分布式光伏发电系统在各国推动下迅猛发展,越来越多的分布式光伏电站投入使用。以电网安全运行为基础,大力发展可再生能源、保证发电系统的安全稳定运行、提高光伏发电系统的系统效率,是如今光伏发电技术领域的热点问题。实际运行中,由于光伏发电系统内部能耗不明朗,以及各种电能质量问题、故障问题,造成系统能效低下,对于国家和光伏发电系统拥有者都是巨大损失。针对以上问题,在对光伏发电系统精细化管理需求下,需要研究光伏发电系统损耗、出力预测、稳态电能质量分析、综合能效评估等问题。在各种系统损耗中,自然积灰直接阻止光伏组件接受辐照度,在源头上减少能量输入,影响巨大。用积灰影响修正接受辐照度,将会使预测更加精准,但是影响机理并不十分明朗,而且自然气象因素影响复杂,给积灰影响研究来带困难。研究光伏组件积灰影响下效率衰减,有助于光伏电站的设计和运维人员更精细地预测光伏系统的短时输出功率;也可以科学地使用清洁方法同时合理安排清洁周期。从光伏系统综合能效评估来看,系统的运行状态也影响系统能效的水平,因此对系统稳态运行电能质量评价也迫切需要。与此同时,应用于光伏发电系统的综合能效评估方法依然是个空白。本文遵循电力供应需求侧精细化管理、节能减排的指导思想,基于系统积灰损耗、电能质量分析的基础上提出一个合理的分布式光伏发电系统综合能效评估方法。本文主要研究成果如下:1)为了全面掌握光伏发电系统运行状况,建立了一套光伏发电系统运行参数监控平台。监测平台数据采集终端包括电气数据采集终端和气象数据采集终端;传感网络传输层使用远程数据传输终端(Remote Terminal Unit,RTU),数据采集终端和RTU通过CAN通信的形式组网通信。RTU终端通过以太网协议将系统运行数据上传云端服务器。系统电气数据采集终端以通用单片机为控制中心,以电能质量DSP芯片为数据处理芯片,用GPS模块为系统精准对时;气象数据采集终端以通用单片机、高精度气象传感器阵列、GPS模块为核心结构;RTU通信集控终端使用高级单片机为主控芯片,移植片上操作系统增加终端控制处理效率;基于云端数据库、云端服务器和Web技术构建云平台交互式监测系统。实际使用中,系统运行良好,为采集系统稳态运行电能质量数据提供底层支持。2)研究了华东地区(杭州为例)光伏组件上自然积灰形态及积灰影响下输出功率损耗。用扫描电子显微镜观察了光伏组件上的积灰颗粒形貌,发现在降雨的影响下,光伏组件表面积灰容易形成团簇,这是导致光伏输出快速下降的主要原因之一。用X射线荧光法测定了积灰成分的组成,表明杭州地区积灰沉积物主要由二氧化硅和碳酸钙组成,与沙漠地区积灰成分有部分不同。进一步定量研究表明,我国杭州地区光伏组件一周平均粉尘浓度达到0.644 g/m~2,导致光伏组件输出功率降低7.4%,无降雨的两周后输出功率衰减了13.9%。降雨虽然短时间内可以促使光伏组件功率提高,但是高湿度下积灰累计依然造成积灰量增加。该研究基于实测数据分析光伏电池板积灰特性,对揭示输出功率衰减与积灰的关系具有重要意义,可以提高光伏发电出力预测精度,同时为光伏组件制定有效的清洗策略。3)分析了影响光伏组件上自然积灰的气象因素,并在此基础上,建立了以相关气象因素为多输入变量,基于粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)的预积灰量模型。通过改进粒子群算法中惯性因子的衰减方式提高算法寻优鲁棒性。在积灰预测模型中考虑当地时空因素,引入强相关的降雨量,建立自然降雨清洗下的积灰预测模型。在杭州地区连续采集了50天气象数据和日自然积灰量数据,通过实例计算表明此模型可以预测统计周期内光伏组件积灰量和积灰引起功率衰减率。针对积灰研究的应用,提出了一种积灰损耗修正接受辐照度的预测方法,并使用Elman神经网络搭建光伏发电系统短时功率预测模型。4)系统稳态运行电能质量的好坏将反作用于系统能量的利用率,体现在降低系统综合能效。因此本文提出了一种应用于光伏发电系统,基于激励惩罚函数和有序加权算子的电能质量评价方法。首先在不考虑时间因素的情况下,利用激励和惩罚函数计算单指标评价值。接着引入时间权重,使用线性目标规划算法对加权平均算子进行排序,得到评价周期各指标的初值。然后通过最小方差法得到指标权重,采用有序加权几何平均算子得到光伏发电系统稳态运行下电能质量评价值。以光伏发电配电系统为例,分析了不同负荷条件下的电能质量。结果表明,本章节提出的方法能显著区分不同负荷条件下的电能质量水平,验证了模型的可行性和有效性。5)分析了光伏发电系统基于发电效率(PR值)和容量因子(CF)的能效评价方法,研究了系统能量传递过程中的损耗机理。在此基础上,建立了光伏发电系统的综合能效评估指标体系,指标体系综合体现了光伏系统硬件建设的水平、运行电能质量的好坏和能量传递中损耗的大小。最后基于模糊层次分析法建立系统综合能效评估模型,并通过算例证明算法可行性。综上,本文研究了考虑降雨影响下的自然积灰对光伏组件的功率影响,首次揭示在华东地区(杭州为代表)积灰对组件的损耗影响,为功率预测和清洁策略提供数据支持;提出了基于智能算法的积灰预测模型,并以此修正光伏功率预测模型;分析了光伏发电系统稳态运行电能质的影响和评价方法,揭示了系统电能质量在时间序列上的动态变化过程,为节能改造、能效评估提供参考;最后提出了基于组件输出效率、系统电能质量、系统设计技术、系统关键节点损耗的光伏发电系统能效评估方法,改进系统能源利用效率,增加系统监管手段。