太阳能光伏发电最大功率跟踪系统及应用

本发明涉及太阳能光伏发电，具体为一种太阳能光伏发电最大功率跟踪系统及应用。

背景技术：

1、太阳能光伏发电是一种利用太阳能光辐射产生电能的技术。光伏发电系统主要通过太阳能电池(也称为光伏电池)将太阳光转化为直流电，这个过程涉及到光生电效应，即在光照射下，光伏电池中的半导体材料会释放出电子，从而产生电流。

2、在太阳能光伏发电系统的发展过程中，原有的最大功率跟踪技术面临着一些挑战，传统系统在面对复杂多变的环境条件时，其跟踪性能有限，未能实现对光伏发电的最大效益，此外，对于系统异常的响应和调整不够灵活，无法充分适应外部环境的动态变化。通信和记录方面也存在不足，导致对系统运行状态的监控和维护存在一定困难。

技术实现思路

1、本发明提供了一种太阳能光伏发电最大功率跟踪系统及应用，解决了上述背景技术中所提到的在面对复杂多变的环境条件时，其跟踪性能有限，未能实现对光伏发电的最大效益的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种太阳能光伏发电最大功率跟踪系统，包括环境感知单元、数据处理单元、数据解析单元、数据分析单元、决策单元以及通讯单元：

3、所述环境感知单元用于对太阳能光伏发电设备进行检测，从而生成第一数据组、第二数据组以及第三数据组，并传输至数据处理单元内；

4、所述数据处理单元用于对所述环境感知单元生成的第一数据组、第二数据组以及第三数据组进行预处理，并将预处理完毕后的各项数据进行整理，生成气象数据组、光伏阵列数据组以及环境数据组，并将整理完毕的气象数据组、光伏阵列数据组以及环境数据组输入至数据解析单元内；

5、所述数据解析单元用于将气象数据组、光伏阵列数据组以及环境数据组进行整合计算，从而生成介入调整值jtzz，并将计算获取的介入调整值jtzz输入至数据分析单元内；

6、所述数据分析单元用于将所述数据解析单元计算获取的介入调整值jtzz与预设的第一阈值y进行对比，从而生成第一对比结果，并根据第一对比结果判定系统是否需要进行调整，若对比结果为正常，则无需进行调整，若对比结果为异常则需要进行调整，并将介入调整值jtzz与第一阈值y进行整合计算从而生成介入量级值jlrz，并将介入量级值jlrz与第二阈值r进行对比，从而生成第二对比结果，并将第二对比结果输入至决策单元内；

7、所述决策单元将第二对比结果与预设的介入方案进行匹配并执行，并生成介入记录，发送至通讯单元内；

8、所述通讯单元用于对介入记录进行整理和标记，方便后续进行读取。

9、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述环境感知单元包括气象检测模块、设备自检模块以及环境检测模块，所述气象检测模块用于生成第一数据组，所述设备自检模块用于生成第二数据组，所述环境检测模块用于生成第三数据组；

10、所述气象数据组包括光照强度值gqd、环境温度值hwd以及风速值fsz；

11、所述光伏阵列数据组包括电压值dyz、电流值dlz以及工作温度值gwd；

12、所述环境数据组包括空气湿度值ksd、大气压力值qyz以及太阳辐射角度值jdz。

13、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述光照强度值gqd通过气象检测模块下的光照强度传感器对太阳照射到光伏板上的强度进行获取，所述环境温度值hwd通过气象检测模块下的温度传感器对光伏板周围温度进行测量获取，所述风速值fsz通过气象检测模块下的风速传感器，对光伏板周围风速进行测量获取。

14、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述电压值dyz通过设备自检模块下的电压检测器对光伏设备运转电压进行检测获取，所述电流值dlz通过设备自检模块下的电流检测器对光伏设备运转电流进行检测获取，所述工作温度值gwd通过设备自检模块下的热敏检测器对光伏设备运转温度进行检测获取。

15、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述空气湿度值ksd通过环境检测模块下的湿度传感器对光伏板周围的空气水分含量进行检测从而获取，所述大气压力值qyz通过环境检测模块下的气压传感器对光伏板周围的大气压进行检测从而获取，所述太阳辐射角度值jdz通过环境检测模块下的光学传感器进行测量获取。

