[发明专利]光伏阵列输出特性曲线实时获取方法

说明书

一种光伏阵列输出特性曲线实时获取方法，首先综合考虑传感器个数以及辐照度检测效率，确定光伏阵列中辐射传感器的安装位置；然后构建光伏阵列输出特性曲线实时获取系统框架，并将辐照度数据与同步采集的阵列运行图像标记时刻后通过通信网络发送至光伏发电系统控制中心；针对浅色地面与深色光伏板之间的灰度值以及正常光照与遮荫状态下组件的灰度值均存在差别这一特征，提出了基于迭代法阈值分割、LOG算子边缘检测等数字图像处理技术的遮荫组件识别算法，用以识别遮荫组件；最后结合光伏组件参数、阵列结构以及获取的辐照度、识别的遮荫组件，利用计算机仿真绘制局部遮荫时光伏阵列的输出特性曲线。

技术领域

本发明涉及光伏发电系统中光伏阵列遭遇局部阴影时的辐照度测量技术、阴影检测技术以及光伏阵列输出特性曲线实时获取技术，属于光伏发电系统运行条件检测领域。

背景技术

随着传统能源的枯竭与大众环保意识的提高，无污染、分布广且易获取的太阳能日益受到重视。太阳能光伏发电是对太阳能有效利用的主要形式，并成为了继风力发电之后主要的新能源发电方式。近年来光伏组件价格的降低以及政府补贴政策的出台，光伏发电装机容量飞速增长，其中包括大容量的荒漠光伏电站、分散式的中小容量建筑光伏系统。

光伏阵列通常由大量光伏电池以一定的串并联结构组成，以此获取所需的光伏输出电压和功率。为防止出现热斑现象与支路电能倒送现象，光伏阵列还装设有旁路二极管与防逆二极管。采用集中输出控制的光伏阵列受均匀光照时，光伏阵列的输出功率-电压(P-U)特性曲线呈单峰状，传统最大功率点跟踪(MPPT)方法可以很容易跟踪到最大功率点(MPP)；但当阵列受局部遮荫时，局部阴影不仅会削弱光伏阵列潜在的最大功率输出能力，二极管的存在还会导致光伏阵列输出特性复杂化、多峰化，给MPPT控制、重构优化、发电功率预测等带来很大困难。

局部阴影条件下，光伏阵列中各个光伏电池所接收到的太阳光辐照度可能存在差异。考虑到局部阴影的千变万化，理论上可以通过密集布置辐射传感器的方法，实现对光伏阵列中各个位置辐照度的测量。但大量的传感器意味着建设成本高和系统复杂化，无法实现广泛应用。若对局部阴影形状准确度测量要求越高，传感器的数量将成倍增加。

发明内容

本发明要克服现有技术在局部遮荫条件下光伏阵列输出特性曲线实时获取困难的问题，利用辐射传感器与遮荫组件识别算法获取光伏阵列上的辐照度数据与阴影分布信息，并结合光伏组件参数、阵列结构，利用计算机仿真绘制局部遮荫时光伏阵列的输出特性曲线。本发明所需的传感器数量非常少，但是可以快速、准确地绘制局部阴影条件下光伏阵列的输出特性曲线。

一种光伏阵列输出特性曲线实时获取方法，其特征在于具体实现该方法的步骤如下：

步骤1：综合考虑传感器个数以及辐照度检测效率，确定光伏阵列中辐射传感器的安装位置；具体实现方法如下：

步骤11：对于共有n块光伏组件的光伏发电系统，根据阵列规模，设计m种定点安装辐射传感器的方案，分别记为方案1、方案2、….、方案m，且记方案j(j＝1,2,…,m)中传感器的使用个数为a_j；

步骤12：通过排列组合，构造i(i＝1,2,…,n)块光伏组件受遮荫时光伏阵列所有可能的阴影分布类型，记录阴影分布类型数Y_i，并计算阴影分布类型总数Y＝ΣY_i；

步骤13：采用步骤11中的方案j时，光伏阵列遍历步骤12中总数为Y的阴影分布类型，统计光照区与阴影区的辐照度能同时被检测到的阴影类型数X_j；

步骤14：计算步骤11中方案j的适用率ξ_j＝X_j/Y；