一种用于光伏发电的智能控制系统及方法与流程

本发明涉及光伏发电控制领域，特别涉及一种用于光伏发电的智能控制系统及方法。

背景技术：

1、在双碳目标驱动下，分布式光伏发电产业进入规模化快速发展阶段，成为能源结构转型的核心支撑力量。分布式光伏具有就近发电、就近消纳的特点，但受太阳辐照度、温度、云层遮挡等气象因素影响，其输出功率具有强间歇性、波动性和随机性，若缺乏精准的储能控制，不仅会导致能源利用率低下，还会对配电网的电压稳定性、电能质量造成显著冲击，甚至引发电网安全事故。分布式光伏储能控制多采用固定阈值调节或简单线性回归模型，依赖人工经验设定充放电阈值，无法适配复杂多变的气象条件和动态电网负荷，而且存在调节滞后、精度低、鲁棒性差等固有缺陷。

2、例如说，中国发明专利cn118300519a公开了一种基于人工智能的分布式光伏发电控制系统，该系统通过传感器采集分布式光伏设备的电压信号、预定时间段内多个时间点的环境辐照度、输出功率及储能容量数据，分别对电压信号进行频域变换和卷积编码、对辐照度与功率进行关联矩阵构建和特征提取、对储能容量进行时序编码，得到分布式电能关联特征向量和储能容量关联特征向量，将两类特征向量拼接融合后通过固定公式进行目标维度联合相关迁移以消除离群值，最终经分类器输出储能容量是否需要调整的二分类结果。该方案一定程度上实现了储能容量调整的自动化判断，提升了响应速度。

3、但是，光伏组件输出功率受辐照强度与组件温度共同作用，组件温度升高引发开路电压降低、填充因子下降，整体光电转换效率出现明显衰减，表现为辐照维持高位时，输出功率难随辐照同步增长，甚至出现反向回落，该方案的输入维度局限于既定四类参数，难以解耦辐照与温度对功率输出的各自作用，仅能观测到辐照处于较高水平、输出功率未达预期、储能容量持续消耗的表层现象，将温度约束导致的发电能力受限，错误归因于储能容量配置不足，触发非必要的扩容调整判断。而且，分布式光伏系统的储能充放电状态，同时取决于发电侧出力与负荷侧需求的相对关系，当电网负荷突发升高时，光伏实时出力难以覆盖负荷需求，储能系统进入持续放电状态，容量呈现快速下降趋势，输入维度局限于发电侧与储能侧参数，难以区分发电侧出力波动与负荷侧需求突增两类不同传导路径，仅依据储能容量的下降速率与幅度进行推导，将负荷波动引发的短时放电消耗，易判定为储能长期容量不足，频繁触发非必要的容量调整指令。综上，该方案的误判率高，控制精度低。

4、因此，亟需一种能够平衡太阳光直射和自然风散热且提高控制精度的用于光伏发电的智能控制系统及方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于光伏发电的智能控制系统及方法，能够提高控制精度。

2、为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：

3、一种用于光伏发电的智能控制系统，包括：工况采集模块、工况解析模块、通风调控模块、电能调度模块与指令生成模块；

4、所述工况采集模块用于以预设采样频率同步采集日照强度、云层遮挡、风力风向、板面积灰、板面温度及光伏输出电量；

5、所述工况解析模块用于对日照强度、云层遮挡、风力风向、板面积灰、板面温度联合执行融合解耦与时序判别处理，识别得到直射等级、遮挡程度、风况参数、积灰量级与温况等级，得到工况特征集合；

6、所述通风调控模块用于根据工况特征集合，以直射光电增益与自然风散热效果的动态平衡为目标，耦合直射等级、风况参数与温况等级求解得到最优倾斜角度，根据最优倾斜角度生成倾角调节参数；再结合倾角调节参数与风况参数定位板面迎风侧与背风侧，确定隔灰罩双侧开口通断策略，根据开口通断策略生成通风控制参数；

7、所述电能调度模块用于基于工况特征集合中的直射等级、遮挡程度与温况等级计算得到发电潜力基线，结合倾角调节参数计算出力修正量，完成基线校准得到校准预期出力，依据校准预期出力确定储能、并网、就地消耗三类路径的分配比例，按分配比例对光伏输出电量执行路径分配，生成电能调度参数；

8、所述指令生成模块用于提取工况特征集合中的积灰量级，按预设积灰阈值生成板面清洁提醒指令，整合倾角调节参数、通风控制参数、电能调度参数与清洁提醒指令，生成并发送调控指令集到相应的执行机构。

