本書以極具潛力的數字化光伏電站為應用場景，介紹了基於數據驅動的智能化光伏組件、組串、逆變器等核心裝備的態勢感知及故障診斷的基礎理論知識和典型工程實現方法。為進一步實現智慧運維技術補充了必要的建模理論知識以及程序設計框架，奠定了相關技術的工程實現基礎。
本書可為從事光伏電站運行和維護研究和應用的相關技術人員提供參考，也可作為高等院校相關專業研究生的學習參考書。

馬銘遙，現任合肥工業大學電氣與自動化工程學院教授，博導。黃山青年學者，安徽省“百人計劃”特聘專家，中達青年學者。
曾就讀於浙江大學，2004年獲得電子信息工程學士學位，2010年獲得博士學位，隨後於浙江大學從事博士後工作。2008年至2009年公派訪問英國University of Strathclyde大學。2011年至2012年於美國University of Central Florida 大學從事訪問學者工作，2012年至2015年於英國 Newcastle University大學任職助理研究員。2015年全職加入合肥工業大學工作至今。主要從事光伏發電繫統及電能變換裝置在線狀態監測技術、故障診斷方法和故障穿越策略等研究工作，專注產學研合作，為提升光伏電站運行可靠性和實現智慧化運維做出了基礎性貢獻。曾獲得省部級科技進步一等獎3項，2019年中國電源學會科學技術獎優秀青年獎。獲得2019年IEEE ICIEA國際會議*佳論文獎，2019 IET Renewable Power Generation國際會議*佳論文獎，2019中國電機工程學報優秀作者。發表SCI/EI論文70餘篇，其中SCI收錄論文30餘篇。已授權發明專利11項，其中美國專利1項。
目前擔任中國電源學會女科學家專委會委員，中國電器件專委會委員，中國自動化學會電氣自動化專業委員會委員。CJEE（Chinese Journal of Electrical Engineering）英文雜志編委、IET Energy Conversion and Economics雜志編委、中國電機工程學報特邀主編。

目錄
電力電子新技術繫列圖書序言
前言
第1章緒論1
1.1光伏發電技術的發展與挑戰1
1.1.1光伏發電的發展與挑戰2
1.1.2光伏組件故障診斷方法5
1.1.3光伏並網逆變器故障診斷方法14
1.2常見光伏電站的類型28
1.3本章小結35
參考文獻35
第2章光伏電池的等效電路模型41
2.1光伏電池的伏安特性曲線42
2.1.1I-V曲線獲取方式43
2.1.2I-V曲線特征分析46
2.2單二極管模型47
2.2.1光伏電池五參數模型建模方法48
2.2.2五參數模型參數計算方法48
2.2.3模型仿真結果51
2.3雙二極管模型52
2.3.1分析確定IPV、IO1、IO2、RP54
2.3.2快速迭代計算串聯電阻RS57
2.3.3模型仿真結果57
2.4帶反偏特性的單二極管模型59
2.5本章小結62
參考文獻63
第3章基於光伏組件I-V數據的故障特征量提取、解耦及診斷67
3.1光伏組件故障分類67
3.1.1光伏組件基本結構67
3.1.2故障光伏組件數據收集和故障分類68
3.1.3單電池片I-V曲線特征70
3.1.4基於曲線復合的光伏組件I-V曲線特征推演71
3.2故障特征量提取72
3.2.1老化73
3.2.2二極管短路75
3.2.3電勢誘導衰減（PID）76
3.2.4陰影79
3.2.5熱斑82
3.2.6玻璃碎裂86
3.2.7故障特征89
3.3故障解耦與診斷方法90
3.3.1I-V數據篩選與處理90
3.3.2非失配故障診斷94
3.3.3失配故障診斷99
3.3.4實例驗證109
3.4本章小結116
參考文獻117
第4章基於光伏組串I-V數據的故障特征量提取、解耦及診斷120
4.1光伏組串可識別的故障類型與分類120
4.1.1光伏組串基本結構120
4.1.2故障光伏組串數據收集和故障分類121
4.2光伏組串故障特征量提取124
4.2.1失配124
4.2.2短路電流低124
4.2.3開路電壓低126
4.2.4串聯電阻大126
4.2.5並聯電阻小127
4.2.6光伏組串故障特征128
4.3光伏組串故障診斷方法128
4.3.1I-V數據處理128
4.3.2失配故障診斷方法131
4.3.3非失配故障診斷方法132
4.4本章小結134
參考文獻135
第5章光伏並網逆變器綜合故障診斷136
5.1光伏並網逆變器綜合故障診斷繫統設計136
5.1.1光伏並網逆變器主要故障分類136
5.1.2光伏並網逆變器綜合故障診斷框架設計138
5.1.3光伏並網逆變器綜合故障診斷繫統設計139
5.2直流側故障診斷145
5.2.1直流過電壓故障147
5.2.2直流欠電壓故障153
5.3逆變器故障診斷156
5.3.1功率開關開路故障在線診斷157
5.3.2功率開關短路故障在線診斷165
5.4本章小結176
參考文獻176

