一种光伏支架控制方法、网络控制单元及系统与流程

本技术涉及光伏发电，尤其涉及一种光伏支架控制方法、网络控制单元及系统。

背景技术：

1、农光互补系统在农田上方布设光伏组件，实现土地立体化复合利用，光伏跟踪支架的跟踪角度同时决定光伏发电量与板下作物光合有效辐射接收量。

2、现有跟踪控制方案主要包括天文跟踪法、固定产量优先法、固定参数加权法；天文跟踪法以发电最大化为唯一目标，忽视作物光照需求，易造成作物减产；固定产量优先法将作物光照置于最高优先级，无法响应电价信号，损失发电收益；固定参数加权法采用全年固定不变的发电-农业权重系数，不能适配电价波动以及作物不同生育阶段遮阴敏感程度差异。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供了一种光伏支架控制方法、网络控制单元及系统，实现发电收益与作物产量的动态最优平衡。具体方案如下：

2、本技术第一方面提供一种光伏支架控制方法，包括：

3、获取光伏支架的多个候选跟踪角度，并确定各个所述候选跟踪角度相对于让光角度的光合有效辐射减少量和发电功率变化量，其中，所述让光角度为当前太阳位置下对地面遮阴最小的跟踪角度；

4、获取各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数，所述作物光照边际效果系数表示在对应的所述候选跟踪角度下单位光合有效辐射变化给作物带来的边际效果；

5、根据所述候选跟踪角度对应的所述光合有效辐射减少量与所述作物光照边际效果系数，确定所述候选跟踪角度相对于所述让光角度的作物光照边际效果值；

6、根据所述候选跟踪角度对应的发电功率变化量和实时电价，确定所述候选跟踪角度相对于所述让光角度的发电边际效果值；

7、基于各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果值和发电边际效果值，确定各个所述候选跟踪角度相对于所述让光角度的综合边际效果值，并根据所述综合边际效果值确定目标跟踪角度；

8、控制所述光伏支架跟踪至所述目标跟踪角度。

9、在一种可能的实现中，所述获取各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数，包括：

10、获取作物在当前生育阶段的生理特征参数，所述生理特征参数包括光饱和点、遮阴敏感期惩罚系数、最适温度上限和最高生长温度，其中，作物的当前生育阶段根据累计有效积温确定；

11、基于所述生理特征参数、预设作物光照边际效果模型以及各个所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射，确定各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数。

12、在一种可能的实现中，所述基于所述生理特征参数、预设作物光照边际效果模型以及各个所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射，确定各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数，包括：

13、确定各个所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射相对水平，所述光合有效辐射相对水平为所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射与所述光饱和点的比值；

14、根据作物光照边际价值分段函数和各个所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射相对水平，确定各个所述候选跟踪角度对应的第一作物光照边际效果系数；

15、其中：

16、在所述光合有效辐射相对水平小于1的情况下，确定所述分段函数处于光照不足区，所述第一作物光照边际效果系数为正，且随光合有效辐射降低而增大；

17、在所述光合有效辐射相对水平大于等于1且小于预设光抑制阈值的情况下，确定所述分段函数处于光照饱和区，所述第一作物光照边际效果系数为0；

18、在所述光合有效辐射相对水平大于等于预设光抑制阈值的情况下，确定所述分段函数处于光照过强区，所述第一作物光照边际效果系数为负，且随光合有效辐射增大而减小。

19、在一种可能的实现中，所述基于所述生理特征参数、预设作物光照边际效果模型以及各个所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射，确定各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数，还包括：

20、根据所述遮阴敏感期惩罚系数确定遮阴敏感期修正倍率，所述遮阴敏感期修正倍率在非遮阴敏感期取值为 1，在遮阴敏感期取值大于 1；

21、根据所述第一作物光照边际效果系数与所述遮阴敏感期修正倍率，确定所述第二作物光照边际效果系数。

22、在一种可能的实现中，所述基于所述生理特征参数、预设作物光照边际效果模型以及各个所述候选跟踪角度对应的光合有效辐射，确定各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数，还包括：

23、在环境温度大于所述最适温度上限且所述第二作物光照边际效果系数小于0的情况下，根据所述环境温度超出所述最适温度上限的程度确定温度胁迫因子，其中，所述环境温度与所述温度胁迫因子正相关，所述温度胁迫因子大于1；