9、基础方案原理及有益效果如下：由于传统光伏发电调控多以最大化日照受光面积为单一目标调节板面倾角，忽略了板面温度升高对光电转换效率的负面损耗，且通风散热措施与倾角调节相互独立、缺乏协同，无法兼顾受光收益与散热收益，本方案将直射光电增益与自然风散热效果纳入同一优化目标，耦合直射等级、风况参数与温况等级求解最优倾斜角度，使板面倾角在适配阳光入射角度、保障受光效率的同时，同步匹配自然风的最优散热夹角，从板面姿态层面实现受光效率与散热效率的初始平衡；在此基础上，结合板面实际朝向与实时风向定位迎风侧与背风侧，通过隔灰罩双侧开口的差异化通断策略，约束气流沿板面表层定向流通，强化自然对流散热效果，避免因片面追求直射增益导致板面过热产生效率衰减。

10、这种平衡机制的精准落地，以高精度的工况识别为前置基础，通过多源数据联合融合解耦，可精准剥离直射遮挡、积灰覆盖、温度升高等不同因素对发电状态的独立影响，避免将积灰引发的效率衰减误判为温度过高、进而过度偏向散热牺牲直射收益，从源头保障平衡目标函数的输入参数准确可靠；同时，配合时序判别处理过滤瞬时性日照波动、阵风干扰等无效信号，减少误触发调控，保障直射-散热平衡策略持续稳定运行，最终在全工况下实现直射收益与散热收益的动态最优平衡。

11、与此同时，本方案同步采集多维度运行数据并执行联合融合解耦处理，可精准区分云层遮挡、积灰覆盖、温度升高等不同诱因导致的发电效率波动，破解了单一参数判断无法区分效率下降原因的痛点，大幅降低工况误判概率；配合时序判别处理，可区分瞬时性气象波动与持续性状态变化，过滤随机干扰信号，减少无效调控触发，提升控制逻辑的稳定性与判断准确性。直射-散热平衡的目标设定，使最优倾斜角度求解从单变量角度适配升级为多因子耦合权衡，控制维度与分辨率显著提升；通风控制同步从整体全开/全关的粗粒度控制，升级为基于迎风/背风侧定位的单侧差异化通断控制，控制颗粒度进一步细化，调控决策的精细度与准确性实现本质提升。由于受直射-散热平衡目标约束，最优倾斜角度必然偏离纯直射最优角度，由此衍生出“发电潜力基线+出力修正量”的校准机制：先基于工况特征计算理论发电潜力基线，再结合倾角调节参数引入出力修正量完成基线校准，得到贴合实际运行姿态的校准预期出力；以此为依据确定储能、并网、就地消耗三类路径的分配比例，再对实时光伏输出电量执行路径分配，有效避免了仅依靠环境参数预测出力导致的调度偏差，使电能路径配比与实际发电输出高度匹配，显著提升电能调度的控制精度。

12、除此之外，控制精度与直射-散热平衡并非是相互独立的，而是形成“精度支撑平衡落地、平衡倒逼精度升级”的双向耦合关联：控制精度是直射-散热平衡策略能够准确、稳定落地的前提保障，工况识别与决策精度越高，直射与散热的权衡计算越贴合实际工况，平衡效果越接近全局最优；而直射-散热平衡是推动控制精度从单维度粗调向多维度精调升级的内在驱动力，倒逼识别、决策、执行全链路细化控制颗粒度。同时，运行后的板面温度、光伏输出电量等数据，可作为校验信号反向修正，持续优化控制逻辑，形成“精度提升→平衡优化→效果反馈→精度再升级”的正向迭代闭环，使调控能力与发电效率持续优化。

13、综上，本方案在实现太阳光直射增益与自然风散热效果动态平衡的同时构建全流程精度管控机制，两者深度耦合、协同增益，实现了发电效率与调控精确性的双重提升。

14、进一步，所述通风调控模块求解最优倾斜角度，根据直射等级进行辐照效能换算得到受光增益，根据风况参数进行对流强度推演得到散热效率，根据温况等级进行热衰系数推导得到温度损耗，根据受光增益、散热效率与温度损耗进行多维权值运算得到综合收益，根据综合收益进行全局极值寻解得到最优倾斜角度。

15、有益效果在于：基于三类工况数据分别完成辐照换算、对流推演与热衰推导，精准量化各维度影响因子；再经多维权值运算完成直射收益与散热效果的动态权衡，通过全局极值寻解输出最优倾角数据，计算链路清晰可控，有效降低多参数耦合求解偏差，提升倾角计算准确性与可追溯性。

16、进一步，所述通风调控模块根据最优倾斜角度生成倾角调节参数，根据最优倾斜角度进行差值比对计算得到角度偏差，根据角度偏差进行驱动当量换算得到驱动步长，根据驱动步长进行指令格式编码得到倾角调节参数。

17、有益效果在于：通过差值比对、当量换算、格式编码的逐级递进，实现数值解到硬件指令的平滑映射，可有效降低理论值到执行参数的转化偏差，提升倾角调节参数与执行机构的匹配度，保障板面姿态快速精准到位。

