[發(fā)明專利]一種基于地面陰影圖的光伏發(fā)電出力預(yù)測方法

在審

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• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111932006A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李華峰;程威;羅鵬;潘永恒;王棟;許凱鵬;周俊宏
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州發(fā)展新能源股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;麥小嬋

本公開提供了一種基于地面陰影圖的光伏發(fā)電出力預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：建立網(wǎng)格化單點(diǎn)太陽輻照與環(huán)境溫度監(jiān)測平臺；通過地面陰影拍攝相機(jī)每間隔時(shí)間Δt持續(xù)地拍攝光伏系統(tǒng)區(qū)域獲得地面陰影圖；建立地面陰影圖像素點(diǎn)與光伏系統(tǒng)區(qū)域幾何關(guān)系；通過光流法計(jì)算地面陰影區(qū)域運(yùn)動(dòng)速度，預(yù)測下一時(shí)刻陰影區(qū)域位置；計(jì)算圖像亮度閾值，分割被遮擋與未遮擋狀態(tài)區(qū)域；記錄評估時(shí)間點(diǎn)有限鄰近時(shí)間間隔內(nèi)地面被遮擋與未遮擋狀態(tài)下的太陽輻照；獲取光伏系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境溫度，以及光伏系統(tǒng)電路聯(lián)接結(jié)構(gòu)，計(jì)算光伏系統(tǒng)發(fā)電出力。本公開對光伏系統(tǒng)所在空間區(qū)域建立的預(yù)測模型和方法，能夠有效降低光伏系統(tǒng)發(fā)電出力預(yù)測過程中的不確定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地面陰影圖的光伏發(fā)電出力預(yù)測方法。

背景技術(shù)

太陽能是取之不盡、用之不竭的綠色環(huán)保能源。到達(dá)地面的太陽輻照總量受大氣成分、天空云層等因素影響，決定了太陽輻照的波動(dòng)性，其中，最關(guān)鍵的影響因素為因云層運(yùn)動(dòng)對太陽直射光產(chǎn)生的遮擋作用。

從地面光伏角度看，云層運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在地面產(chǎn)生遮擋陰影，從而導(dǎo)致光伏系統(tǒng)表面太陽輻照不均勻，是產(chǎn)生光伏系統(tǒng)出力預(yù)測不確定的重要因素。因此，常規(guī)單點(diǎn)預(yù)測太陽輻照的方式不能滿足多云天氣條件下，地面光伏系統(tǒng)預(yù)測需求，亟需對光伏系統(tǒng)所在空間區(qū)域建立區(qū)域預(yù)測模型和方法，降低光伏系統(tǒng)出力預(yù)測過程中的不確定性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)，本公開提供了一種基于地面陰影圖的光伏發(fā)電出力預(yù)測方法，能夠準(zhǔn)確預(yù)測光伏系統(tǒng)的發(fā)電出力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開采用了如下技術(shù)方案：

一種基于地面陰影圖的光伏發(fā)電出力預(yù)測方法，包括以下步驟：

建立網(wǎng)格化單點(diǎn)太陽輻照與環(huán)境溫度監(jiān)測平臺，用于通過網(wǎng)格化對單點(diǎn)太陽輻照進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測，并獲取環(huán)境溫度；

通過地面陰影拍攝相機(jī)每間隔時(shí)間Δt持續(xù)地拍攝光伏系統(tǒng)區(qū)域獲得地面陰影圖；

建立地面陰影圖像素點(diǎn)與光伏系統(tǒng)區(qū)域幾何關(guān)系；

通過光流法計(jì)算地面陰影區(qū)域運(yùn)動(dòng)速度，預(yù)測下一時(shí)刻陰影區(qū)域位置；

計(jì)算地面陰影圖圖像亮度閾值，分割被遮擋與未遮擋狀態(tài)區(qū)域；

記錄評估時(shí)間點(diǎn)有限鄰近時(shí)間間隔內(nèi)地面被遮擋與未遮擋狀態(tài)下的太陽輻照；

獲取光伏系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境溫度，以及光伏系統(tǒng)電路聯(lián)接結(jié)構(gòu)，計(jì)算光伏系統(tǒng)發(fā)電出力。

根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述網(wǎng)格化單點(diǎn)地面太陽輻照與環(huán)境溫度監(jiān)測平臺，包括至少一個(gè)環(huán)境溫度測量儀和至少四個(gè)太陽光輻照度測量儀；環(huán)境溫度測量儀單獨(dú)布置于光伏系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)；太陽光輻照度測量儀呈矩形均勻布置，覆蓋整個(gè)矩形的光伏系統(tǒng)區(qū)域。

根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述地面陰影拍攝相機(jī)的距地高度根據(jù)相機(jī)視角、需評估光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)面積及形態(tài)、地面陰影拍攝相機(jī)安裝位置間幾何關(guān)系確定。

根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述間隔時(shí)間Δt的計(jì)算公式為：

Δt＝光伏系統(tǒng)區(qū)域的短邊邊長/以往氣象數(shù)據(jù)中當(dāng)前月最大風(fēng)速。

根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述地面陰影圖為地面陰影拍攝相機(jī)鏡頭幾何關(guān)系做畸變校正，并在相機(jī)正交方向投影后的圖像。

根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施方式，所述建立地面陰影圖像素點(diǎn)與光伏系統(tǒng)區(qū)域幾何關(guān)系的方法為：

面積關(guān)系：光伏系統(tǒng)區(qū)域面積/地面陰影圖像素點(diǎn)個(gè)數(shù)；

長度關(guān)系：光伏系統(tǒng)區(qū)域邊長長度/對應(yīng)地面陰影圖邊像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。