一种光伏阵列输出功率控制方法和装置与流程

1.本公开涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏阵列输出功率控制方法和装置。


背景技术：

2.光伏发电利用光伏电池板接受光照，将光能直接转换为电能,其由于具有太阳能资源丰富、无污染等诸多优点，具有广阔的应用前景。光伏阵列在工作过程中受到辐照度、温度等诸多外界条件影响，输出功率时刻处于变化中。光伏阵列的输出电压与输出功率遵循p-v曲线，通过调节输出电压调节输出功率，当输出电压达到某一值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值。由于输出功率时刻发生变化，因此需要对光伏阵列的最大输出功率点进行追踪，使光伏阵列保持最佳的发电量。
3.然而，现有技术方案虽然能够追踪到光伏阵列的最大功率输出及出现偏移的情况，但是无法进行干预，从而无法使光伏阵列始终运行在最大输出功率点。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提供了一种光伏阵列输出功率控制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中无法干预最大输出功率偏移的问题。
5.本公开实施例的第一方面，提供了一种光伏阵列输出功率控制方法，包括：
6.根据光伏阵列的基本信息，按照预设频率获取光伏阵列的工作参数，工作参数至少包括各时刻的输出电压、输出电流；
7.基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出电压的瞬时变化率；
8.基于瞬时变化率，对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率。
9.本公开实施例的第二方面，提供了一种光伏阵列输出功率控制装置，包括：
10.获取模块，被配置为根据光伏阵列的基本信息，按照预设频率获取光伏阵列的工作参数，工作参数至少包括各时刻的输出电压、输出电流；
11.计算模块，基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出电压的瞬时变化率；
12.调节控制模块，被配置为基于瞬时变化率，对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率。
13.本公开实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
14.本公开实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
15.本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果至少包括：本公开实施例提供的光伏阵列输出功率控制方法，首先获取光伏阵列各时刻的输出电压和输出电流，然后基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出功率，并进一步获取输出电压的瞬时变化率，基于瞬时变化率对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率，确保光伏阵列能够始终运
行在最大输出功率点处，具有最佳的输出电压，能够最大化利用光能，提高光伏发电量，优化光伏发电效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
17.图1是本公开实施例提供的一种光伏阵列输出功率控制方法的流程示意图；
18.图2是本公开实施例提供的一种光伏阵列输出功率控制方法的具体流程示意图；
19.图3是本公开实施例提供的一种光伏阵列输出功率控制装置的结构示意图；
20.图4是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
21.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
22.下面将结合附图详细说明本公开实施例的技术方案。
23.光伏阵列在工作过程中，影响其输出功率的因素有很多，例如光伏阵列所受到的辐照度、温度，组件的运行情况等。其中，光照强度是影响输出功率的重要因素之一，光照强度越强，输出功率则越大。此外，在高于一定的温度下，光伏阵列的输出功率会随着温度的升高而迅速下降。当输出功率处于最大输出功率点时，光伏组件的发电量达到最大值。由于太阳的辐射强度和环境温度在不同的时段会发生变化，光伏阵列的输出功率也时刻处于变化中，因此需要追踪光伏阵列的最大输出功率点才能保持持续最佳的发电量状态。
24.然而，现有技术中虽然已经有具备最大输出功率追踪点的逆变器，但是其无法对光伏阵列的输出功率进行干预，从而在最大输出功率出现偏移时也无法进行调控，导致光伏阵列无法维持在最大输出功率点运行。
25.本公开实施例则提出了一种光伏阵列输出功率控制方法，通过获取光伏阵列各时刻的输出电压、输出电流，进行计算输出电压的瞬时变化率，并基于瞬时变化率对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率，确保光伏阵列始终在最大功率点运行，能够控制光伏阵列处于最佳发电量状态。
