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內容簡介：
本书以极具潜力的数字化光伏电站为应用场景，介绍了基于数据驱动的智能化光伏组件、组串、逆变器等核心装备的态势感知及故障诊断的基础理论知识和典型工程实现方法。为进一步实现智慧运维技术补充了必要的建模理论知识以及程序设计框架，奠定了相关技术的工程实现基础。本书可为从事光伏电站运行和维护研究和应用的相关技术人员提供参考，也可作为高等院校相关专业研究生的学习参考书。
關於作者：
马铭遥，现任合肥工业大学电气与自动化工程学院教授，博导。黄山青年学者，安徽省“百人计划”特聘专家，中达青年学者。曾就读于浙江大学，2004年获得电子信息工程学士学位，2010年获得博士学位，随后于浙江大学从事博士后工作。2008年至2009年公派访问英国University of Strathclyde大学。2011年至2012年于美国University of Central Florida 大学从事访问学者工作，2012年至2015年于英国 Newcastle University大学任职助理研究员。2015年全职加入合肥工业大学工作至今。主要从事光伏发电系统及电能变换装置在线状态监测技术、故障诊断方法和故障穿越策略等研究工作，专注产学研合作，为提升光伏电站运行可靠性和实现智慧化运维做出了基础性贡献。曾获得省部级科技进步一等奖3项，2019年中国电源学会科学技术奖优秀青年奖。获得2019年IEEE ICIEA国际会议最佳论文奖，2019 IET Renewable Power Generation国际会议最佳论文奖，2019中国电机工程学报优秀作者。发表SCI/EI论文70余篇，其中SCI收录论文30余篇。已授权发明专利11项，其中美国专利1项。目前担任中国电源学会女科学家专委会委员，中国电源学会元器件专委会委员，中国自动化学会电气自动化专业委员会委员。CJEE（Chinese Journal of Electrical Engineering）英文杂志编委、IET Energy Conversion and Economics杂志编委、中国电机工程学报特邀主编。
目錄
目 录电力电子新技术系列图书序言前言第1章 绪论11.1 光伏发电技术的发展与挑战11.1.1 光伏发电的发展与挑战21.1.2 光伏组件故障诊断方法51.1.3 光伏并网逆变器故障诊断方法141.2 常见光伏电站的类型281.3 本章小结35参考文献35第2章 光伏电池的等效电路模型412.1 光伏电池的伏安特性曲线422.1.1 I-V曲线获取方式432.1.2 I-V曲线特征分析462.2 单二极管模型472.2.1 光伏电池五参数模型建模方法482.2.2 五参数模型参数计算方法482.2.3 模型仿真结果512.3 双二极管模型522.3.1 分析确定IPV、IO1、IO2、RP542.3.2 快速迭代计算串联电阻RS572.3.3 模型仿真结果572.4 带反偏特性的单二极管模型592.5 本章小结62参考文献63第3章 基于光伏组件I-V数据的故障特征量提取、解耦及诊断673.1 光伏组件故障分类673.1.1 光伏组件基本结构673.1.2 故障光伏组件数据收集和故障分类683.1.3 单电池片I-V曲线特征703.1.4 基于曲线复合的光伏组件I-V曲线特征推演713.2 故障特征量提取723.2.1 老化733.2.2 二极管短路753.2.3 电势诱导衰减（PID）763.2.4 阴影793.2.5 热斑823.2.6 玻璃碎裂863.2.7 故障特征893.3 故障解耦与诊断方法903.3.1 I-V数据筛选与处理903.3.2 非失配故障诊断943.3.3 失配故障诊断993.3.4 实例验证1093.4 本章小结116参考文献117第4章 基于光伏组串I-V数据的故障特征量提取、解耦及诊断1204.1 光伏组串可识别的故障类型与分类1204.1.1 光伏组串基本结构1204.1.2 故障光伏组串数据收集和故障分类1214.2 光伏组串故障特征量提取1244.2.1 失配1244.2.2 短路电流低1244.2.3 