[發明專利]基于功率預測的最大功率跟蹤算法

無效

• 申請號: 201410279721.0
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104063006A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 張勇;李世軍;廖小俊;舒成維;袁帥;李白龍;徐力
• 申請（專利權）人: 江蘇兆伏新能源有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光伏發電技術，具體地涉及基于功率預測的光伏電池的最大功率點追蹤(MPPT)技術。

背景技術

由于人類社會對能源的需求越來越旺盛，傳統礦物燃料正在快速耗盡，國際能源機構預測，全世界煤炭只能用220年，油氣開采峰值位于2012年，并將在30～60年消耗殆盡。據估計我國的煤炭只可開采80年，天然氣可開采30年，石油可開采20年。而且傳統礦物燃料的使用過程會造成大量的污染。目前，由于大量的使用礦物燃料，人類向大氣中排放大量的有害氣體，嚴重破壞了地球的生態環境。造成了諸如氣溫上升、海平面上升、酸雨等等危害。因此，日益枯竭的傳統能源和傳統能源造成的巨大污染都給人類提出了新的課題。針對這些情況，開發環保而且可再生的新能源是實現人類可持續發展的必然選擇。

太陽能是地球上其他一切能源的最終來源。并且太陽能的利用不會對環境產生任何污染，是最潔凈的能源。目前太陽能利用主要有三種方式：

(1)光-熱轉換太陽能光-熱轉換時太陽能熱利用的基本方式，它是利用太陽能將水加熱儲于水箱中以便于利用的方式，這種熱能可以廣泛應用于采暖，制冷，干燥，溫室，烹飪以及工農業生產等各個領域。

(2)光-電轉換它是利用光生伏打效應原理制成太陽能電池，可將太陽的光能直接轉換成電能加以利用。

(3)光-化學轉換光-化學轉換尚處于研究開發階段，這種技術包括半導體電極產生電而電解水產生氫，利用氫氧化鈣或金屬氫化物熱分解儲能等形式。

最近幾年，由于各國對環境保護的日益重視以及對煤炭，石油，天然氣等一次能源逐漸枯竭的憂慮，世界上許多國家尤其是發達國家的政府紛紛出臺各種優惠政策，啟動國家項目，營造光伏太陽能發電的規模市場，有力地拉動了光伏發電產業的發展。我國也在2007年1月制定，頒布了《可再生能源中長期發展規劃》，根據規劃到2010年，我國太陽能發電總容量為400MW，2020年為2200MW，我國的光伏太陽能發電產業將迎來一個長期而快速的發展局面。

在太陽能并網發電系統中，提高太陽能電池的輸出效率是其中最關鍵的技術之一；要提高整個發電系統的發電效率，就要使太陽能電池始終工作在最大功率點，使其輸出的功率最大。 從光伏電池的介紹可以看出，太陽能電池的U-I特性具有非線性特征，而且隨時可能隨著環境的改變而發生變化，這都對最大功率的跟蹤造成了困難。但同時，我們也可以觀察到，在一定的光照強度和溫度下，總存在著一個太陽能電池的最大功率點。因此，如何尋找到最大功率點，并使太陽能電池穩定的工作在最大功率點就顯得尤其重要。

最大功率點跟蹤實質上就是一個尋找最優的過程，即通過控制太陽能電池的端電壓，來改變太陽能電池的工作點。當電池工作在最大功率點電壓的左側時，電池輸出功率隨電壓的上升而增加；當電池工作在最大功率點電壓的右側時，電池輸出功率隨電壓的上升而減小。最大功率跟蹤的過程實質就是判斷目前電池所處的工作區域，并相應的調整電池的端電壓，使太陽能電池的工作點向最大功率點靠攏的過程。

當外界光照強度和溫度在快速變化情況下，常規最大功率追蹤將出現誤判，因此常規算法如擾動觀察法、電導增量法，也就無法實現最大功率點的準確跟蹤，使得直流母線電壓長時間偏離理想電壓，嚴重影響發電效率，并可能因誤判導致母線電壓過低而使得輸出電流畸變。

目前，對于解決誤判情況的最大功率點跟蹤方法可以使用遺傳算法、粒子群優化(PSO)法。遺傳算法雖然可以跟蹤到最大功率點，但不能使系統穩定地工作在最大功率點，且算法較為復雜.需要調節的參數較多；而PSO算法較為簡單，但是粒子群優化算法有著易陷入局部最優解、收斂速度不足和搜索精度逐漸降低的缺點。也有采用功率預測的方式來實現功率突變出現的誤判。

因此，需要開發一種新的最大功率跟蹤方法來解決現有技術存在的問題，減少功率突變出現的誤判。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中最大功率點跟蹤存在的不足，提供了一種基于功率預測的最大功率跟蹤的方法，即基將功率預測方法來優化調整變步長電導增量法，實現光伏電池最大功率點的快速跟蹤。該方法能夠克服常規擾動觀察法、電導增量發等方法的缺點，解決外界條件突變出現誤判以及局部最大功率等問題，快速、精確追蹤到最大功率點，同時對原有最大功率跟蹤算法最大保留，方便優化算法在不同平臺不同最大功率算法下移植，實現優化常規最大功率點跟蹤算法。

本發明的基本原理: