一種光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏組件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏組件是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，光伏組件可靠性對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的正常 運(yùn)作有著重要影響。在光伏電站實(shí)際運(yùn)行中，由于溫度、濕度或紫外輻射等外界因素作用會(huì) 導(dǎo)致光伏組件轉(zhuǎn)換效率降低甚至完全失效，從而影響整個(gè)電站的發(fā)電效率，因此有必要開 展光伏組件可靠性的評(píng)估研究，其中失效風(fēng)險(xiǎn)分析是開展光伏組件可靠性評(píng)估的前提和基 礎(chǔ)。
[0003] 目前主要失效分析方法有 FMEA/FMECA(Failure Mode Effect and Criticality Analysis)、FTA(Failure TreeAnalysis)、BFA(Bouncing Failure Analysis)等，其中失效 模式、影響及危害性分析（FMECA)是一種常用系統(tǒng)失效分析方法。FMECA分析產(chǎn)品中所有 可能產(chǎn)生的失效狀況對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)造成的影響，并按每一個(gè)失效模式嚴(yán)重程度S、發(fā)生頻度 〇和探測(cè)度D予以分類（RPN法）。此法雖然易于操作，但應(yīng)用到光伏組件失效分析上存在 一定問(wèn)題：
[0004] ⑴失效風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)不連續(xù)性：FMECA方法利用風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)法（RPN)過(guò)對(duì)影響失效模 式危害性等級(jí)的三個(gè)關(guān)鍵要素：{故障嚴(yán)重性S、發(fā)生率0、探測(cè)度D}進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，得到定 量RPN值，SP ([S 0 D] = {(1…10)，（1…10)，（1…10)})。風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)法（RPN)法雖一定 程度彌補(bǔ)了定性分析的不足，但存在風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)量值不連續(xù)的問(wèn)題。經(jīng)計(jì)算，RPN只有120個(gè) 取值，也即在1~1000理論覆蓋范圍中，有88%的風(fēng)險(xiǎn)量值無(wú)法取的。例如，假設(shè)[S 0 D] ={10,10,10}，則 RPN = 1000 ;假設(shè)[S 0 D] = {9,9,9}，則 RPN = 729,1000 與 729 之間 的風(fēng)險(xiǎn)量值無(wú)法取到，取值出現(xiàn)較大的空白段。
[0005] ⑵失效風(fēng)險(xiǎn)排序可信性：FMECA中RPN函數(shù)選取的3個(gè)指標(biāo)首先自身并不具備實(shí) 際物理意義，指標(biāo)的主觀性易導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果常與人們對(duì)風(fēng)險(xiǎn)程度的客觀感覺不符；其次3 個(gè)指標(biāo)取值多采用專家評(píng)分法，受專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等主觀影響較大，RPN評(píng)估排序結(jié)果一致 性、可信性缺乏理論依據(jù)。
[0006] 以某IOKW試驗(yàn)電站光伏組件歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際情況為依據(jù)，利用傳統(tǒng)FMECA方 法進(jìn)行光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)分析，結(jié)果如表1所示：
[0007] 表1基于FMECA的光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)分析
[0008]
[0009] 根據(jù)表1傳統(tǒng)RPN值排序結(jié)果，故障模式1排在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估最小位置，故障模式2、5 排序重復(fù)，排序結(jié)果明顯與實(shí)際情況不符。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種提高失效風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果可 信性，使得分析結(jié)果與實(shí)際更加相符的光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)判別方法。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0012] -種光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)判別方法，包括以下步驟：
[0013] 確定光伏組件的故障模式；
[0014] 專家小組分別對(duì)故障模式相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素評(píng)價(jià)等級(jí)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)建故障模 式的模糊評(píng)判矩陣；
[0015] 根據(jù)層次分析法構(gòu)建相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的權(quán)重集；
[0016] 根據(jù)模糊評(píng)判矩陣和權(quán)重集計(jì)算各故障模式的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子；
[0017] 根據(jù)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子確定故障模式的失效風(fēng)險(xiǎn)。
[0018] 進(jìn)一步的，所述相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素包括輸出功率損失、故障維修費(fèi)用和發(fā)生概率。 輸出功率損失、故障維修費(fèi)用替代傳統(tǒng)RPN中嚴(yán)重程度、探測(cè)度，理由如下：
[0019] ⑴輸出功率損失：是衡量光伏組件和電站的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，絕大部分故障造 成的影響后果最終都能從輸出功率損失指標(biāo)中體現(xiàn)，具有明確物理意義；
[0020] ⑵故障維修費(fèi)用：故障維修費(fèi)用不僅能以明確的量化取值來(lái)衡量故障嚴(yán)重程度， 同時(shí)也反映出故障探測(cè)度；對(duì)于易探測(cè)的故障，發(fā)現(xiàn)容易且及時(shí)，維護(hù)成本低，而不易探測(cè) 的故障，影響時(shí)間長(zhǎng)，探測(cè)難度大，導(dǎo)致維護(hù)成本也高，因此故障維修費(fèi)用更能反映光伏組 件失效本質(zhì)；
[0021] ⑶輸出功率損失和故障維修費(fèi)用可從光伏組件使用的歷史數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝分析 取值，改進(jìn)了完全依賴專家主觀判定的取值方式，顯著降低了傳統(tǒng)RPN取值排序主觀性。
[0022] 進(jìn)一步的，構(gòu)建故障模式的模糊評(píng)判矩陣的具體過(guò)程包括：
[0023] 假設(shè)專家總?cè)藬?shù)為S，故障模式為k，評(píng)價(jià)指標(biāo)因素為i，評(píng)定評(píng)價(jià)指標(biāo)因素 i為等 級(jí)m的專家人數(shù)為，則故障模式k的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素 i的評(píng)價(jià)集為：
[0024]
[0025] 所述故障模式k所有評(píng)價(jià)指標(biāo)因素 i的評(píng)價(jià)集構(gòu)建成故障模式k的模糊評(píng)判矩陣 Rk，其中 i = 1，…，n，
[0026]
- 一 〇.
