[发明专利]一种基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角计算方法

权利要求书

1.一种基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)基于儒略日理论，建立光伏面板倾角的太阳辐射模型，具体包括以下步骤：

A)确定太阳赤纬角δ，由下式计算：

δ＝23.45sin(2π(284+n)/365)

上式中n为从1月1日开始计算的天数；

B)确定太阳直接辐射对倾斜表面的入射角度θ，按下式计算：

cosθ＝sinδsinφcosβ-sinδcosφsinβcosγ+cosδcosφcosβcosω+cosδsinφsinβcosγcosω+cosδsinβsinγsinω

上式中β是光伏面板的倾角,γ是光伏面板的方位角,ω是太阳时角；

C)确定日出时角ω_r或日落时角ω_s，按照下式计算：

ω₁＝cos^-1(-A/(2B))

ω₂＝cos^-1(-tanφtanδ)

推导出：

ω_r＝max(-ω₁,-ω₂)

ω_s＝min(ω₁,ω₂)

其中：

A＝2(sinδsinφcosβ-sinδcosφsinβcosγ)×(cosδcosφcosβ+cosδsinφsinβcosγ)

B＝(cosδcosφcosβ+cosδsinφsinβcosγ)²×(cosδsinβcosγ)²；

D)建立太阳辐射模型：

其中I*为太阳辐射，I_c是太阳常数，n为儒略日，φ是光伏面板处的纬度；

I_d为日太阳天文总辐射值：

I_m为月平均日太阳天文总辐射值：

上式中n₁和n₂分别是一个月的第一天和最后一天的儒略日数，I_di是第儒略日天在一个倾斜表面的太阳辐射值；

2)确定优化的目标函数和边界条件，其中目标函数为：

max(I_m(β))

边界条件公式：

β_min≤β≤β_max

式中：β_min、β_max分别为β的下界和上界，分别为-90°和90°；

3)运用粒子群算法对步骤2)中的优化问题进行计算，按以下步骤确定倾角方位角的最优值：

随机选择一组粒子作为初始值来拟合粒子群优化算法模型；这些粒子探索目标空间，在目标空间中的k次迭代中，由分别描述第i个粒子的位置和速度，每个粒子记录下它们最好的位置在k+1次迭代中，粒子的速度由下面的方程得到：

其中，r₁和r₂分别是0和1之间的随机数，为惯性权重系数，c₁和c₂是训练系数，是全局最优位置；

的计算公式如下所示：

其中，k_max是最大迭代次数，是惯性权重系数的最大值，是惯性权重系数的最小值，在每个迭代中，每个粒子的新位置是由它原先位置和它当前的速度相加得到的，如以下公式：