前言
在我國“二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的目標指引下，能源低碳轉型步入長發展周期。相關數據顯示，“十四五”期間，我國每年新增光伏裝機容量將保持在80GW左右，累計新增光伏裝機容量在400GW左右，這意味著未來光伏年新增裝機容量將成倍增長。而在光伏裝機容量迅猛增長的大背景下，人們也越來越意識到光伏電站的運行維護技術至關重要。光伏組件和並網逆變器作為光伏發電繫統中的基礎性關鍵裝備，其可靠運行直接決定了繫統的能效水平和運營利潤。我國分布式光伏發電典型應用於丘陵山地、水面、魚塘、屋頂等地勢或環境相對復雜的場景，裝備受環境外因及運行工況影響極易誘發各類缺陷或故障。如何在光伏發電繫統建設成本約束下始終保證核心裝備服役期間的可靠運行，是目前光伏發電領域亟待突破的關鍵難題之一。
本書正是在這樣的背景下編寫而成的。作者團隊與陽光電源股份有限公司開展了長期深入合作，從2016年開始，陸續完成了對應用在陽光電源廠區屋頂5MW光伏電站、江蘇盱眙20MW光伏電站、合肥肥東梁園100MW水面光伏電站、廣東韶關110MW光伏電站、廣西合浦30MW林光互補電站、吉林白城100MW光伏電站、貴州威寧900MW光伏電站、安徽靈璧漁溝鎮120MW光伏電站、山西左雲50MW山地光伏電站等各類分布式光伏電站的組件測試數據統計工作，掌握了不同運行環境和電站類型下光伏組件的典型故障特征及故障概率分布情況，並在此基礎上深入研究了數據驅動的光伏電站運行狀態實時監測與故障智能化診斷技術的可行性和優越性。衷心希望與從業者共同分享多年來從實際電站測試中凝練出的工程解決方法。
本書由三位作者共同討論確定了編寫大綱，並完成了撰寫工作。全書共分為5章。第1章主要闡述了智能化光伏電站關鍵裝備故障診斷技術的發展及已有方法。第2章重點介紹了服務於光伏發電繫統仿真模擬的光伏電池的不同建模方法。可依據不同的仿真需求，選擇不同的光伏電池模型。第3章分析了常用光伏組件在不同輻照度、不同缺陷和故障下的數據特征，並提出了基於光伏組件I-V數據的故障特征量提取、解耦及故障診斷方法。第4章將研究對像拓展為光伏電站的組串或陣列，介紹了基於光伏組串I-V數據的故障特征量提取、解耦及故障診斷方法。第5章聚焦於光伏並網逆變器，討論了光伏並網逆變器發生硬件故障等情況下的故障迅速定位和成因分析方法。
本書相關工作的完成得到了陽光電源股份有限公司的大力支持，項目團隊在公司中央研究院徐君技術總監和雲平高級工程師的指導下，完成了大量實際運行電站的測試和數據整理工作，作者向長期支持高校科研發展的優秀企業致以最崇高的敬意。同時本書的編寫還得到了作者所在團隊許多老師和同學的支持和幫助，特別是得到了張興老師的細心指導和鼓勵，還有凌峰、劉恆、王海松、孟雪松、熊鵬博、劉星、蔣庭植、宋啟偉等同學的幫助，在此一並表示誠摯的感謝。本書部分內容是在國家自然科學基金（52061635101、51977054）資助下完成的，在此深表感謝。
由於作者水平有限，加之編寫時間倉促，書中難免存在不足，甚至是錯誤，懇請廣大讀者批評指正。 作者