[0027] 進(jìn)一步的，構(gòu)建相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的權(quán)重集的步驟包括：
[0028] 根據(jù)1-9標(biāo)度法構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的判斷矩陣；
[0029] 求出判斷矩陣最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量；
[0030] 對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)值小于0. 1，則該特征向量即為權(quán)重集，否則 重新構(gòu)建判斷矩陣。
[0031] 進(jìn)一步的，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)的公式為
其中，I。為一致性檢 驗(yàn)指標(biāo)，Ir為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。
[0032] 進(jìn)一步β
?其中，λ_為判斷矩陣的最大特征根，η為判斷矩陣的 階數(shù)。
[0033] 進(jìn)一步的，計(jì)算綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子的步驟包括：
[0034] 將模糊評(píng)判矩陣和權(quán)重集相乘得出模糊綜合判定集；
[0035] 將模糊綜合判定集與評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行加權(quán)平均處理，得出綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子。
[0036] 進(jìn)一步的，所述綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子越大，表示失效風(fēng)險(xiǎn)越高。
[0037] 進(jìn)一步的，對(duì)輸出功率損失進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)所遵循的原則為：損失越大，評(píng)價(jià)等級(jí)越 高；對(duì)故障維修費(fèi)用進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)所遵循的原則為：費(fèi)用越高，評(píng)價(jià)等級(jí)越大；對(duì)發(fā)生概率進(jìn) 行進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)所遵循的原則為：概率越大，評(píng)價(jià)等級(jí)越高。
[0038] 本發(fā)明提出輸出功率損失、故障維修費(fèi)用和發(fā)生概率這三個(gè)全新評(píng)價(jià)指標(biāo)因素， 實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)評(píng)價(jià)的客觀化、意義化，改進(jìn)了完全依賴專家主觀判定的評(píng)價(jià)取值方式，顯著降 低了傳統(tǒng)RPN取值排序的主觀性。利用模糊綜合評(píng)判，引入層次分析法進(jìn)行權(quán)重賦值，實(shí)現(xiàn) 評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的量化連續(xù)性、權(quán)重化，應(yīng)用于光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)分析，較好地解決了傳統(tǒng)分 析方法存在的主觀性較強(qiáng)、物理意義不明顯、量化排序不合理、排序重復(fù)等問(wèn)題，評(píng)判結(jié)果 合理化，使得分析結(jié)果與實(shí)際情況更加貼合，大大提高了光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果的可 信性。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：
[0041] 如圖1所示，本發(fā)明所述的光伏組件失效風(fēng)險(xiǎn)判別方法，主要包括以下步驟：
[0042] 步驟1 :確定光伏組件的故障模式（方框1)，具體分析確定方法可采用現(xiàn)有技術(shù)中 已有的成熟方案，例如FMECA分析法，在此不作贅述。
[0043] 步驟2 :專家小組分別對(duì)故障模式相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素評(píng)價(jià)等級(jí)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu) 建故障模式的模糊評(píng)判矩陣（方框2)。
[0044] 其中，相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素包括輸出功率損失、故障維修費(fèi)用和發(fā)生概率，分別用P、 W、0表示。
[0045] 上述步驟2具體包括：
[0046] 步驟2. 1 :假設(shè)專家總?cè)藬?shù)為S，故障模式為k，評(píng)價(jià)指標(biāo)因素為i，評(píng)定評(píng)價(jià)指標(biāo)因 素 i為等級(jí)m的專家人數(shù)為，則故障模式k的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素 i的評(píng)價(jià)集為：
[0047]
(1)；
[0048] 步驟2. 2 :故障模式k所有評(píng)價(jià)指標(biāo)因素 i的評(píng)價(jià)集構(gòu)建成故障模式k的模糊評(píng) 判矩陣Rk，其中i = l，"·，η，
[0049]
(2) D:
[0050] 其中，評(píng)價(jià)等級(jí)V分為5個(gè)等級(jí)，即V = {1，2,3,4,5}，且對(duì)輸出功率損失進(jìn)行評(píng) 價(jià)時(shí)所遵循的原則為：損失越大，評(píng)價(jià)等級(jí)越高；對(duì)故障維修費(fèi)用進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)所遵循的原 則為：費(fèi)用越高，評(píng)價(jià)等級(jí)越大；對(duì)發(fā)生概率進(jìn)行進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)所遵循的原則為：概率越大， 評(píng)價(jià)等級(jí)越高。為了進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)價(jià)，根據(jù)光伏組件實(shí)際的使用情況、歷史數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝分 析，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的評(píng)價(jià)等級(jí)體系（表2):
[0051] 表2評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的評(píng)價(jià)等級(jí)體系
[0052]
[0053] 步驟3 :根據(jù)層次分析法構(gòu)建相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的權(quán)重集（方框3)。權(quán)重集是為 了體現(xiàn)光伏組件各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素重要程度而賦予相應(yīng)加權(quán)因子所組成的集合。確定各因 素權(quán)重是綜合評(píng)判中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，權(quán)重因子的恰當(dāng)與否，將直接影響綜合評(píng)判結(jié) 果