26.图1是本公开实施例提供的一种光伏阵列输出功率控制方法的流程示意图。如图所示，光伏阵列输出功率控制方法包括：
27.步骤s101：基于光伏阵列的基本信息，根据光伏阵列的基本信息，按照预设频率获取光伏阵列的工作参数，工作参数至少包括各时刻的输出电压、输出电流。
28.光伏电站在实际运行过程中，可能会有多个光伏阵列同时工作，因此需要对光伏
电站进行定位。一方面，根据光伏电站所在的经纬度坐标、海拔等信息，能够对其位置进行精确定位，从而确定其位置；另一方面，通过光伏阵列的编号等信息，能够进一步定位到光伏电站中的具体光伏阵列。当然，在实际确定光伏阵列时，也可以直接通过其唯一编号进行确定。
29.光伏阵列在运行过程中，可以通过多种传感器来获取运行过程中的基本信息，获取的频率可以根据需要进行确定例如15分钟采集1次、30分钟采集1次、60分钟采集1次等；可以通过辐照度计来测算光伏阵列的辐照度，通过温度传感器来获取光伏阵列的温度，通过电流传感器、电压传感器来获取输出电流、输出电压等。由于输出电流和输出电压直接决定了输出功率，因此本公开实施例在获取了光伏阵列的基本信息后，可以获取光伏阵列各时刻的输出电压和输出电流等工作参数。
30.步骤s102：基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出电压的瞬时变化率。
31.本公开实施例根据记录的输出电压和输出电流建立数据信息库，该数据信息库中保存有历史输出电压、输出电流、输出功率的数据，且会随着光伏阵列的运行而不断更新。其中，根据输出电压和输出功率可以绘制光伏阵列的p-u特性曲线，根据输出电压和输出电流可以绘制光伏阵列的i-u特性曲线。
32.在获取输出电压的瞬时变化率时，首先基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的当前功率，光伏阵列的当前功率的计算方式为：p＝ui，其中，p为光伏阵列的当前功率，u为光伏阵列的输出电压，i为光伏阵列的输出电流；然后，基于输出电压和输出电流，获取当前时刻的电导变化率di/du；然后，基于输出电压、输出电流和电导变化率，获取当前功率的瞬时变化率，计算公式为：dp/du＝i udi/du，其中，dp/du为当前功率的瞬时变化率。可见，当前功率的变化方向(即变大、变小或者不变)与电导变化率相关，而与前一刻的功率无关，选择当前功率的瞬时变化率作为参考标准可以避免电压值因受温度影响而发生改变、导致计算结果不准确，同时可以适应快速变化的日照强度，跟踪精度更高。
33.步骤s103：基于瞬时变化率，对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率。
34.在本公开实施例中，随着瞬时变化率的不同，输出电压变化的趋势也不相同，对输出电压的调节方式也不同。具体地，在获取了瞬时变化率以后，判断瞬时变化率是否等于零；若瞬时变化率等于零，则意味着下一时刻的输出功率不会发生变化，此时确定光伏阵列的当前功率为最大输出功率，无需对输出电压进行调节，同时返回步骤s101，以便后续按照预设频率进行下一次的基本信息的数据采集。
35.若瞬时变化率不等于零，则意味着下一时刻的输出功率相对于当前的输出功率会发生变化，输出功率并未达到最大值，此时需要进一步判断瞬时变化率是否大于零；若瞬时变化率大于零，意味着随着输出电压的增加，输出功率也会增加，输出功率并未达到最大值，此时按照第一预设步长向增大电压的方向调节输出电压，第一预设步长可以根据需要进行设置，例如可以是0.01v、0.05v、0.1v、0.5v、1v等，此处不做限制。若瞬时变化率不大于零，意味着瞬时变化率小于零，意味着随着输出电压的减小，输出功率会增加，输出功率并未达到最大值，此时按照第二预设步长向减小电压的方向调节输出电压，第二预设步长可以根据需要进行设置，例如可以是0.01v、0.05v、0.1v、0.5v、1v等，此处不做限制。
36.在对输出电压进行调节后，需要获取调节后的输出电压以及对应的输出电流，并返回至步骤s102，重新获取新的输出电压对应的瞬时变化率，通过循环监测调节，直到瞬时
变化率等于零，则意味着输出功率达到最大输出功率。
37.本公开实施例提供的光伏阵列输出功率控制方法首先获取光伏阵列各时刻的输出电压和输出电流，然后基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出功率，并进一步获取输出电压的瞬时变化率，基于瞬时变化率对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率，确保光伏阵列能够始终运行在最大输出功率点处，具有最佳的输出电压，能够最大化利用光能，提高光伏发电量，优化光伏发电效率。同时，在进行输出电压调节时，充分考虑了不同输出电压的调节方向，进行循环监测调节，避免了一次调节后效果不佳的情况，可以始终让光伏阵列的输出功率运行在最大输出功率点附近。
