CN108614612B - 太阳能光伏电池最大功率追踪方法和*** - Google Patents
太阳能光伏电池最大功率追踪方法和*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏电池最大功率追踪方法***,包括:接收采集的测点数据;构建径向基神经网络,并采用所述测点数据进行训练得到网络模型;基于所述网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压;控制太阳能光伏电池工作在所述最优输出电压上,以使得所述太阳能光伏电池工作在最大功率点上,即可保证太阳能光伏电池的输出功率最大;不断重复上述过程,能使得太阳能光伏电池每时每刻都工作在最大功率点上,解决了现有太阳能光伏电池最大输出功率点难以确定的技术问题,有利于提高太阳能光伏电池的发电效率,节约发电成本。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域,具体地说,是涉及一种太阳能光伏电池最大功率追踪方法和***。
背景技术
在新能源的开发与利用中,太阳分布广泛,取之不尽,是一种可持续利用的清洁能源。光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术,在各种太阳能利用中具有良好的发展前景。
在中国,2011年的光伏发电安装量比2010年增长了约5倍;至2015年底,光伏发电累计装机容量达到约4300万千瓦;至2016年底,光伏发电累计装机容量达7742万千瓦。
但是,光伏发电存在光电转换效率的问题。光伏发电***工作时,太阳电池在一定的温度和日照强度下具有唯一的最大功率点,当太阳电池工作在该点时,能输出当前温度和日照条件下的最大功率。但由于太阳电池的输出特性受日照亮、环境温度等因素的影响,太阳电池的电压和电流均发生很大的变化,从而使输出功率不稳定,即最大功率点时刻在变化,这会导致光伏发电***效率较低,因此,为提高光伏发电***效率,需要确定最大功率点,但由于太阳能电池的输出特性是复杂的非线性形式,难以确定其数学模型,也就无法用解析法确定最大功率点。
发明内容
本申请提供了一种太阳能光伏电池最大功率追踪方法和***,解决现有太阳能光伏电池最大输出功率点难以确定的技术问题。
为解决上述技术问题,本申请采用以下技术方案予以实现:
提出一种太阳能光伏电池最大功率追踪方法,包括:接收采集的测点数据;构建径向基神经网络,并采用所述测点数据进行训练得到网络模型;基于所述网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压;控制太阳能光伏电池工作在所述最优输出电压上,以使得所述太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
进一步的,在接收采集的测点数据之后,所述方法还包括:将所述测点数据按照设定单位进行转换。
进一步的,所述网络模型,具体为:I=f(S,T,U1);其中,I为电流强度,S为光照强度,T为环境温度,U1为电压强度。
提出一种太阳能光伏电池最大功率追踪***,包括测点数据采集模块、测点数据接收模块、训练模块、寻优模块和控制模块;所述测点数据采集模块,用于采集测点数据;所述测点数据接收模块,用于从所述测点数据采集模块接收采集的所述测点数据;所述训练模块,用于构建径向基神经网络,并采用所述测点数据进行训练得到网络模型;所述寻优模块,用于基于所述网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压;所述控制模块,用于控制太阳能光伏电池工作在所述最优输出电压上,以使得所述太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
进一步的,所述***还包括单位转换模块,用于在接收采集的测点数据之后,将所述测点数据按照设定单位进行转换。
进一步的,所述网络模型,具体为:I=f(S,T,U1);其中,I为电流强度,S为光照强度,T为环境温度,U1为电压强度。
与现有技术相比,本申请的优点和积极效果是:本申请提出的太阳能光伏电池最大功率追踪方法和***中,采集的测点数据例如光照强度、环境温度、电压强度、电流强度等,以这些测点数据构建三层径向基神经网络并采用这些测点数据进行训练得到网络模型,基于网络模型构建太阳能光伏电池输出功率的寻优目标函数,并使用遗传算法计算出最优输出电压,将太阳能光伏电池的工作电压调节至该最优输出电压,即可保证太阳能光伏电池的输出功率最大,也即工作在最大功率点上,不断重复上述过程,能使得太阳能光伏电池每时每刻都工作在最大功率点上,解决了现有太阳能光伏电池最大输出功率点难以确定的技术问题,有利于提高太阳能光伏电池的发电效率,节约发电成本。
结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后,本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本申请提出的太阳能光伏电池最大功率追踪方法的方法流程图;
图2为本申请提出的太阳能光伏电池最大功率追踪***的***框图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。
本申请提出的太阳能光伏电池最大功率追踪方法,如图1所示,包括如下步骤:
步骤S11:接收采集的测点数据。
太阳能光伏电池的测点数据由DCS(分布式控制***)***采集,包括光照强度、环境温度、电压强度、电流强度等。
接收到DCS***采集的测点数据后,将测点数据按照设定单位进行转换,具体的,光照强度的设定单位为瓦/平方米,环境温度的设定单位为摄氏度,电压强度的设定单位为伏,电流强度的设定单位为安培。
步骤S12:构建径向基神经网络,并采用测点数据进行训练得到网络模型。