开路电压低1264.2.4 串联电阻大1264.2.5 并联电阻小1274.2.6 光伏组串故障特征1284.3 光伏组串故障诊断方法1284.3.1 I-V数据处理1284.3.2 失配故障诊断方法1314.3.3 非失配故障诊断方法1324.4 本章小结134参考文献135第5章 光伏并网逆变器综合故障诊断1365.1 光伏并网逆变器综合故障诊断系统设计1365.1.1 光伏并网逆变器主要故障分类1365.1.2 光伏并网逆变器综合故障诊断框架设计1385.1.3 光伏并网逆变器综合故障诊断系统设计1395.2 直流侧故障诊断1455.2.1 直流过电压故障1475.2.2 直流欠电压故障1535.3 逆变器故障诊断1565.3.1 功率开关开路故障在线诊断1575.3.2 功率开关短路故障在线诊断1655.4 本章小结176参考文献176
內容試閱
前 言在我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标指引下，能源低碳转型步入长发展周期。相关数据显示，“十四五”期间，我国每年新增光伏装机容量将保持在80GW左右，累计新增光伏装机容量在400GW左右，这意味着未来光伏年新增装机容量将成倍增长。而在光伏装机容量迅猛增长的大背景下，人们也越来越意识到光伏电站的运行维护技术至关重要。光伏组件和并网逆变器作为光伏发电系统中的基础性关键装备，其可靠运行直接决定了系统的能效水平和运营利润。我国分布式光伏发电典型应用于丘陵山地、水面、鱼塘、屋顶等地势或环境相对复杂的场景，装备受环境外因及运行工况影响极易诱发各类缺陷或故障。如何在光伏发电系统建设成本约束下始终保证核心装备服役期间的可靠运行，是目前光伏发电领域亟待突破的关键难题之一。本书正是在这样的背景下编写而成的。作者团队与阳光电源股份有限公司开展了长期深入合作，从2016年开始，陆续完成了对应用在阳光电源厂区屋顶5MW光伏电站、江苏盱眙20MW光伏电站、合肥肥东梁园100MW水面光伏电站、广东韶关110MW光伏电站、广西合浦30MW林光互补电站、吉林白城100MW光伏电站、贵州威宁900MW光伏电站、安徽灵璧渔沟镇120MW光伏电站、山西左云50MW山地光伏电站等各类分布式光伏电站的组件测试数据统计工作，掌握了不同运行环境和电站类型下光伏组件的典型故障特征及故障概率分布情况，并在此基础上深入研究了数据驱动的光伏电站运行状态实时监测与故障智能化诊断技术的可行性和优越性。衷心希望与从业者共同分享多年来从实际电站测试中凝练出的工程解决方法。本书由三位作者共同讨论确定了编写大纲，并完成了撰写工作。全书共分为5章。第1章主要阐述了智能化光伏电站关键装备故障诊断技术的发展及已有方法。第2章重点介绍了服务于光伏发电系统仿真模拟的光伏电池的不同建模方法。可依据不同的仿真需求，选择不同的光伏电池模型。第3章分析了常用光伏组件在不同辐照度、不同缺陷和故障下的数据特征，并提出了基于光伏组件I-V数据的故障特征量提取、解耦及故障诊断方法。第4章将研究对象拓展为光伏电站的组串或阵列，介绍了基于光伏组串I-V数据的故障特征量提取、解耦及故障诊断方法。第5章聚焦于光伏并网逆变器，讨论了光伏并网逆变器发生硬件故障等情况下的故障迅速定位和成因分析方法。本书相关工作的完成得到了阳光电源股份有限公司的大力支持，项目团队在公司中央研究院徐君技术总监和云平高级工程师的指导下，完成了大量实际运行电站的测试和数据整理工作，作者向长期支持高校科研发展的优秀企业致以崇高的敬意。同时本书的编写还得到了作者所在团队许多老师和同学的支持和帮助，特别是得到了张兴老师的细心指导和鼓励，还有凌峰、刘恒、王海松、孟雪松、熊鹏博、刘星、蒋庭植、宋启伟等同学的帮助，在此一并表示诚挚的感谢。本书部分内容是在国家自然科学基金（52061635101、51977054）资助下完成的，在此深表感谢。由于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免存在不足，甚至是错误，恳请广大读者批评指正。作 者
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