[發明專利]一種光伏最大功率點跟蹤方法及供能系統

在審

• 申請號: 202111130701.3
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113778165A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 李寬宏;李長元;李利賢;紀哲強;高翔;陳高汝;陳暉;蔡嘉煒;陳佑健;林海源;陳錦麟;李先鋒
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司福州供電公司;國網福建省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 林朝熙

本發明涉及一種光伏最大功率點跟蹤方法及供能系統，該方法基于飛鼠優化算法包括以下步驟：取不同占空比的值作為初始飛鼠的位置N_fs；將每個飛鼠的位置的瞬時光伏功率輸出P_PV(d)視為食物源的質量；定義MPPT的適應度函數f并計算每個飛鼠的位置的適應度；根據適應度進行排序，聲明光伏功率輸出最大的飛鼠的位置在山核桃樹上，飛鼠的下一個最佳位置在橡子樹上，其余的飛鼠在正常樹上；設置季節性監督條件，對飛鼠的位置進行更新；若當前所有的飛鼠的位置變化都小于閾值，或者達到了設定的最大迭代次數，則終止優化，并輸出跟蹤到的位于全局最大功率點(GMPP)的飛鼠的位置作為當前PWM轉換器工作的占空比。

技術領域

本發明涉及一種光伏最大功率點跟蹤方法及供能裝置，涉及光伏發電技術領域。

背景技術

在我國電網事業不斷蓬勃發展的形式下，變電站智能控制進入了人們的視野。變電站最基礎的智能控制就是順控操作，它是指由順序控制服務器根據預先編制的操作票對變電站設備進行系列化操作，依據設備執行結果信息的變化來判斷操作是否到位，并進行下一步指令直至完成所有指令。通過調研發現，若僅通過刀閘的分合位置輔助觸點和圖像識別無法做到對導致狀態位置的可靠感知，若在誤判刀閘閉合的情況下進行送電，可能會導致刀閘發熱甚至損毀，產生電網和工作人員安全隱患。在這種情況下引入了無線光電傳感技術來確認刀閘狀態位置，作為第三種判據為變電站刀閘狀態轉換提供多確認機制。

然而在高壓高空的作業環境下對這種光電檢測裝置提出了更高的供能需求：無法直接從220KV的高壓輸電線路上取電需要另外尋找供電來源；電網刀閘的承重和可安裝面積有明確的要求，所以供能系統的體積和重量需要盡量小；刀閘的工作時間具有不確定性，這要求供能系統不僅要長時間續航并且能夠在全天候不間斷供能，因此太陽的輻射能力轉換為電能的效率要高，但由于目前晶硅太陽能板的轉換效率較為低下，只能達到19％左右，而且目前在材料上無法有很大的提升，只能尋求在電力控制部分提高太陽能電池板的發電效率。在電力控制部分提高太陽能電池板發電效率需要讓太陽能電池板工作在最大功率點附近，由于太陽能電池板的輸出特性是非線性的，主要受到光照強度和溫度等外界環境影響，就需要最大功率點跟蹤(MPPT)。最大功率點跟蹤是指控制器實時檢測太陽能板的發電電壓，并且追蹤最高的電壓電流值，使得系統工作系統工作在最高功率點，從而達到最高的發電效率。這個過程實質上是一種尋優的過程，本發明也因此提出。

目前較為經典的MPPT技術包括爬山(HC)、擾動觀察(PO)和電導增量法，爬山(HC)和擾動觀察(PO)由于在兩個方向上聯系變化的擾動引起最大功率點周圍的震蕩，從而導致功率損失。電導增量法雖然減少了這些震蕩效果但還是不能完全消除震蕩。并且由于移動的云層或臨近物體的陰影，部分光伏陣列收不到均勻的日光，從而導致部分遮擋條件(PSC)。PSC導致功率輸出減少，并且導致P-V曲線出現多個峰值，傳統的MPPT方法無法區分局部和全局峰值，對PSC降低功率沒有改善。因此許多MPPT技術已經發展到在PSC下搜索全局最大功率點(GMPP)，例如基于模糊邏輯和人工神經網絡的智能控制方法雖然精度較高，但算法需要高輸入數據。還有利用群體智能以及其改進算法如粒子群算法、螢火蟲散發、人工算法、灰狼算法、蝙蝠算法等對GMPP進行跟蹤。由于算法實現和設計的簡單，粒子群算法及其變體在光伏系統GMPP跟蹤得到廣泛運用，但傳統粒子群算法有兩個缺點：粒子更新速度慢導致收斂時間大，粒子更新速度快導致發散。其他混合方法包括PO與GWO相結合的方法、PO和粒子群結合優化算法和拉格朗日插值的粒子群算法并且采用利維分布更新的方法雖然在收斂速度和穩態性能方面提供了令人滿意的效果，但他們存在更高的復雜性和更多的隨機性。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種光伏最大功率點跟蹤方法及供能系統，通過飛鼠覓食行為的迭代推算出太陽能板發電的最高功率，從而通過設定占空比使得系統工作在最高功率點附近，算法收斂速度較快，使得系統能夠快速穩定的跟蹤全局最大功率點，并且在外界環境變化較大的情況下克服震蕩效果，使得系統更加穩定和精準。

本發明的技術方案如下：