[發(fā)明專利]基于時(shí)段的光伏電池板遮蔭部分的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310023208.0
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103106657A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段其昌;段盼;隆霞;楊帆;胡博
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所 50211
• 代理人: 郭云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種基于時(shí)段的光伏電池板遮蔭部分的檢測方法。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電系統(tǒng)在推廣普及過程中，關(guān)鍵在于如何提高太陽能的利用率。光伏發(fā)電系統(tǒng)在工作過程中不可避免的會(huì)受到樹木、高樓、云朵、鳥類等陰影的遮擋，陰影的出現(xiàn)會(huì)使光伏電池板的發(fā)電效率大大降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起“熱斑”效應(yīng)甚至造成安全問題。在局部遮蔭情況下，最大功率點(diǎn)跟蹤方法是一種提高光伏電池板輸出功率的有效方法。目前的最大功率點(diǎn)跟蹤方法為通過假設(shè)陰影區(qū)域，使光伏電池陣列始終工作在最大功率點(diǎn)附近，以此實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的提高，因此傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法中假設(shè)陰影區(qū)域不能真實(shí)地反映光伏電池的遮蔭部分。

此外，在傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法中還需要采集光伏電池板中所有光伏電池的遮蔭度，這就需要采用大量的光強(qiáng)度傳感器采集多路信號，無疑增加了光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種基于時(shí)段的光伏電池板遮蔭部分的檢測方法，僅在日出之后日落之前的時(shí)間段內(nèi)采集光伏電池板的實(shí)際圖像，通過圖像分割獲得光伏電池板遮蔭部分，降低了檢測能耗。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種基于時(shí)段的光伏電池板遮蔭部分的檢測方法，其特征在于包括以下步驟：S1、判斷當(dāng)前時(shí)間是否在日出之后日落之前的時(shí)間段內(nèi)：如果在該時(shí)間段內(nèi)則采集光伏電池板的實(shí)際圖像A，否則結(jié)束操作；

S2、將該光伏電池板的實(shí)際圖像A進(jìn)行灰度處理，并且將經(jīng)灰度處理后的實(shí)際圖像A與原始圖像B進(jìn)行比較，其中該原始圖像是指不存在陰影部分的灰度圖：如果該實(shí)際圖像A與原始圖像B相同則表示該實(shí)際圖像A中不存在陰影部分，結(jié)束操作；如果該實(shí)際圖像A與原始圖像B不相同則表示該實(shí)際圖像A中存在陰影部分，將該實(shí)際圖像A的陰影部分進(jìn)行圖像分割，獲得該光伏電池板的遮蔭區(qū)域。本發(fā)明僅在日出之后日落之前的時(shí)間段內(nèi)采集光伏電池板的實(shí)際圖像，通過圖像分割獲得光伏電池板遮蔭部分，降低了檢測能耗。

該基于時(shí)段的光伏電池板遮蔭部分的檢測方法還包括步驟S3、采集該光伏電池板中遮蔭區(qū)域?qū)?yīng)的光伏電池組件的光強(qiáng)度。

所述步驟S1還包括確定該日出之后日落之前的時(shí)間段的過程：

S10、獲取當(dāng)前的日期以及該光伏電池板所在地區(qū)的經(jīng)度、緯度；

S11、根據(jù)公式T_C＝T1+4k計(jì)算出該光伏電池板所在地區(qū)的日出時(shí)間T_C，其中T₁表示太陽時(shí)t在設(shè)定地區(qū)所對應(yīng)的時(shí)間，k表示由東向西，該設(shè)定地區(qū)與該光伏電池板所在地區(qū)之間的經(jīng)度偏差，該太陽時(shí)t＝ω/15，δ=23.45sin[(360*(284+N)/365)]，ω表示太陽時(shí)角，φ表示該光伏電池板所在地區(qū)的緯度，δ表示太陽赤緯角，N表示當(dāng)前日期在一年中的天數(shù)；

S12、根據(jù)公式T_L＝24-T_L計(jì)算出該光伏電池板所在地區(qū)的日落時(shí)間T_L；

S13、對該光伏電池板所在地區(qū)的經(jīng)度、緯度、日期及其對應(yīng)的日出時(shí)間T_C、日落時(shí)間T_L進(jìn)行存儲(chǔ)。

所述步驟S2中對該實(shí)際圖像A的陰影部分進(jìn)行圖像分割后還包括以下步驟：將經(jīng)圖像分割后的陰影部分采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)進(jìn)行處理，去除陰影部分中的細(xì)小空洞和孤立點(diǎn)，由此更加準(zhǔn)確地獲得了實(shí)際圖像A中的陰影部分，提高了檢測精度。

所述步驟S2中對該實(shí)際圖像A的陰影部分進(jìn)行圖像分割的過程為：

S20、采用K-均值聚類方法獲得適用于基于一維直方圖的FCM方法中的k個(gè)初始聚類中心v′₀；

S21、采用該基于一維直方圖的FCM方法對該實(shí)際圖像A的陰影部分進(jìn)行圖像分割。

所述步驟S20由以下步驟組成：

A0、將該實(shí)際圖像A中像素點(diǎn)的灰度值表示為X={x₁，…x_l，…，x_n}，其中x_l表示該實(shí)際圖像A中第l個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，n表示該實(shí)際圖像A中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，0≤l≤n且l、n均為整數(shù)，并且根據(jù)公式確定k個(gè)初始聚類中心，j依次取區(qū)間[1,k]內(nèi)的整數(shù)，其中k為整數(shù)，max(X)表示該實(shí)際圖像A中像素點(diǎn)的最大灰度值；