[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

说明书

本发明是一种基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角计算方法，可应用于太阳能相关领域的科学研究和工程应用。本发明中，基于粒子群算法和太阳辐射计算模型，提出了光伏模板最佳倾角确定方法。依据光伏模板倾角的边界条件，并以光伏面板表面太阳辐射值最大为目标函数，运用粒子群算法搜索变量的最佳值，从而建立了基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角确定方法。该数据有较高的可靠性和准确性，可以满足光伏面板最佳倾角评估的需要，是光伏发电领域、农业、气象、建筑等领域的数据基础。

技术领域

本发明涉及一种基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角计算方法，属于光伏发电技术领域。

背景技术

近年来，环境压力和能源成本升级造成了一系列电力生产的困境。像许多发展中国家一样，越来越多能源燃料的消耗振兴了中国经济，也暴露了供应中断的潜在危机。因此，可再生能源在中国未来的电力系统中起着越来越重要的作用。它将会取代全部或部分的常规能源。其中，太阳能以其清洁、无污染、可持续利用等优点获得了关注。它被称为一种理想的能源，能够从根本上解决能源危机和环境问题。太阳辐射随地理纬度，季节和时间造成的太阳位置的改变而改变。为了最大限度地收集太阳辐射，光伏电池板在不同的情况下应在适当的倾斜角度和方向下安装。

传统的方法，如遍历的方法，在相对复杂的数学模型下，寻找最优解的速度比较慢。在研究范围广阔、数据量庞大、条件多变的情况下，传统方法的实用性比较弱。

发明内容

发明目的：本发明提出了一种基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角确定方法，计算量小并且得到的最佳倾角可靠性和准确性好。

技术方案：本发明提出一种基于粒子群算法的光伏面板最佳倾角计算方法，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；

2)确定优化的目标函数和边界条件；

3)运用粒子群算法对步骤2)中的优化问题进行计算，确定倾角方位角的最优值。

进一步地，在步骤1)包括以下步骤得到：

A)确定太阳赤纬角δ；

B)确定太阳直接辐射对倾斜表面的入射角度θ；

C)确定日出时角ω_r或日落时角ω_s；

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。

进一步地，所述太阳赤纬角δ由以下公式确定：

δ＝23.45sin(2π(284+n)/365)

式中n为从1月1日开始计算的天数。

进一步地，所述步骤B)中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