[发明专利]一种基于数字孪生的双面光伏发电组件实时监控方法

说明书

一种基于数字孪生的双面光伏发电组件实时监控方法，包括：S1、收集环境数据和光伏板的电流与电压；S2、将采集到的数据存入数据集；S3、根据数据集中存储的实时采集的最新数据以及光伏板的自身技术参数构建并联单二级管模型；S4、运用优化算法优化并联单二级管模型中的参数；S5、将优化后的模型电子特性曲线与S1中获得的数据展现在网络界面，并随模型实时更新。本发明独创了一种针对双面光伏板的数字孪生系统。具有实时展示出双面光伏系统在不同环境下的I‑V电子特性，从而得到光伏当下的最高功率点的有益效果。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的双面光伏发电组件实时监控方法。

背景技术

目前，我们的主要能源化石燃料正在迅速枯竭。此外，化石燃料的燃烧也对环境造成破坏，导致全球变暖。因此，我们有必要寻求一种替代能源。太阳能是一种清洁且可再生的能源形式，可以用来替代化石燃料。利用太阳能的主要方法是通过太阳能电池板，将太阳能转化为电能。双面太阳能电池板比传统的单面电池板产生的能量产量高30.05％，这是因为背面的电池板可以捕捉并利用漫射和反射的阳光。数字孪生技术可用于双面光伏系统的功率测量，以便更好的操控光伏系统。

数字孪生技术是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术是个普遍适应的理论技术体系，随着新一代信息技术的发展和广泛应用，数字孪生技术的应用范围将会不断广泛。简单来说，数字孪生系统就是针对现实世界中的实体对象，在数字化世界中构建完全一致的对应模型，通过数字化的手段对实体对象进行动态仿真、监测、分析和控制。

目前有关双面光伏的功率测量方法有很多，例如中国专利文献CN110991033B公开了一种计算双面光伏组件功率输出的方法及系统，该方法根据双面光伏组件背面的光谱响应和地面反射光谱辐照度，计算光谱失配因子；根据辐射角系数模型，计算双面光伏组件背面总辐照度；根据计算出的光谱失配因子和双面组件背面总辐照度计算双面光伏组件背面功率。该发明可准确地计算双面光伏系统背面的功率输出或年能量输出，但该模型无法适应环境的动态变化。由于影响双面太阳能电池板性能的因素是不确定的，而且预计会经常变化，所以实时分析超出了该模型的能力。

中国专利文献CN109145430B公开了一种基于神经网络评估双面双玻光伏组件输出功率的方法。该方法将在实验地点同一时刻测量所得气温、风速、双面双玻光伏组件正面辐照度、背面辐照度四个参数作为自变量，将同一时刻测得的该组件的输出功率作为因变量，将得到的数据输入到经过结构优化的神经网络中进行非线性拟合分析，最终向神经网络中输入任意的四个参数，即可得到双面双玻光伏组件输出功率的拟合计算结果。但由于计算要求高，该方法不适用于动态建模。

目前已有利用数字孪生技术检测光伏的案例，例如中国专利文献CN113489459B公开了一种基于数字孪生的光伏发电组件进行故障检测，和利用识别方法对光伏发电组件进行故障检测，并可以识别出所产生的故障类型。但该方法无法被用于检测双面光伏板，因为双面光伏板需要更加复杂的模型进行模拟。经检索发现，目前还没有针对双面光伏板的数字孪生系统。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字孪生的双面光伏发电组件实时监控方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于数字孪生的双面光伏发电组件实时监控方法，包括如下步骤：

S1、收集环境数据和光伏板的电流与电压

包括：通过两个辐照度测试器分别测量光伏板正面和背面的辐照度；

通过温度采集装置测量光伏板的温度；