[发明专利]一种基于群体优化算法的光伏阵列建模方法

说明书

本发明公开了一种基于群体优化算法的光伏阵列建模方法，包括步骤：(1)获取光伏组件实际运行的电流电压数据并筛选参考数据；(2)根据光伏组件电气模型建立等效电路方程；(3)结合了实际的分享经验，得到改进的教与学算法；对光伏组件等效电路方程的未知参数优化，得到最佳参数；(4)建立光伏组件等效模型；(5)建立光伏阵列等效模型。本发明的有益效果是结合实际分享经验改进了教与学算法，并基于改进的教与学算法提升了光伏阵列建模精度。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种基于群体优化算法的光伏阵列建模方法。

背景技术

光伏阵列是光伏发电系统的重要组成部分。光伏阵列长期运行在恶劣的户外环境(如强风、高温、紫外线辐射等)，容易发生异常，降低发电效率。目前，光伏阵列的异常检测主要采用基于模型的阈值残差分析方法。光伏阵列模型可以看成由若干光伏组件模型串联或并联而成。因此，光伏组件模型参数的求解受到越来越多的关注。

模型参数的求解方法主要有解析法、迭代法和元启发式算法。

解析法求解速度最快，但是精度较低。迭代法的速度和精度均优于解析法，但是对于初值很敏感，较差的初值可能导致显著误差。此外，迭代法随着梯度逐渐下降，可能陷入局部最优。元启发式算法是近些年研究的热点，通过模拟自然界或文明社会中个体的行为，群体搜索可能的最优解，能够较好的克服前述问题。

发明内容

发明目的：本发明提出一种基于群体优化算法的光伏阵列建模方法，该方法运用改进的教与学算法对光伏组件模型参数进行优化，能够快速精确地实现光伏组件建模，进一步实现光伏阵列建模。

技术方案：本发明所述的一种基于群体优化算法的光伏阵列建模方法，包括步骤：

(1)获取光伏组件实际运行的电流电压数据并筛选参考数据；

进一步地，所述步骤(1)具体包括：

(1.1)通过集成电流电压曲线扫描功能的逆变器，获取光伏组件实际运行的电流电压数据，记为[I_ori,V_ori]。

(1.2)通过数据预处理，主要有异常点检测、平滑滤波、环境平稳性检测等，得到参考的光伏组件电流电压数据，记为[I_i,mea,V_i,mea]，i＝(1,…,N)。N表示电流电压的数据点个数。

(2)根据光伏组件电气模型建立等效电路方程；

进一步地，所述步骤(2)具体包括：

(2.1)所述光伏组件由多个太阳能电池串联或并联组成，N_p为并联的太阳能电池数量，N_s为串联的太阳能电池数量，I为光伏组件输出电流，V为光伏组件输出电压。

(2.2)所述太阳能电池等效为单二极管模型，I_ph为光生电流，I_d为二极管分流，I_sh为并联电阻分流，I_s为二极管反向饱和电流，V_d为二极管节热电压，V_cell为太阳能电池输出电压，I_cell为太阳能电池输出电流，R_s为串联电阻，R_sh为并联电阻，a为二极管理想因子，q为库伦电荷，k为玻尔兹曼常数，T为太阳能电池开尔文温度。

(2.3)太阳能电池的等效电路方程如式(10)-(14)：

I_cell＝I_ph-I_d-I_sh (10)