一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù) 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電系統(tǒng)及其中眾多的太陽能電池組成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，如何根據(jù)太陽能 電池及光伏系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行光伏發(fā)電最大功率跟蹤，使每個(gè)光伏電池都能發(fā)揮出最大效 益，同時(shí)也使每個(gè)光伏系統(tǒng)都能最有效、最快速的利用太陽能輻照資源，是關(guān)系到光伏發(fā)電 系統(tǒng)效率和性能的關(guān)鍵問題，以往最大功率跟蹤的特點(diǎn)是跟蹤性能參數(shù)及其對最大功率 跟蹤控制的修正作用，由光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)光伏電池組件系統(tǒng)獨(dú)立進(jìn)行最大功率跟蹤運(yùn) 行，多個(gè)組件互相間的性能不能協(xié)調(diào)同步，不能有效利用日照資源，跟蹤準(zhǔn)確度和光伏資源 利用效率不高，因此，對光伏系統(tǒng)各組件最大功率跟蹤運(yùn)行性能參數(shù)及氣象環(huán)境參數(shù)進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測對最大功率跟蹤性能指數(shù)進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)地對最 大功率跟蹤進(jìn)行修正控制，能夠有效避免各個(gè)光伏電池功率不平衡現(xiàn)象，顯著提高光伏系 統(tǒng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，以滿足實(shí) 際應(yīng)用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光伏發(fā)電最大功率跟 蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，從而獲得光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，其 特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :建立光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的時(shí)間序列： 在固定時(shí)間間隔對光伏功率、日光輻照強(qiáng)度、風(fēng)速進(jìn)行測量，將歷史測量最大值與光伏 功率的測量值之差除以光伏電池額定功率作為光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)，即： 貝1J，在一系列時(shí)亥_禽義，得到跟蹤性能指數(shù)'日光輻照強(qiáng)度??、風(fēng)速3的時(shí)間序列， 其中為力:自然數(shù)，
步驟2 :跟蹤性能指數(shù)時(shí)間序列測量數(shù)據(jù)的非線性單純體法處理： 步驟2.1建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：
式中踢為私個(gè)優(yōu)化變量； 步驟2. 2 :構(gòu)建光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的Μ隹相空間： 設(shè)邱&是光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)相空間的個(gè)頂 點(diǎn)，辨是這些頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值，用滅來記錄最大值的下標(biāo)，則最大值為 纖;=辦丨:_)，用趙來記錄最小值的下標(biāo)，則最小值為;，:禪為除了最大值頂點(diǎn) 之外所有頂點(diǎn)的重心，
步驟3 :對頂點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行反射運(yùn)算：
式中;為新產(chǎn)生的頂點(diǎn)辦為反射系數(shù)，0〈 〈1，通過反射運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了最大值頂點(diǎn)向 重心相反方向的運(yùn)動； 步驟4 :根據(jù)相空間特征量進(jìn)行光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測計(jì)算： 對目標(biāo)函數(shù)為
進(jìn)行求解，懲罰函數(shù)
約束函數(shù).
：，則解得的_^值即為光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù) 預(yù)測值。
[0006] 如上所述的光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，步驟3中，貧 的取值大小，直接決定了反射距離的遠(yuǎn)近，針對多光伏區(qū)域電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性裕度相空間，取 0. 61 0. 79,可以使得初始粒子廣泛的分布在可行空間。
[0007] 如上所述的光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，步驟3中， 若反射運(yùn)算后，得到的新頂點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值or介于和:?.之間，則用代替叫、..。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為光伏電網(wǎng)提供了一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能 指數(shù)預(yù)測方法，對光伏系統(tǒng)各組件最大功率跟蹤運(yùn)行性能參數(shù)及氣象環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān) 測，并根據(jù)監(jiān)測參數(shù)對最大功率跟蹤性能指數(shù)進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)地對最大 功率跟蹤進(jìn)行修正控制，能夠有效避免各個(gè)光伏電池功率不平衡現(xiàn)象，顯著提高光伏系統(tǒng) 可靠性與經(jīng)濟(jì)性。
[0009] 根據(jù)相空間特征量進(jìn)行光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測計(jì)算中，將光伏發(fā)電 最大功率跟蹤運(yùn)行狀態(tài)信息時(shí)間序列經(jīng)過非線性單純體法處理，使得各光伏電池間最大功 率跟蹤水平平衡合理，充分體現(xiàn)了光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)性能和穩(wěn)定特征。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)函數(shù)迭代運(yùn)算圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些 等價(jià)形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0012] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方 法，步驟如下： 步驟1 :建立光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的時(shí)間序列： 在固定時(shí)間間隔對光伏功率、日光輻照強(qiáng)度、風(fēng)速進(jìn)行測量，將歷史測量最大值與光伏 功率的測量值之差除以光伏電池額定功率作為光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)，即：
貝1J，在一系列時(shí)刻巧七…冷(教為自然數(shù)，.這…）得到跟蹤性能指數(shù)、日光輻照強(qiáng)度點(diǎn) 、風(fēng)速的時(shí)間序列：
[0013] 步驟2 :跟蹤性能指數(shù)時(shí)間序列測量數(shù)據(jù)的非線性單純體法處理： 步驟2.1建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：
