[发明专利]一种计及云层遮挡的居民屋顶光伏发电量超短期预测方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源光伏发电量预测技术领域，尤其涉及一种计及云层遮挡面积的居民屋顶光伏发电量超短期预测方法。

背景技术

可再生能源光伏发电是可再生能源发电技术中快速发展的绿色清洁能源。但是光伏发电具有受天气影响的波动性、间歇性和随机性的特点，尤其是云层遮挡因素对光伏发电的影响。

在现有的居民屋顶光伏发电量超短期预测策略中，通常预测时间间隔为分钟级，多只考虑日照因素，未能考虑云层遮挡因素引起的光伏发电量预测精度低的问题。因此本发明通过计及云层遮挡的光伏发电面积的修正模型计算，得到居民屋顶光伏发电量的最佳短期估计，实现提高居民屋顶光伏发电量预测精度的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计及云层遮挡面积的居民屋顶光伏发电量超短期预测方法，该方法包括以下步骤。

S1.获取居民屋顶光伏发电板相关技术参数和云层遮挡图像信息。

获取居民屋顶光伏发电板的长度L、宽度W、面积S三个技术参数；获取光伏安装框架与光伏发电板间隙的长度pL、宽度pW技术参数。设当前为No.k发电计时周期为T，其中T取值小于20s，摄像头在一个发电计时周期T内等时间间隔进行m幅图像连续采集，其中m的取值为2~5，通过在光伏安装框架与光伏发电板间隙下设置图像摄像头，获取连续m幅仰视拍摄的图像信息，用于后续云层遮挡检测。

S2.居民屋顶光伏发电基准量计算。

以含当前No.k发电周期在内的前n个发电周期为光伏发电基准量统计周期，其中n的取值为5~10。设前n个发电周期内每个周期内的实际光伏发电量为Bi(i=1,…,n)，光伏发电量波动率阈值为r，其中r的取值为0~1，居民屋顶光伏发电基准量为B，则按照公式B=r*(B1+B2+…+Bn)/n计算光伏发电基准量。

S3. 基于图像运动矢量的云层遮挡光伏发电板检测。

图像中对象的运动矢量包含对象的运动速度和方向，因此可以依据云进入点为基准的图像运动矢量判断云图像的运动方向和速率。在当前No.k发电计时周期，设云层遮挡光伏发电板的运动夹角阈值为alphaL和alphaH，其中alphaL取值为0度~15度，alphaH取值为165度~180度；运动速率阈值为beta，其中beta取值为0~0.1 m/s。首先在获取的连续m幅图像中，设连续两幅图像的序号为j和j+1，其中j=1,…,m，依次计算图像j和图像j+1中云对象运动矢量Vk(k=1,…,m-1)，取Vk的平均运动矢量V= (V1+ V 2+…+ Vk)/(m-1)作为云层遮挡光伏发电板的判断参数，计算平均运动矢量V与光伏安装框架基线的夹角C和运动速率Q，若夹角C大于alphaL和C小于alphaH且运动速率Q大于beta则判断云层遮挡光伏发电板发生，否则判断云层遮挡光伏发电板不发生。

S4.云层遮挡光伏发电板面积变化量计算。

设用于计算云层遮挡光伏发电板面积的云运动角度参数为D和云运动速率参数E，在当前No.k发电计时周期，当云层遮挡光伏发电板发生时，设定D等于C和E等于Q，否则D和E均等于0。采用云运动的角度参数D和速度参数E，发电计时周期为T，结合光伏发电板的长度L和宽度W参数，将云形状近似为椭圆型，计算估计出下一时刻No.k+1发电周期云层遮挡光伏发电板面积变化量deltaS。

S5. 下一发电周期光伏发电量预测。

设下一发电周期No.k+1的光伏发电量为Y，采用光伏发电基准量为B，云层遮挡面积变化量deltaS，光伏发电板面积S，按照公式Y = B*(S-deltaS)/S预测出下一发电周期No.k+1的光伏发电量。

所述的光伏发电量超短期预测方法针对的是居民屋顶光伏发电系统。

与一般技术相比，本发明计及云层遮挡的居民屋顶光伏发电量超短期预测方法，针对现行居民屋顶光伏发电量超短期预测未能充分考虑云层遮挡因素引起的光伏发电量预测精度低问题，充分考虑云层遮挡光伏板的动态特性，采用图像运动矢量的云层遮挡光伏发电板检测及其云层遮挡光伏发电板面积变化量计算，达到居民屋顶光伏发电量超短期预测优化效果。克服了传统方法未考虑云层遮挡因素引起的预测精度偏差较大问题，提高了光伏发电量超短期预测优化精度。

附图说明

图1为本发明方法整体流程图。

图2为云层遮挡光伏发电板检测的参数获取示意图。

图3为云层遮挡光伏发电板检测的配置安装示意图。

图4为基于图像运动矢量的云层遮挡光伏发电板检测示意图。