本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，具體涉及一種農(nóng)光互補系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)光互補系統(tǒng)，簡稱“農(nóng)光互補”，是將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)。它通過在農(nóng)田上方安裝光伏板，實現(xiàn)不占用地面空間的同時，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必要的電力。同時，光伏板的建設還可以為農(nóng)作物、食用菌及畜牧養(yǎng)殖提供適宜的生長環(huán)境，實現(xiàn)土地立體化增值利用，具有提高土地利用率、促進綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入。目前看來，農(nóng)光互補項目在實際應用中已經(jīng)取得了顯著的成效，為推動綠色能源和農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。

2、在大型的單體農(nóng)光互補電站應用過程中，其所產(chǎn)生的電能既能存儲在蓄電池中為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必要的電力，又可以通過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電并入電網(wǎng)，從而實現(xiàn)多元化地利用，充分利用所產(chǎn)生的清潔電能同時又能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必需的電力需求，但現(xiàn)有技術(shù)中的農(nóng)光互補系統(tǒng)難以對發(fā)電情況進行預測，并且難以根據(jù)預測結(jié)果對調(diào)整蓄電池的儲蓄電量進行智能控制，不利于維持蓄電池的壽命，且容易造成能源浪費，影響農(nóng)光互補系統(tǒng)的效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點，本發(fā)明提供了一種農(nóng)光互補系統(tǒng)，能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中農(nóng)光互補系統(tǒng)難以監(jiān)測分析發(fā)電效率的異常、智能控制蓄電池的電量，導致光伏發(fā)電系統(tǒng)效率不佳的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種農(nóng)光互補系統(tǒng)，至少包括：多個光伏發(fā)電板以及帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電板與蓄電池之間設有電池管理系統(tǒng)，將光伏發(fā)電板安裝的區(qū)域記作安裝區(qū)域，還包括效率評估模塊、輸出調(diào)控模塊、覆蓋分析模塊：

4、效率評估模塊對所有光伏發(fā)電板的發(fā)電效率進行周期性監(jiān)測分析，選取其中一個作為目標光伏板用來對照，對目標光伏板所接收的太陽輻射強度值變化進行監(jiān)測，計算太陽輻射強度值最高時刻目標光伏板對應的發(fā)電效率并結(jié)合所有光伏發(fā)電板的發(fā)電效率進行分析比較，判斷所有光伏發(fā)電板的工作狀態(tài)是否存在異常；

5、輸出調(diào)控模塊包括輸出預測單元和輸出控制單元，輸出預測單元根據(jù)光伏發(fā)電板的歷史工況條件進行篩選，選擇合適的工況條件并結(jié)合光伏發(fā)電板的發(fā)電效率進行分析計算得到其理想產(chǎn)出功率，輸出控制單元根據(jù)未來一定時間范圍內(nèi)的天氣情況以及理想產(chǎn)出功率調(diào)節(jié)光伏發(fā)電板與蓄電池之間的輸出關(guān)系，控制蓄電池的蓄電量；

6、覆蓋分析模塊，覆蓋分析模塊對光伏發(fā)電板的發(fā)電效率進行動態(tài)監(jiān)測和分析，結(jié)合光伏發(fā)電板的使用時長計算其功率異常值，在功率異常值超出預設范圍時生成表面覆蓋異常信號并清理對應光伏發(fā)電板表面的灰塵。

7、進一步地，所述效率評估模塊對比分析過程具體如下：

8、步驟一：獲取每塊光伏發(fā)電板的有效面積，獲取光伏發(fā)電板的額定功率，獲取安裝區(qū)域每天的日出時間和日落時間，并將日出時間到日落時間這一時間區(qū)間記作監(jiān)測時長區(qū)間；