16、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述介入调整值jtzz通过下述公式计算获取：

17、

18、式中：hwd为环境温度值，gqd为光照强度值，fsz为风速值，dyz为电压值，dlz为电流值，gwd为工作温度值，ksd为温度值空气湿度值，qyz为大气压力值，jdz为太阳辐射角度值，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8以及a9均为权重值，且a1≠a2≠a3≠a4≠a5≠a6≠a7≠a8≠a9≠0，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8以及a9的具体值由用户调整设置。

19、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述数据分析单元包括第一对比模块和第二对比模块，其中第一对比模块用于生成第一对比结果，第二对比模块用于生成第二对比结果；

20、第一对比结果为：当介入调整值jtzz≤第一阈值y时，代表当前系统运行状态正常，无需对系统运行进行介入调整，当介入调整值jtzz＞第一阈值y时，代表当前系统运行异常需要进行介入调整；

21、第二对比结果为：当介入量级值jlrz≤第二阈值r*103％时，代表当前介入调整等级为一级；

22、当第二阈值r*103％时＜介入量级值jlrz≤第二阈值r*105％时，代表当前介入调整等级为二级；

23、当介入量级值jlrz＞第二阈值r*105％时，代表当前介入调整等级为三级；

24、介入量级值jlrz的计算方式如下：

25、

26、式中：jtzz为介入调整值jtzz，y为第一阈值。

27、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述决策单元包括储存模块和执行模块，所述储存模块用于储存介入调整方案，所述执行模块用于将第二对比结果与介入调整方案进行匹配；

28、所述介入调整方案为：当介入调整等级为一级时降低或增加电压值和电流值各1.5％，调整光伏板角度1～5度；

29、当介入调整等级为二级时，降低或增加电压值和电流值各2％，调整光伏板角度5～7度，并提前30分钟关闭追踪系统，降低设备能量消耗；

30、当介入调整等级为三级时，降低或增加电压值和电流值各5％，调整光伏板角度10度，并提前110分钟关闭追踪系统，降低设备能量消耗。

31、作为本发明所述太阳能光伏发电最大功率跟踪系统的一种可选方案，其中：所述通讯单元包括整理模块和提取模块，所述整理模块用于整理所述决策单元生成介入日志，所述提取模块用于对介入日志进行分类标记，具体标记方式如下：

32、当介入调整等级为一级时，介入日志标记为黄色；

33、当介入调整等级为二级时，介入日志标记为橙色；

34、当介入调整等级为三级时，介入日志标记为红色。

35、本发明还提供一种阳能光伏发电最大功率跟踪应用，具体流程如下：

36、s1、数据获取与预处理，环境感知单元对太阳能光伏发电设备进行检测，生成第一数据组、第二数据组以及第三数据组，并传输至数据处理单元，数据处理单元对第一数据组、第二数据组以及第三数据组进行预处理，整理为气象数据组、光伏阵列数据组以及环境数据组，传输至数据解析单元；

37、s2、数据计算，数据解析单元将气象数据组、光伏阵列数据组以及环境数据组进行整合计算，生成介入调整值jtzz，并传输至数据分析单元；

38、s3、分析与决策，数据分析单元将介入调整值jtzz与预设的第一阈值y进行对比，生成第一对比结果，根据第一对比结果，判断系统是否需要进行调整，若异常，计算介入量级值jlrz，并与第二阈值r对比，生成第二对比结果，传输至决策单元；

39、决策单元匹配第二对比结果与预设的介入方案，执行调整，并生成介入记录，发送至通讯单元；

40、s4、记录备份，通讯单元对介入记录进行整理和标记，方便后续读取。

41、本发明具备以下有益效果：

42、1、该太阳能光伏发电最大功率跟踪系统，通过引入环境感知单元、数据处理单元、数据解析单元、数据分析单元、决策单元以及通讯单元，实现了对系统整体性能的提升，与当下技术手段相比，该系统在全面感知、智能决策、动态调整和实时监控等方面取得了显著的改进，从而提高了系统对环境变化的适应性，也使得系统在不同条件下能够更高效地实现最大功率跟踪。

43、2、该太阳能光伏发电最大功率跟踪系统，通过引入更为细致的介入调整方案，系统在运行异常时能够更加准确地做出响应，最大程度地保障系统的运行稳定性，通过优化通讯单元，系统生成的介入日志更加清晰，分类标记使得后续的运维和故障排查更加方便，这一改进提高了系统的智能性和可操作性。