[發(fā)明專利]一種模擬空間太陽能電站的功率尋優(yōu)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010225784.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN111338420B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;明正峰;汶濤;諸文智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/67
• 分類號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種模擬空間太陽能電站的功率尋優(yōu)控制方法，該方法確定輸入變量和輸出變量間的關(guān)系，通過給出狀態(tài)量的反饋而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出、消耗等達(dá)到最優(yōu)，提高太陽能、風(fēng)能等分布式能源的利用率。本發(fā)明減輕系統(tǒng)振蕩，采用直接占空比控制，相對(duì)于應(yīng)用廣泛的針對(duì)陣列輸出電壓的控制，簡化了中間控制環(huán)，有助于減輕系統(tǒng)振蕩；本發(fā)明增加系統(tǒng)響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，在尋優(yōu)過程中，確定當(dāng)前粒子不可能處于全局最優(yōu)區(qū)域時(shí)丟棄；本發(fā)明增加輔助變量，防止誤判，為了確保獲得真正的全局最優(yōu)，增加了臨時(shí)全局最優(yōu)，本次迭代不會(huì)對(duì)輔助變量進(jìn)行更新，只有經(jīng)5個(gè)周期的穩(wěn)定后仍然大于臨時(shí)全局最優(yōu)，才對(duì)臨時(shí)全局最優(yōu)進(jìn)行更新，減少誤判的概率。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于太陽能電站技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬空間太陽能電站的功率尋優(yōu)控制方法。

【背景技術(shù)】

化石能源將在不遠(yuǎn)的未來枯竭，人們即將會(huì)陷入能源危機(jī)。且化石能源的過度使用直接導(dǎo)致了環(huán)境問題。太陽能作為一種再生清潔能源，被認(rèn)為是未來能源的主要組成部分，所以建造太陽能電站的設(shè)想在近年被廣泛關(guān)注。相比地面太陽能電站的諸多局限，空間太陽能電站具有更高的能量收集密度。目前已對(duì)空間太陽能電站展開研究，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后提出了OMEGA方案，但其存在一個(gè)尚未攻破的難題，即空間太陽能電站系統(tǒng)參數(shù)不確定，故障率較高，維修困難等，從而影響空間太陽能電站輸出功率的尋優(yōu)性能，降低能源利用率。

當(dāng)光伏陣列參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致故障出現(xiàn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致旁路二極管導(dǎo)通，其輸出特性將發(fā)生很大變化，呈現(xiàn)出多峰值特性。在這種情況下，采用傳統(tǒng)單峰值功率尋優(yōu)方法對(duì)全局尋優(yōu)會(huì)產(chǎn)生影響甚至失效，從而使太陽能轉(zhuǎn)換效率大幅下降。因此，如何設(shè)計(jì)不依賴系統(tǒng)精確模型的功率尋優(yōu)控制器，在確?？臻g太陽能電站功率穩(wěn)定下，快速準(zhǔn)確地跟蹤輸出多峰值的全局最優(yōu)功率，提高分布式能源利用率，是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中空間太陽能電站系統(tǒng)存在參數(shù)不確定，故障率較高，維修困難等，進(jìn)而影響空間太陽能電站輸出功率的尋優(yōu)性能，降低能源利用率等問題，提供一種模擬空間太陽能電站的功率尋優(yōu)控制方法，該方法確定輸入變量和輸出變量間的關(guān)系，通過給出狀態(tài)量的反饋而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出、消耗等達(dá)到最優(yōu)，提高太陽能、風(fēng)能等分布式能源的利用率。本發(fā)明用改進(jìn)的粒子群優(yōu)化方法將輸入位置調(diào)整到全局最優(yōu)附近，再用極值搜索法得到全局最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)空間太陽能電站功率最優(yōu)輸出，提高能源利用率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種模擬空間太陽能電站的功率尋優(yōu)控制方法，包括以下步驟：

步驟1，將粒子初始位置分散定位在可能的峰值點(diǎn)處，通過粒子群迭代計(jì)算，將輸入位置調(diào)整到全局最優(yōu)附近；

步驟2，根據(jù)新搜索點(diǎn)的工作電壓，采用極值搜索，采用光伏發(fā)電系統(tǒng)功率尋優(yōu)，引入滑模層函數(shù)來代替開關(guān)函數(shù)，通過迭代運(yùn)算，最終尋得最優(yōu)功率點(diǎn)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述步驟1的具體方法如下：

步驟1-1，對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行初始化，通過采樣電壓值U和電流值I，計(jì)算出此刻的功率P；

步驟1-2，設(shè)置最優(yōu)功率為P_best，并判斷是否P＞P_best，如果不等式成立，則更新P_best；否則不更新P_best；增加輔助變量G_best以確保獲得真正的全局最優(yōu)，G_best為臨時(shí)的全局最優(yōu)；

步驟1-3，在尋優(yōu)過程中，若當(dāng)前粒子未處于全局最優(yōu)區(qū)域時(shí)，丟棄，重新尋找新的粒子；

經(jīng)過20個(gè)周期后，若P仍然大于G_best時(shí)，對(duì)G_best進(jìn)行更新；

當(dāng)?shù)螖?shù)小于30次時(shí)，更新粒子速度和位置，并重新進(jìn)行所有參數(shù)的初始化；