9、步驟二：在監(jiān)測時長區(qū)間內(nèi)，將其中一塊光伏發(fā)電板記作目標光伏板，實時獲取目標光伏板表面的太陽輻射強度值，實時獲取當前環(huán)境溫度值，實時獲取每塊光伏發(fā)電板的輸出電流和輸出電壓，計算輸出電流與輸出電壓的乘積記作輸出功率；

10、步驟三：提取最近一個完整的監(jiān)測時長區(qū)間內(nèi)的太陽輻射強度值最大值以及對應時刻的環(huán)境溫度值tmax，將太陽輻射強度值最大值記作輻射最值imax，提取最近一個完整的監(jiān)測時長區(qū)間內(nèi)每個光伏發(fā)電板的輸出功率最大值記作輸出最值piout，提取輻射最值對應時刻的目標光伏板的輸出功率記作目標功率preal，其中i表示每個光伏發(fā)電板的序號；

11、步驟四：將環(huán)境溫度值tmax、輻射最值imax、光伏發(fā)電板的額定功率pstc代入公式中進行計算，得到目標光伏板的理論功率最大值pmax，其中：α為預設的溫度系數(shù)，表示每攝氏度變化時光伏板輸出功率相對變化的百分比；istc是標準測試條件下的光照強度；tstc是標準測試條件下的電池板溫度，將目標光伏板的目標功率preal與理論功率最大值pmax代入公式xlbz＝preal/pmax中進行計算，得到標準最大效率xlbz；

12、步驟五：提取目標光伏板的輸出最值以及對應的記錄時刻并與目標功率preal及對應的記錄時刻進行比較，若功率值相同且對應的記錄時刻也一致，則進入步驟六，反之，生成記錄異常信號并發(fā)送到工作人員的手持終端；

13、步驟六：通過公式計算每個光伏發(fā)電板的測量最大效率xli，目標光伏板的測量最大效率即為其標準最大效率，計算每個光伏發(fā)電板的測量最大效率xli與標準最大效率xlbz的差值記作效率偏差，預設一個效率差閾值，將每個光伏發(fā)電板的效率偏差與效率差閾值進行比較，當其效率偏差與效率差閾值小于等于效率差閾值時，生成穩(wěn)定輸出信號，當其效率偏差與效率差閾值大于效率差閾值時，生成穩(wěn)定異常信號并將該光伏發(fā)電板狀態(tài)標記為異常，同時將所有異常狀態(tài)光伏發(fā)電板的序號發(fā)送到工作人員的手持終端

14、進一步地，獲取每個光伏發(fā)電板效率偏差的絕對值，將效率偏差絕對值大于效率差閾值的光伏板記作問題光伏板，將問題光伏板的測量最大效率xli減去標準最大效率xlbz，若結(jié)果大于0則將該問題光伏板記作異常光伏板，統(tǒng)計異常光伏板的數(shù)量，當異常光伏板的數(shù)量大于等于預設的數(shù)量閾值時，生成目標光伏板異常信號，同時計算所有異常光伏板的測量最大效率均值作為標準最大效率，重新進行步驟六

15、進一步地，所述輸出預測單元獲取最近一次監(jiān)測得到的每個光伏發(fā)電板的測量最大效率及效率偏差，當所有光伏發(fā)電板的效率偏差均小于等于效率差閾值時，提取所有測量最大效率中的最小值記作效率預測值xlmin，獲取安裝區(qū)域全年太陽直射輻射強度最低值記作輻射標準值，繪制每個監(jiān)測時長區(qū)間內(nèi)太陽輻射強度值隨時間變化曲線記作輻射強度變化圖，提取最近一個月內(nèi)的輻射強度變化圖并進行篩選處理；

16、在輻射強度變化圖中繪制出輻射標準值所代表的直線，當該直線與輻射強度變化圖中的輻射強度變化曲線相交時，計算輻射強度變化曲線位于該直線上方的部分在時間軸上的投影長度記作有效時長，計算有效時長除以對應監(jiān)測時長區(qū)間的總時長得到有效占比，設定一個有效占比閾值，當有效占比值大于等于有效占比閾值時，將對應的輻射強度變化圖記作理想強度變化圖；

