(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211188108.9 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 华东交通大 学 地址 330000 江西省南昌市经济技 术开发 区双港东大街808号 (72)发明人 鄢伟安　孔文琪　刘卫东　蔡维丽　 李欣忆　 (74)专利代理 机构 南昌丰择知识产权代理事务 所(普通合伙) 36137 专利代理师 张荣 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 融合环境因素及随机初始退化的光伏组件 可靠性建模方法 (57)摘要 本发明公开了融合环境因素及随机初始退 化的光伏组件可靠性建模方法， 具体步骤为： 步 骤一、 讨论温度、 湿度、 太阳辐照度等环境因素对 光伏组件产生的影响； 步骤二、 构建环境应力综 合应力模型； 步骤三、 构建融合环境协变量和随 机初始退化量的改进逆高斯退化模型； 步骤四、 利用极大似然估计对改进的退化模型进行参数 估计； 步骤五、 用一个实际数据集来说明和验证 所提出的模型的有效性。 本发明的有益效果是： 通过对融合了环境因素和随机初始退化的光伏 组件退化过程进行建模， 目的是为了更全面有效 的对光伏组件 可靠性进行评估， 相较于传统的退 化模型， 本发明考虑的因素更全面， 更具有参考 价值。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115270529 A 2022.11.01 CN 115270529 A 1.融合环境因素及随机初始退化的光伏组件可靠性建模方法， 其特 征是： 步骤如下： 步骤一： 讨论温度、 湿度、 太阳辐照度环境因素分别如何对光伏 组件的性能退化过程产 生影响； 步骤二： 构建环境应力综合应力模型； 步骤三： 构建融合环境协变量和随机初始退化 量的改进逆高斯退化模型； 步骤四： 利用极大似然估计对改进的退化模型进行参数估计； 步骤五： 用一个实际数据集 来说明和验证所提出的模型的有效性； 步骤二中考虑到光伏 组件的性能受温度、 湿度和太阳辐照度的影响， 将 温度、 湿度和太 阳辐照度作为环境协变量， 采用基于物理学的协变量函数形式， 针对温度应力函数模型， 使 用式 （1） 给出的Arrhenius关系式模型， 湿度和太阳辐照度的应力函数由指数函数表示， 如 式 （2） 和式 （3） 所示； （1） （2） （3） 式中： 表示环境应力引 起的退化率， T是模块温度， 单位是℃， RH是相对湿度， 单位 是%，UV是辐照度， 单位是W/m2， 是基于产品或材料特性的常数， 指的是指 数函数， ， ， 是基于产品或材料特性的 活化能， 单位是 eV， 是Boltzmann常数， 值 为 根据每个环境应力的应力函数， 建立 一个环境应力综合应力模型， 如式 （4） 所示； （4） 为求解参数简单化， 将式 （4） 进一 步改写， 如式 （5） 所示； （5） 式中， 是基于产品或材 料特性的常数。 2.根据权利要求1所述融合环境因素及随机初始退化的光伏组件可靠性建模方法， 其 特征是： 步骤三中考虑到 光伏组件的性能退化过程 中， 存在随机 性和动态性 特征， 采用逆高 斯过程模型刻画光伏组件的性能退化规律； 再考虑到光伏组件初始 时刻退化量的随机性， 同时考虑到环境因素的影响， 对传统的逆高斯过程模型 进行改进， 此时模型的表达形 式如下： （12） 其中， ； 在这个模型中， 初始退化量 是一个时 移IG变量： ， 服从均值为 和方差为权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270529 A 2的逆高斯分布， 退化 率 ； 式中，  是光伏组件在时刻 的性能退化量， 为质量特性的初始值， 是传统的逆高斯过程模型， 为时移，t是对应的时刻， 为逆高斯分布， 表示环境应 力引起的退化率， 是逆高斯分布的参数， 其中参数 受到环境应力的影响， 是应力的函 数， 是逆高斯分布的形状函数， 是逆高斯分布的形状函数的平方， 度量光伏组 件性能退化过程形状 曲线， 表示时移 之后时刻 t的形状函数， 表 示 的平方， 表示初始时刻 在时移 的形状函数； 则此时模型的概 率密度函数 为： （13） 则产品的寿命 的分布函数 为： （14） 产品寿命 的可靠度函数 为： （15） 式中， Pr表示概率， 是失效阈值， 表示标准 正态分布的分布函数。 3.根据权利要求2所述融合环境因素及随机初始退化的光伏组件可靠性建模方法， 其 特征是： 步骤四中在考虑协变量和初始退化随机特征的逆高斯退化模型中， 模型参数包括参数 ， ， 和形状函数 中的参数 q， 参数q为形状函数 中的参数， 以及环境综 合应力模型中基于产品或材 料特性的常数 ， 和 ， 利用极大似 然估计， 写出 该模型 的对数似然函数， 并分别对各参数求偏导， 令偏导为0， 通过对偏导函数进行数值求解从而 获得模型参数解； 具体步骤为： 假设对 个光伏组件产品进行性能退化检测， 每个光伏 组件产品的检测次数记为 ， 记 为第 个光伏组件在时刻 测量得到的性能退化 量； 其中 ； 记 和 为光伏组件的性能退化增量； 根据逆高斯过程的性质权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270529 A 3