24、根据所述第二作物光照边际效果系数与所述温度胁迫因子，确定所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果系数。

25、在一种可能的实现中，所述确定各个所述候选跟踪角度相对于让光角度的光合有效辐射减少量和发电功率变化量，包括：

26、针对每个所述候选跟踪角度，结合气象辐照数据以及光伏系统参数，调用阴影分析函数仿真得到所述候选跟踪角度下的地面平均光合有效辐射，调用光伏发电函数仿真得到所述候选跟踪角度对应的交流发电功率；

27、获取所述让光角度对应的基准光合有效辐射与基准发电功率；

28、将所述基准光合有效辐射减去所述候选跟踪角度对应的地面平均光合有效辐射，得到所述光合有效辐射减少量；

29、将所述候选跟踪角度对应的交流发电功率减去所述基准发电功率，得到所述发电功率变化量。

30、在一种可能的实现中，所述基于各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果值和发电边际效果值，确定各个所述候选跟踪角度相对于所述让光角度的综合边际效果值，并根据所述综合边际效果值确定目标跟踪角度，包括：

31、将各个所述候选跟踪角度对应的作物光照边际效果值和发电边际效果值的和值，确定为各个所述候选跟踪角度相对于所述让光角度的综合边际效果值；

32、将最大综合边际效果值对应的所述候选跟踪角度确定为所述目标跟踪角度。

33、在一种可能的实现中，还包括：

34、在作物处于生长季内且水平总辐照大于弱光辐照阈值的情况下，执行所述获取光伏支架的多个候选跟踪角度的步骤；

35、在夜间无有效太阳辐照的情况下，确定所述目标跟踪角度为0，并结束本控制周期；

36、在作物不在生长季内或水平总辐照小于等于所述弱光辐照阈值的情况下，若实时电价大于等于0，则确定所述目标跟踪角度为天文追日角，若实时电价小于0，则确定所述目标跟踪角度为所述让光角度。

37、本技术第二方面提供一种网络控制单元，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：

38、所述存储器用于存储计算机程序；

39、所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述网络控制单元能够实现上述第一方面或第一方面任一实现方式的光伏支架控制方法。

40、本技术第三方面提供一种光伏跟踪控制系统，包括：网络控制单元和跟踪控制单元；

41、所述网络控制单元和所述跟踪控制单元通信连接；

42、所述跟踪控制单元内置倾角传感器，且所述跟踪控制单元与光伏组件平行；

43、所述跟踪控制单元用于，响应于所述网络控制单元发送的目标跟踪角度，驱动光伏组件转动至所述目标跟踪角度；

44、所述网络控制单元用于执行上述第一方面或第一方面任一实现方式的光伏支架控制方法。借由上述技术方案，本技术提供的光伏支架控制方法，通过获取光伏支架的多个候选跟踪角度，并确定各个候选跟踪角度相对于让光角度的光合有效辐射减少量和发电功率变化量，进而获取各个候选跟踪角度的作物光照边际效果系数。基于此，根据光合有效辐射减少量与作物光照边际效果系数确定候选跟踪角度相对于让光角度的作物光照边际效果值，从而量化相对于让光角度向追日方向转动支架对作物的光照边际效果，并根据发电功率变化量和实时电价确定候选跟踪角度相对于让光角度的发电边际效果值，从而量化相对于让光角度向追日方向转动支架的发电边际效果。在此基础上，将综合边际效果值作为决策方向信号，基于各个候选跟踪角度对应的作物光照边际效果值和发电边际效果值确定各个候选跟踪角度相对于让光角度的综合边际效果值，该综合边际效果值表征候选跟踪角度相对让光角度增加遮阴后发电收益变化与作物光照收益变化的净权衡结果，并据此确定目标跟踪角度。这一过程使得系统能够实时量化多遮挡一束阳光分别对发电和作物产生的边际效果，并通过统一的技术框架进行权衡比较，自动选择综合边际效果最优的跟踪角度，从而有效解决了现有的跟踪控制策略难以应对复杂多变的实时环境需求，导致系统在发电收益与作物产量之间难以达到动态最优平衡的技术问题，因此避免了因固定权重或单一目标导向导致的资源配置不合理情况，提升了农光互补系统在不同电价波动及作物生长阶段下的整体运行效率与经济生态双重效益。