17、計算該理想強度變化圖中太陽輻射強度值的均值記作理想強度值ihp，獲取當天平均溫度thp，代入公式中進行計算，得到理想產(chǎn)出功率opmax。

18、進一步地，所述輸出調(diào)控單元獲取理想產(chǎn)出功率opmax，設定一個未來時長區(qū)間，未來時長區(qū)間的時長t計算公式為其中表示取不大于的最大整數(shù)，wall、we分別表示蓄電池的總電量和用電設施的日均用電量，獲取安裝區(qū)域未來時長區(qū)間內(nèi)每天的天氣情況，根據(jù)天氣情況分別將天氣分為晴天和非晴天兩種類型，預設有一個適宜蓄電比；

19、當未來時長區(qū)間內(nèi)全部為晴天時，將蓄電池的蓄電量調(diào)整為總蓄電量乘以適宜蓄電比；

20、當未來時長區(qū)間內(nèi)存在部分晴天時，計算最近一次晴天距離當天的時間差記作t′，對蓄電池進行充電并控制充電時長，充電時長計算公式為其中wnow、w′分別表示當前的蓄電量和適宜蓄電比狀態(tài)下的蓄電量，充電持續(xù)至蓄電池充滿或者充電時長結(jié)束；

21、當未來時長區(qū)間內(nèi)不存在晴天時，控制將蓄電池電量充滿。

22、進一步地，所述覆蓋分析模塊分析過程具體如下：

23、獲取各個光伏發(fā)電板安裝完成后第一次記錄的測量最大效率記作初始效率xliz，獲取最近一次監(jiān)測到的每個光伏發(fā)電板的測量最大效率記作當前效率xlin，計算當前時間距離安裝完成時刻的時間間隔記作工作時長t，代入公式ux＝xliz*(1-t*k)-xlin中進行計算，其中k為預設的時長影響系數(shù)，得到功率異常值ux，預設有功率異常閾值，當功率異常值大于等于功率異常閾值時，生成表面覆蓋異常信號，對該光伏發(fā)電板的表面進行清洗除塵，并重新計算功率異常值記作ux′，若功率異常值仍舊大于等于功率異常閾值，則生成對應光伏板異常信號。

24、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

25、1、本發(fā)明效率評估模塊將目標光伏板作為發(fā)電效率標準，通過比對過程確定所有光伏發(fā)電板的發(fā)電效率與標準參考之間的誤差程度，因為同時安裝的光伏發(fā)電板在同一工作環(huán)境下的最大發(fā)電效率應當保持一致，即便存在誤差也應在設定的誤差范圍內(nèi)，否則可以判斷該光伏發(fā)電板存在功能故障，從而快速區(qū)分出發(fā)電效率異常的光伏發(fā)電板，方便工作人員進行針對性地檢修維護，有利于保障發(fā)電效率

26、2、本發(fā)明通過對最近一個月內(nèi)的每天的太陽輻射強度變化值進行動態(tài)分析，篩選出較為良好的光照條件下每天的日照時長，從而根據(jù)日照時長的長短篩選出一天內(nèi)充分日照情況下日照時長，進而分析得到當前所能達到的理想輸出功率，以便于后續(xù)對光伏發(fā)電板的發(fā)電效率進行預測，此外，根據(jù)未來不同的天氣情況，控制光伏發(fā)電板的電力流向來對蓄電池充電，并對充電時間和充電量進行智能調(diào)整，從而使得蓄電池的電量在日常使用時處于一個適宜的電量范圍，盡量延長蓄電池的壽命，同時能夠避免蓄電池在光伏發(fā)電板無法產(chǎn)生電能時能夠?qū)υO施進行供電，充分利用產(chǎn)生的電能，合理規(guī)劃蓄電池的電量存儲。