[发明专利]一种基于残差网络的光伏电站遮挡物定位方法

权利要求书

1.一种基于残差网络的光伏电站遮挡物定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取光伏电站光伏电池板参数及光伏电站地理位置，对光伏电站及遮挡物阴影分别进行建模；

其中，建立的光伏电站模型中的光伏电池单元端电压、端电流由以下公式确定：

其中，额定光生电流I_ph0，二极管反向饱和电流I_s，二极管因子n，并联电阻R_sh，串联电阻R_s，端电流I，端电压V，实际光生电流I_ph，电子电荷q，玻尔兹曼常数K，光伏电池温度T，额定辐照度Ir₀，实际辐照度I_r；

对遮挡物在光伏电池板上的阴影模型的建模的方法如下：

地球上任意一点A任意时刻太阳高度角及太阳方位角的计算公式如下：

α_H＝90°-α

α_D＝180°+α₂

其中，α_H为太阳高度角，且0°≤α_H≤90°，α_D为太阳方位角，且90°≤α_D≤270°，α为太阳高度角的余角，且0≤α≤90°，α₂为太阳光在地面上投影与待测点A正南方向的夹角，θ_A，分别为待测点A的地理坐标纬度和经度，θ_B，为该时刻的太阳直射点B的地理坐标纬度和经度，θ_C，为与A点同一经线，且纬度相差90度的C点的地理坐标纬度和经度；

对于A地一根半径很小，长度为L的细杆，其投影点的求取方法为：

以正北方向为y轴正方向，以正东方向为x轴正方向，指向地心反方向为z轴正方向建立直角坐标系，该细杆顶点M坐标为(x_M，y_M，L)，则顶点M在地面的投影点M’的坐标为

根据该公式即得到物体阴影轮廓，进而找到阴影遮盖面积，其中α_D-180°为正表示y轴顺时针旋转得到的锐角或直角，为负表示y轴逆时针旋转的锐角或直角，其取值范围为[-90°，90°]；

两平面图形相交面积求解方法如下：

(1)设置x轴求解间隔Δx,系统x的精度为Δx；

(2)分别求得两个图形中x最小的点和x最大的点(x_min,x_max)；

(3)求取各个图形在x＝x_min+n*Δx处y的最小值和最大值(y_min-n,y_max-n)，每个图形得到一个n*2的矩阵，其中

(4)计算两个图形x的相交范围(x₁,x₂)，对于x＝x₁+n*Δx处求得两个图形y值的相交范围长度Δy_n，其中得到ΔS_n＝Δx*Δy_n；

(5)对所有ΔS_n求和，得到两图形相交面积；

由此，即建立遮挡物在光伏电池板上的阴影模型；

步骤2、利用光伏电站模型及遮挡物阴影模型得到仿真运行数据，并利用仿真运行数据训练残差神经网络，得到残差神经网络定位模型；

其中仿真运行数据生成时，一日辐照度按照以下公式生成：

式中，Ir_max为当日光照强度最大值，T为变化周期，t为时间，为偏移角，ΔIr为噪声函数；

其中，采用的残差神经网络应用了以一维卷积层为主的卷积残差单元和以全连接层为主的线性残差单元，训练过程中采用的损失函数为均方根误差函数，且采用的残差神经网络输入为一日地表辐照度数据、光伏阵列电压、电流数据，输出为遮挡物半径、高度、x坐标和y坐标；

步骤3、收集一日光伏电站运行数据及地面辐照度数据，利用残差神经网络模型对遮挡物进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于残差网络的光伏电站遮挡物定位方法，其特征在于，步骤3中通过配备在光伏电站各个光伏阵列逆变器处的电压、电流传感器收集一日光伏电站运行数据，通过光伏电站装设的地面辐照度测量装置收集地面辐照度数据。