38.进一步地，本公开实施例根据实时获取的输出电压和输出电流获取输出功率，并绘制电流-电压曲线图(i-v曲线图)和功率-电压曲线图(p-v曲线图)，并将电压-电流曲线图和功率-电压曲线图发送至显示设备，以通过显示设备进行显示，便于人工进行监测，必要时进行人工干涉，例如光伏阵列出现破损时，无法进行远程操控，需要进行实地的检测维修，需要工作人员进行调控输出电压使其恢复至正常运行状态等。
39.为了对本公开实施例调节后的光伏阵列的优化效果进行监测，可以根据分布式光伏发电系统的管理需求建立监测评价体系，监测的数据可以包括输出电压、输出电流、辐照度、温度、组件破损率等，比较过去一周或一个月调节输出电压的光伏阵列的发电量，同未调节的光伏阵列的发电量进行比较，评价调节输出电压后的优化效果，不仅可以使光伏阵列运行在最大发电功率，还可以根据用电成本限制输出功率，将预判算法模型同市场拟合交易电价模型相结合，根据电价预测情况调节光伏阵列的输出电压，可以大幅节约用电成本，给用户带来更大的收益。可以理解的是，当配置本公开实施例的光伏阵列输出功率控制方法的光伏系统的发电量大于未配置光伏阵列输出功率控制方法的光伏系统的发电量，意味着本公开实施例的光伏阵列输出功率控制方法的应用具有良好的优化效果。
40.在一些实施例中，该方法还包括：在确定调节输出电压后，光伏阵列的光伏特性曲线无明显变化，需要对组件检测，确保光伏阵列正常运行；或者，经过长期运行，光伏阵列的输出功率低于同等条件下光伏阵列最大输出功率点时，发出系统提示，以提醒工作人员进行人工检验、或者进行数据库更新和替换、优化算法模型等，以实现最大输出功率的寻优。
41.上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本技术的可选实施例，在此不再一一赘述。
42.下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
43.图2是本公开实施例提供的一种光伏阵列输出功率控制方法的具体实施例的流程示意图。如图2所示，光伏阵列输出功率控制方法包括如下步骤：
44.s201，获取光伏阵列的基本信息，按照预设频率获取光伏阵列的输出电压和输出电流；
45.s202，基于光伏阵列的输出电压额输出电流，计算光伏阵列的输出功率；
46.s203，基于输出电压和输出电流，获取当前时刻的电导变化率；
47.s204，基于输出电压、输出电流和电导变化率，获取当前功率的瞬时变化率；
48.s205，判断瞬时变化率是否等于零；
49.若瞬时变化率等于零，则：
50.s206，确定光伏阵列的当前功率为最大输出功率，并返回步骤s201；
51.若瞬时变化率不等于零，则：
52.s207，判断瞬时变化率是否大于零；
53.若瞬时变化率大于零，则：
54.s208，按照第一预设步长向增大电压的方向调节输出电压；
55.若瞬时变化率不大于零，则：
56.s209，按照第二预设步长向减小电压的方向调节所述输出电压；
57.s210，采集经过调节后光伏阵列的输出电压和输出电流，并返回步骤s202；
58.s211，基于获取的光伏阵列的输出电压、输出电流和当前功率，绘制电压-电流曲线图以及功率-电压曲线图；
59.s212，将电压-电流曲线图和功率-电压曲线图发送至显示设备，以通过显示设备进行显示。
60.图3是本公开实施例提供的一种光伏阵列输出功率控制装置结构示意图。如图3所示，该光伏阵列输出功率控制装置包括获取模块301、计算模块302和调节控制模块303。其中，获取模块301被配置为根据光伏阵列的基本信息，按照预设频率获取光伏阵列的工作参数，工作参数至少包括各时刻的输出电压、输出电流。计算模块302被配置为基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出电压的瞬时变化率。调节控制模块303被配置为基于瞬时变化率，对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率。
61.本公开实施例首先获取光伏阵列各时刻的输出电压和输出电流，然后基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出功率，并进一步获取输出电压的瞬时变化率，基于瞬时变化率对输出电压进行调节，以调控光伏阵列的输出功率，确保光伏阵列能够始终运行在最大输出功率点处，具有最佳的输出电压，能够最大化利用光能，提高光伏发电量，优化光伏发电效率。同时，在进行输出电压调节时，充分考虑了不同输出电压的调节方向，进行循环监测调节，避免了一次调节后效果不佳的情况，可以始终让光伏阵列的输出功率运行在最大输出功率点附近。
62.进一步地，计算模块302被具体配置为：基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的当前功率，光伏阵列的当前功率为：p＝ui，其中，p为光伏阵列的当前功率，u为光伏阵列的输出电压，i为光伏阵列的输出电流；基于输出电压和输出电流，获取当前时刻的电导变化率di/du；基于输出电压、输出电流和电导变化率，获取当前功率的瞬时变化率，计算公式为：dp/du＝i udi/du，其中，dp/du为当前功率的瞬时变化率。
