的综合影响系数,t是时间。

9.根据权利要求8所述的一种受损伤的太阳电池阵电源系统寿命估计系统,其特征在于,所述剩余寿命,其中,是初始功率,是预定最低寿命功率阈值。