【摘 要】
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光伏组件现场可靠性是光伏发电项目投资、设计和运维决策的重要依据。由于实验室试验条件难以全面准确地反映光伏组件服役环境下性能退化影响因素即现场可靠性影响因素的综合作用,实验结果无法应用于其现场可靠性的评估预测。要获得客观准确的光伏组件现场可靠性评估预测结果,只能依赖于其服役环境长期观测获得的性能退化数据。但因服役环境复杂多样,其现场可靠性呈现显著的区域差异性,导致针对分布在某一特定区域光伏组件的观测
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目《基于售后故障数据的空调可靠性增长模型及其保修期的优化设计研究》(No.71461020);
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光伏组件现场可靠性是光伏发电项目投资、设计和运维决策的重要依据。由于实验室试验条件难以全面准确地反映光伏组件服役环境下性能退化影响因素即现场可靠性影响因素的综合作用,实验结果无法应用于其现场可靠性的评估预测。要获得客观准确的光伏组件现场可靠性评估预测结果,只能依赖于其服役环境长期观测获得的性能退化数据。但因服役环境复杂多样,其现场可靠性呈现显著的区域差异性,导致针对分布在某一特定区域光伏组件的观测试验所得的评估结论的适用区域范围具有局限性。针对上述问题,本文从光伏组件现场可靠性影响因素分析、基于现场可靠性影响因素的区域聚类以及基于聚类结果的因素影响程度和服役寿命预测三个方面开展研究工作。具体开展的研究工作如下:(1)从工作负荷和自然耗损两个维度,对光伏组件现场可靠性影响因素进行了定性分析和定量度量。从工作负荷和自然耗损两个维度,系统全面识别出了对光伏组件现场可靠性有影响的温度、湿度、日照、降水、风速、粉尘、纬度、海拔和云量等九个因素。对中国大陆31个省级行政区划单位进行聚类分析的指标来源于它们所管辖的所有地级行政区划单位相对应度量指标的平均,充分考虑了所有地级行政区划单位对聚类指标度量精度的影响。(2)构建了基于工作负荷因素和自然耗损因素的综合聚类框架模型。采用分解、综合的思路构建的区域聚类框架模型,综合考虑了工作负荷和自然耗损这两类因素对光伏组件现场可靠性的影响,可有效避免单一聚类指标的片面性且降低聚类求解的难度;模型聚类所涉及的绝对量加权距离、增量加权距离、波动加权距离以及加权Ward聚类算法均考虑了影响因素面板数据时间权重和指标权重的影响,因而利用该模型可获得更为精准的区域聚类结果。(3)构建了基于聚类结果的因素影响程度分析和服役寿命预测模型。因素对聚类结果影响程度分析框架模型可准确获得因素影响下的不同聚类结果。采用Dunn指标对相应聚类结果的聚类效果进行差异性度量,根据度量结果可确定单个因素对最终聚类结果的影响程度。而基于区域聚类结果构建的聚类区域现场可靠性差异和聚类区域距离之间的关系模型,可实现依据分布于某一聚类区域光伏组件的现场可靠性来预测分布于其它聚类区域光伏组件的现场可靠性。根据光伏组件现场可靠性预测结果并结合失效阈值,可计算出其服役寿命。论文研究结果表明,本文提出的方法可以精准地实现光伏组件现场可靠性的地理区域分类以及实现不同地理区域的光伏组件服役寿命预测,可有效提升现有光伏组件现场可靠性结论的使用价值。研究成果能够为风力发电设备、太阳能热水器和太阳能路灯等产品的同类研究提供借鉴。
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