[發明專利]一種基于智能預測的光伏多峰值最大功率點跟蹤方法

有效

• 申請號: 201810833911.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109101071B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 于艾清;屠亞南
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種基于智能預測的光伏多峰值最大功率點跟蹤方法，包括以下步驟：S1：結合光伏陣列電流?電壓特性曲線和質點平拋運動軌跡的相似性，構建光伏陣列運動學平拋模型；S2：采用改進的粒子群算法對光伏陣列運動學平拋模型求解實現最大功率預測(簡稱智能預測)，獲取最大功率點和最大功率點處的電壓；S3：由于光伏運動學平拋模型是對光伏陣列電流?電壓特性曲線的擬合，而擬合不一定精確，在預測之后再采用電壓閉環控制法對最大功率點進行局部跟蹤，獲取控制信號；S4：采用獲取的控制信號控制Boost電路導通和關斷，實現光伏陣列最大輸出功率的實時控制。與現有技術相比，本發明具有實現最大功率點全局尋優、提高光伏發電系統的效率等優點。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，尤其是涉及一種基于智能預測的光伏多峰值最大功率點跟蹤方法。

背景技術

能源在創造新機遇和促進經濟增長方面扮演著極其重要的角色，同時世界經濟的發展和人口的增長反過來助長了世界能源需求量。我國能源結構的核心問題表現在：一是能源結構以煤為主，在我國一次能源生產與消費構成中，煤炭比例超過2/3；二是石油安全問題日趨顯著，到2020年，石油的對外依存度將達到60％，我國能源安全尤其是石油安全問題越來越突出；三是煤煙型污染已經給生態環境帶來嚴重問題，而電力、建材、冶金、化工等能源消費密集的行業又是我國的支柱產業，它們占大氣污染的70％以上。由此可見，優化能源結構勢在必行，緩慢增添綠色可再生能源的比例，減少化石能源的使用。

太陽能光伏發電被認為是當前世界上最具有發展前景的新能源技術，各發達國家均投入巨額資金競相研究開發，并積極推進產業化進程，大力開拓市場應用。但是光伏發電產業在發展中也遇到了許多問題：

(1)光伏電池成本高昂；

(2)光電轉化效率較低；

(3)局部遮擋的危害。

最大功率點跟蹤是降低發電成本、提高發電效率最直接有效的方法，現有的大部分最大功率點跟蹤方法的應用前提都是光伏陣列受到的光照均勻，而忽略了在現實生活中，光伏陣列被遮擋的概率很大。當光伏陣列被局部遮擋時，使得傳統的最大功率點跟蹤方法容易陷入局部最優難以搜尋到全局最優。

擾動觀察法和電導增量法是較早應用在光伏發電系統中的最大功率跟蹤方法，被稱為傳統最大功率跟蹤方法。擾動觀察法控制思路簡單，實現較為方便，可實現對最大功率點的跟蹤，提高系統的利用效率。但是由于擾動觀察法僅以光伏電池前后兩次的輸出功率為對象進行研究，沒有考慮外部環境條件變化對光伏陣列前后兩次輸出功率的影響，在使用的過程中容易出現方法的“誤判”，“誤判”增加了跟蹤時間，降低了光伏陣列的輸出效率，嚴重時導致跟蹤的失效，使該方法不能準確地跟蹤到最大輸出功率。

電導增量法跟蹤精度較高，控制效果好，不受功率時間曲線的影響。但該方法對傳感器有較高的要求，同時步長的選取也將影響算法的性能，在外界環境條件變化較快的情況下也會出現“誤判”。

近年來，隨著智能算法的不斷完善，遺傳算法、模糊控制算法和神經網絡算法等被引入到光伏發電系統的最大功率跟蹤控制中。這些算法的使用，有效地提高了最大功率跟蹤的精度，減少了能量損耗。但智能算法往往存在控制參數多，控制思想復雜，對硬件的要求高的缺點，這在一定程度上制約了這些算法的工程實踐應用，并且隨著光伏陣列的運行環境變得越來越復雜，由于建筑物、樹木的遮擋或灰塵等造成光伏陣列表面受到的光照強度不均勻的情況時常發生，此時，光伏陣列的功率-電壓特性曲線將出現多個峰值。部分智能算法和傳統最大功率跟蹤方法一樣，缺乏全局尋優的能力，僅僅適用于單峰值最大功率跟蹤系統，當對多峰值系統進行跟蹤時，會造成跟蹤失效。因此，研究一種具有全局尋優特性的最大功率跟蹤方法對于提高光伏發電系統的效率十分關鍵。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于智能預測的光伏多峰值最大功率點跟蹤方法。