18、进一步，所述通风调控模块结合倾角调节参数与风况参数定位板面迎风侧与背风侧、确定隔灰罩双侧开口通断策略，根据倾角调节参数进行朝向角度解算得到板面方位，根据风况参数进行来向角度研判得到来风方位，根据板面方位、来风方位进行侧别属性匹配得到侧别判定数据，根据侧别判定数据进行通断规则适配得到开口通断策略。

19、有益效果在于：通过逐级量化板面与气流的方位基准，精准判定板面迎风与背风侧，最终适配得到差异化通断策略数据；该机制将通风控制与倾角调节深度协同，相较于统一开关控制的粗粒度局限，可定向引导气流沿板面表层流通，强化自然对流散热效能，同时降低无效开口的积灰侵入风险，使通风调控与直射-散热平衡目标精准适配。

20、进一步，所述通风调控模块根据开口通断策略生成通风控制参数，根据开口通断策略进行驱动逻辑映射得到通道状态数据，根据通道状态数据进行动作时序编排得到执行时序数据，根据执行时序数据进行指令格式封装得到通风控制参数。

21、有益效果在于：通过驱动逻辑映射将通断策略转化为对应通道的状态定义，经动作时序编排匹配执行机构的运行节奏，最终通过指令格式封装生成标准化通风控制参数，可精准控制隔灰罩双侧开口的通断状态与动作时序，保障定向气流引导的散热效果，与倾角调节形成协同联动，为直射增益与散热效果的动态平衡提供可靠的执行端支撑。

22、进一步，所述电能调度模块基于工况特征集合内直射等级、遮挡程度、温况等级计算发电潜力基线，根据直射等级进行辐照功率折算得到基准辐照数据，根据遮挡程度进行透光损耗核算得到遮挡折减数据，根据温况等级进行光电衰减测算得到温度折减数据，根据基准辐照数据、遮挡折减数据与温度折减数据进行基线拟合运算得到发电潜力基线。

23、有益效果在于：通过辐照折算、损耗核算、衰减测算分别输出对应量化数据，再经基线拟合运算得到标准化发电基线数据，多维度参数分步解算可独立区分各类工况对发电能力的影响，规避多参数混算造成的基线失真。

24、进一步，所述电能调度模块结合倾角调节参数计算出力修正量、完成基线校准得到校准预期出力，根据倾角调节参数进行姿态增益换算得到倾角修正数据，根据发电潜力基线、倾角修正数据进行出力补偿运算得到修正出力数据，根据修正出力数据进行工况偏差校正得到校准预期出力。

25、有益效果在于：依托前置生成的发电潜力基线与倾角调节参数分层运算，先换算板面姿态带来的出力变化量，再对原始发电潜力基线做补偿运算，最后完成工况偏差校正得到校准预期出力，可精准补偿倾角兼顾散热后产生的出力偏差，避免仅依靠环境参数预估发电功率失真的缺陷。

26、进一步，所述电能调度模块依据校准预期出力确定储能、并网、就地消耗三类路径的分配比例，按分配比例对光伏输出电量执行路径分配并生成电能调度参数，根据校准预期出力进行负荷需求匹配得到配比权重数据，根据配比权重数据进行电能份额划分得到路径配比数据，根据路径配比数据与光伏输出电量进行功率通道分配得到调度原始数据，根据调度原始数据进行控制指令封装得到电能调度参数。

27、有益效果在于：依托校准预期出力匹配负荷需求得到权重，划分电能份额形成三类用电路径配比，结合实时光伏输出电量完成功率通道分配，再封装生成标准化电能调度参数，以精准校准后的预期出力为分配基准，规避仅依靠环境参数分配电能产生的失衡问题，能够让储能、并网、就地消纳的电能分配贴合实时发电产能，大幅缩小功率分配偏差，提升电能调度控制精度，充分利用光伏电能，降低弃光与供电不足的工况。

28、进一步，所述指令生成模块整合倾角调节参数、通风控制参数、电能调度参数与清洁提醒指令，生成调控指令集，根据倾角调节参数进行姿态指令归类得到姿态分组数据，根据通风控制参数进行风道指令归类得到风道分组数据，根据电能调度参数进行配电指令归类得到配电分组数据，根据清洁提醒指令进行告警指令归类得到告警分组数据，再根据姿态分组数据、风道分组数据、配电分组数据与告警分组数据进行多类指令打包得到调控指令集。

29、有益效果在于：形成独立分组数据后统一打包生成调控指令集，实现姿态调控、风道通风、电能分配、积灰告警指令一体化输出；归类可区分不同执行机构对应的控制数据，避免多类指令混杂引发的识别错乱，简化后端执行机构的数据解析逻辑；一体化指令集同步下发可保障倾角、通风、电能调度协同动作，实现直射增益与散热平衡的同步调控，提升调控同步性与整体运行效率。