63.进一步地，调节控制模块303被具体配置为：判断瞬时变化率是否等于零；若瞬时变化率等于零，则确定光伏阵列的当前功率为最大输出功率，此时无需对输出电压进行调节，并返回获取模块301根据光伏阵列的基本信息，按照预设频率获取光伏阵列的工作参数步骤。若瞬时变化率不等于零，则判断瞬时变化率是否大于零；若瞬时变化率大于零，则按照第一预设步长向增大电压的方向调节输出电压；若瞬时变化率不大于零，则按照第二预设步长向减小电压的方向调节输出电压；采集经过调节后光伏阵列的输出电压和输出电流，并返回计算模块302基于输出电压和输出电流，获取光伏阵列的输出电压的瞬时变化率。
64.进一步地，光伏阵列输出功率控制装置还包括发送模块304，发送模块304被配置
为基于获取的光伏阵列的输出电压、输出电流和当前功率，绘制电压-电流曲线图以及功率-电压曲线图，并将电压-电流曲线图和功率-电压曲线图发送至显示设备，以通过显示设备进行显示。
65.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。
66.图4是本公开实施例提供的电子设备4的结构示意图。如图4所示，该实施例的电子设备4包括：处理器401、存储器402以及存储在该存储器402中并且可以在处理器401上运行的计算机程序403。处理器401执行计算机程序403时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，处理器401执行计算机程序403时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
67.示例性地，计算机程序403可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或多个模块/单元被存储在存储器402中，并由处理器401执行，以完成本公开。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序403在电子设备4中的执行过程。
68.电子设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等电子设备。电子设备4可以包括但不仅限于处理器401和存储器402。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是电子设备4的示例，并不构成对电子设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
69.处理器401可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，也可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
70.存储器402可以是电子设备4的内部存储单元，例如，电子设备4的硬盘或内存。存储器402也可以是电子设备4的外部存储设备，例如，电子设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器402还可以既包括电子设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器402用于存储计算机程序以及电子设备所需的其它程序和数据。存储器402还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
71.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
72.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
73.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
74.在本公开所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/计算机设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/计算机设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
75.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
76.另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
77.集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本公开实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可以实现上述各个方法实施例的步骤。计算机程序可以包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如，在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
78.以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。