式中為L個(gè)優(yōu)化變量。
[0014] 步驟2. 2 :構(gòu)建光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的Μ隹相空間：
是光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)相空間的個(gè)頂點(diǎn)，
:是這些頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值。用教來記錄最大值的下標(biāo)，則最大值為
用殘來記錄最小值的下標(biāo)，則最小值為
，盡為除了最大值頂點(diǎn) 之外所有頂點(diǎn)的重心，
[0015] 步驟3 :對頂點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行反射運(yùn)算：
式中為新產(chǎn)生的頂點(diǎn)；歡為反射系數(shù)，〇〈:#〈1。通過反射運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了最大值頂點(diǎn)向 重心相反方向的運(yùn)動。I的取值大小，直接決定了反射距離的遠(yuǎn)近，針對多光伏區(qū)域電網(wǎng)電 壓穩(wěn)定性裕度相空間，取0.61 gg 0.79,可使得初始粒子廣泛的分布在可行空間。若反 射運(yùn)算后，得到的新頂點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值介于和之間，則用代替〇匕。
[0016] 在此實(shí)施例中，為使初始粒子廣泛分布于可行空間內(nèi)，取癢=0· 7236。
[0017] 根據(jù)相空間特征量進(jìn)行光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測計(jì)算： 將光伏發(fā)電最大功率跟蹤運(yùn)行狀態(tài)信息時(shí)間序列經(jīng)過非線性單純體法處理，使得各光 伏電池間最大功率跟蹤水平平衡合理，充分體現(xiàn)了光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)性能和穩(wěn)定特征， 對目標(biāo)函數(shù)行求解，懲罰函數(shù)
，約 束函數(shù)
為目標(biāo)函數(shù)的懲罰項(xiàng)， 為目標(biāo)函數(shù)的約束項(xiàng)，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，解得的細(xì)值即為光伏發(fā)電最大功 率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測值。
[0018] 以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，因此，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1:建立光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的時(shí)間序列： 在固定時(shí)間間隔對光伏功率、日光福照強(qiáng)度、風(fēng)速進(jìn)行測量，將歷史測量最大值與光伏 功率的測量值之差除W光伏電池額定功率作為光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)，即： 貝1J，在一系列時(shí)亥帖成-為，得到跟蹤性能指數(shù):;!、日光福照強(qiáng)度地、風(fēng)速這的時(shí)間序列， 其中為卑自然數(shù)，S=U;"'，(1) 步驟2 :跟蹤性能指數(shù)時(shí)間序列測量數(shù)據(jù)的非線性單純體法處理： 步驟2.1建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：(2) 式中巧=U....Jr;.j為&-;,個(gè)優(yōu)化變量； 步驟2. 2 :構(gòu)建光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的隹相空間： 設(shè).^與-^一巧，:.巧，是光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)相空間的;=一個(gè)頂 點(diǎn)，O町OF: -&VOf是運(yùn)些頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值，用錢:來記錄最大值的下標(biāo)，則最大值為 啤,.=KSXgQf;),用巧來記錄最小值的下標(biāo)，則最小值為舜契產(chǎn)轉(zhuǎn)5錢瓊，為除了最大值頂點(diǎn) 之外所有頂點(diǎn)的重屯、， 暴*籃錫麵 (3) :-誠 步驟3 :對頂點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行反射運(yùn)算： 4護(hù)=巧.4,故鮮護(hù)戶也I壞;:（4 ) 式中泌為新產(chǎn)生的頂點(diǎn)騎為反射系數(shù)，〇<鏈<1，通過反射運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了最大值頂點(diǎn)向 重屯、相反方向的運(yùn)動； 步驟4 :根據(jù)相空間特征量進(jìn)行光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測計(jì)算： 對目標(biāo)函數(shù)為辦姆:：&與磅^鱗:!解游進(jìn)行求解，懲罰函數(shù)，約束函數(shù) ：，則解得的9錢^值即為光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指 數(shù)預(yù)測值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，步 驟3中，忠的取值大小，直接決定了反射距離的遠(yuǎn)近，針對多光伏區(qū)域電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性裕度 相空間，取0.61含淀蘭0.79,可W使得初始粒子廣泛的分布在可行空間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，步 驟3中，若反射運(yùn)算后，得到的新頂點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值OF'介于攀^,和嗎,之間，則用OF'代替 內(nèi)。I。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測方法，通過建立光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)演化系統(tǒng)的時(shí)間序列，對時(shí)間序列測量數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性單純體法處理，對頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行反射運(yùn)算，進(jìn)而進(jìn)行光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測計(jì)算，得到光伏發(fā)電最大功率跟蹤性能指數(shù)預(yù)測值。該方法能夠根據(jù)監(jiān)測參數(shù)對最大功率跟蹤性能指數(shù)進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)地對最大功率跟蹤進(jìn)行修正控制，能夠有效避免各個(gè)光伏電池功率不平衡現(xiàn)象，顯著提高光伏系統(tǒng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性。
【IPC分類】H02S40/30, G06Q50/06, G06Q10/04
【公開號】CN105375874
【申請?zhí)枴緾N201510721774
【發(fā)明人】楊立濱, 滕云, 張海寧, 李春來, 趙國新, 楊軍, 盧蕓
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)青海省電力公司, 國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院, 沈陽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月30日