一种用于农光互补的光伏发电系统的调节方法及系统与流程

本技术涉及光伏调节领域，尤其涉及一种用于农光互补的光伏发电系统的调节方法及系统。

背景技术：

1、随着清洁能源的开发与利用，光伏发电已成为工、农业生产及生活用电之一。就目前光伏发电而言，大多采用平面光伏板接收太阳能并转换为电能向外输出，面积越大发电效率越高，因而不可避免地需要占用大量的土地面积。我国是个农业大国，拥有广大的农业用地，且有的农作物不益过多接受光照，为此出现了与农业相结合的“农光互补型”光伏发电，将农业种植与光伏发电有机结合，既能利用广大农村的种植用地进行光伏发电，从而向外输送工、农业生产及生活用电，又能保障农作物正常生长，生态互馈，效益共赢，促进农业和光伏产业的发展。

2、相关技术中，农光互补光伏发电只为接收太阳能而设置的角度变化装置，没有考虑如何在完成光伏发电的同时，能够顾及农作物生长所必需的光合作用，难于真正实现农业与光伏产业双赢的效果。

技术实现思路

1、本技术提供一种用于农光互补的光伏发电系统的调节方法及系统，以至少解决在光伏发电时没有考虑农作物生长所必需的光合作用的技术问题。

2、本技术第一方面实施例提出一种用于农光互补的光伏发电系统的调节方法，所述方法包括：

3、获取光伏发电系统的结构参数和农作物种植株种植区域待调节时段的太阳高度角；

4、将所述光伏发电系统的结构参数和所述待调节时段的太阳高度角输入至预先构建的农作物种植株光照优化模型中，并对所述农作物种植株光照优化模型进行求解，得到所述光伏发电系统中三棱镜的旋转角度参考值；

5、基于所述旋转角度参考值对所述光伏发电系统中三棱镜的角度进行调节。

6、优选的，所述光伏发电系统的结构参数包括：

7、支架的高度、支架的长度、各光伏板的坐标、各光伏板的投影的坐标、光伏板的长度、各光伏板右侧的三棱镜的旋转角、各光伏板左侧的三棱镜的旋转角、三棱镜的顶角、各光伏板右侧的三棱镜的入射光线的入射角、各光伏板左侧的三棱镜的入射光线的入射角、三棱镜等腰边的长度。

8、进一步的，所述农作物种植株光照优化模型的构建过程包括：

9、以农作物种植株种植区域的直射面积总长度和散射面积总长度之和最大为目标构建目标函数；

10、以光伏板的左右坐标差值约束、两光伏板间的左坐标约束、最右侧光伏板的右坐标约束、光伏板右侧的三棱镜的旋转角约束、光伏板左侧的三棱镜的旋转角约束、三棱镜的顶角约束为约束条件，并结合所述目标函数构建农作物种植株光照优化模型。

11、进一步的，所述目标函数的计算式如下：

12、maxl＝lzs+lss

13、式中，l为农作物种植株种植区域的照射面积总长度，lzs为农作物种植株种植区域的直射面积，lss为农作物种植株种植区域的散射面积。

14、进一步的，所述光伏板的左右坐标差值约束条件的计算式如下：

15、

16、式中，为第i块光伏板的右坐标，为第i块光伏板的左坐标，l0为光伏板的长度，n为光伏板的总数；

17、所述两光伏板间的左坐标约束条件的计算式如下：

18、

19、式中，为第i+1块光伏板的左坐标；

20、所述最右侧光伏板的右坐标约束条件的计算式如下：

21、

22、式中，为第n块光伏板的右坐标，l0为支架的长度；

23、所述光伏板右侧的三棱镜的旋转角约束条件的计算式如下：

24、θ1≤θi≤θ2,i＝1,2,...,n

25、式中，θ1为三棱镜的最小旋转角，θi为第i块光伏板右侧的三棱镜的旋转角，θ2为三棱镜的最大旋转角；

26、所述光伏板左侧的三棱镜的旋转角约束条件的计算式如下：

27、π-θ2≤δi≤π-θ1,i＝1,2,...,n

28、式中，δi为第i块光伏板左侧的三棱镜的旋转角；

29、所述三棱镜的顶角约束条件的计算式如下：

30、

31、

32、式中，为第i块光伏板右侧的三棱镜的入射光线的入射角，为第i块光伏板左侧的三棱镜的入射光线的入射角，α为三棱镜的顶角。

33、进一步的，所述农作物种植株种植区域的直射面积总长度的计算式如下：

34、

35、式中，为第i+1块光伏板的投影的左坐标，为第i块光伏板的投影的右坐标，xzr为支架右侧投影的坐标；

36、所述农作物种植株种植区域的散射面积总长度lss的计算式如下：

37、

38、式中，w0为三棱镜等腰边的长度，h0为支架的高度，h为太阳高度角，为第i块光伏板右侧的三棱镜的红光出射光线的出射角，为第i块光伏板右侧的三棱镜的紫光出射光线的出射角，为第i块光伏板左侧的三棱镜的紫光出射光线的出射角，为第i块光伏板左侧的三棱镜的红光出射光线的出射角。

39、本技术第二方面实施例提出一种用于农光互补的光伏发电系统的调节系统，包括：

40、获取模块，用于获取光伏发电系统的结构参数和农作物种植株种植区域待调节时段的太阳高度角；

41、优化模块，用于将所述光伏发电系统的结构参数和所述待调节时段的太阳高度角输入至预先构建的农作物种植株光照优化模型中，并对所述农作物种植株光照优化模型进行求解，得到所述光伏发电系统中三棱镜的旋转角度参考值；

42、调节模块，用于基于所述旋转角度参考值对所述光伏发电系统中三棱镜的角度进行调节。

43、优选的，所述光伏发电系统的结构参数包括：

44、支架的高度、支架的长度、各光伏板的坐标、各光伏板的投影的坐标、光伏板的长度、各光伏板右侧的三棱镜的旋转角、各光伏板左侧的三棱镜的旋转角、三棱镜的顶角、各光伏板右侧的三棱镜的入射光线的入射角、各光伏板左侧的三棱镜的入射光线的入射角、三棱镜等腰边的长度。

45、本技术第三方面实施例提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如第一方面实施例所述的方法。

46、本技术第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。

47、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

48、本技术提出了一种用于农光互补的光伏发电系统的调节方法及系统，所述方法包括：获取光伏发电系统的结构参数和农作物种植株种植区域待调节时段的太阳高度角；将所述光伏发电系统的结构参数和所述待调节时段的太阳高度角输入至预先构建的农作物种植株光照优化模型中，并对所述农作物种植株光照优化模型进行求解，得到所述光伏发电系统中三棱镜的旋转角度参考值；基于所述旋转角度参考值对所述光伏发电系统中三棱镜的角度进行调节。本技术提出的技术方案，可以基于太阳高度角对三棱镜的旋转角度进行精确调节，使得农作物种植株种植区域得到较多的直射光及散射光。

49、本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。