以电流强度I为因变量,以光照强度S、环境温度T和电压强度U1为自变量,构建三层径向基神经网络,并使用采集的测点数据进行数据训练,通过训练径向基神经网络得到网络模型I=f(S,T,U1),其中f为一个网络结构,近似表达I与S、T、U1之间的函数关系,由三层网络构成,第一层为输入层,包含三个神经元;第二层为隐含层,包含20个神经元;第三层为输出层,包含一个神经元。第一层与第二层的神经元通过训练数据中的输入样本与第二层神经元的距离连接,第二层神经元经过径向基函数处理,通过权值与第三层神经元连接。
步骤S13:基于网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压。
以输出功率P为目标函数,构建输出功率的寻优目标函数为P=IU,其中,U为输出电压;对自变量U进行寻优计算,约束条件为,基于遗传算法计算最优输出功率,以及最优输出功率对应的输出电压U,也即为最优输出电压,最优输出功率即为最大功率点。
步骤S14:控制太阳能光伏电池工作在最优输出电压上,以使得太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
根据最优输出电压,控制太阳能光伏电池工作在该最优输出电压上,能使得太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
根据步骤S11至S13,能够得到不同环境下的输出电压的最优值,使得太阳能光伏电池的输出功率达到最大,将最优输出电压传输给控制模块,控制模块将输出电压调节至最优值,使太阳能光伏电池时时刻刻都工作在最大功率点上,解决了现有太阳能光伏电池最大输出功率点难以确定的技术问题,有利于提高太阳能光伏电池的发电效率,节约发电成本。
传统的太阳能光伏电池最大功率追踪方法,例如CVT法、扰动观测法、电导增量法等,这些方法在控制精度和对环境的适应性方面都具有局限性,且容易产生在最佳工作点附件振荡的现象,相较于传统的太阳能光伏电池最大功率追踪方法,本申请提出的方法追踪计算结果具有确定性,不会在最佳工作点附近震荡,使得控制更稳定,能够始终保持在最大功率点,对外界环境变化反应灵敏,能够跟随外界环境变化迅速准确的找到最佳工作点,相较现有技术能够更接近最佳工作点位置,使得计算精度更高,提高了光能的利用率。
基于上述提出的太阳能光伏电池最大功率追踪方法,本申请还提出一种太阳能光伏电池最大功率追踪***,如图2所示,包括测点数据采集模块21、测点数据接收模块22、训练模块23、寻优模块24和控制模块25;测点数据采集模块21用于采集测点数据;测点数据接收模块22用于从测点数据采集模块接收采集的测点数据;训练模23用于构建径向基神经网络,并采用测点数据进行训练得到网络模型;寻优模块24用于基于网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压;控制模块25用于控制太阳能光伏电池工作在最优输出电压上,以使得太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
该***还包括单位转换模块26,用于在接收采集的测点数据之后,将测点数据按照设定单位进行转换。
其中,网络模型,具体为:I=f(S,T,U);其中,I为电流强度,S为光照强度,T为环境温度,U为电压强度。
具体的太阳能光伏电池最大功率追踪***的工作方式已经在上述太阳能光伏电池最大功率追踪方法中详述,此处不予赘述。
上述本申请提出的太阳能光伏电池最大功率追踪方法和***,基于神经网络和遗传算法计算太阳能光伏电池的最大功率点,提高了对环境的适应性和控制精度,解决了现有太阳能光伏电池最大输出功率点难以确定的技术问题。需要说明的是,本申请中,对神经网络的构建和遗传算法的应用不做具体限定,根据实际应用情况限定应用即可。
应该指出的是,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.太阳能光伏电池最大功率追踪方法,其特征在于,包括:
接收采集的测点数据;
构建径向基神经网络,并采用所述测点数据进行训练得到网络模型;所述网络模型,具体为:
I=f(S,T,U1);其中,I为电流强度,S为光照强度,T为环境温度,U1为电压强度;
基于所述网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压;所述输出功率的寻优目标函数为P=IU,其中,U为输出电压;
控制太阳能光伏电池工作在所述最优输出电压上,以使得所述太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池最大功率追踪方法,其特征在于,在接收采集的测点数据之后,所述方法还包括:
将所述测点数据按照设定单位进行转换。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏电池最大功率追踪方法,其特征在于,
所述基于遗传算法计算最优输出电压的约束条件为0<U<200。
4.太阳能光伏电池最大功率追踪***,其特征在于,包括测点数据采集模块、测点数据接收模块、训练模块、寻优模块和控制模块;
所述测点数据采集模块,用于采集测点数据;
所述测点数据接收模块,用于从所述测点数据采集模块接收采集的所述测点数据;
所述训练模块,用于构建径向基神经网络,并采用所述测点数据进行训练得到网络模型;所述网络模型,具体为:
I=f(S,T,U1);其中,I为电流强度,S为光照强度,T为环境温度,U1为电压强度;
所述寻优模块,用于基于所述网络模型构建输出功率的寻优目标函数,并基于遗传算法计算最优输出电压;所述输出功率的寻优目标函数为P=IU,其中,U为输出电压;
所述控制模块,用于控制太阳能光伏电池工作在所述最优输出电压上,以使得所述太阳能光伏电池工作在最大功率点上。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏电池最大功率追踪***,其特征在于,所述***还包括单位转换模块,用于在接收采集的测点数据之后,将所述测点数据按照设定单位进行转换。
6.根据权利要求4所述的太阳能光伏电池最大功率追踪***,其特征在于,所述基于遗传算法计算最优输出电压的约束条件为0<U<200。
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