[发明专利]基于时段的光伏电池板遮荫部分的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统，尤其涉及一种基于时段的光伏电池板遮荫部分的检测方法。

背景技术

光伏发电系统在推广普及过程中，关键在于如何提高太阳能的利用率。光伏发电系统在工作过程中不可避免的会受到树木、高楼、云朵、鸟类等阴影的遮挡，阴影的出现会使光伏电池板的发电效率大大降低，严重时会引起“热斑”效应甚至造成安全问题。在局部遮荫情况下，最大功率点跟踪方法是一种提高光伏电池板输出功率的有效方法。目前的最大功率点跟踪方法为通过假设阴影区域，使光伏电池阵列始终工作在最大功率点附近，以此实现发电效率的提高，因此传统的最大功率点跟踪方法中假设阴影区域不能真实地反映光伏电池的遮荫部分。

此外，在传统的最大功率点跟踪方法中还需要采集光伏电池板中所有光伏电池的遮荫度，这就需要采用大量的光强度传感器采集多路信号，无疑增加了光伏发电系统的使用成本。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于时段的光伏电池板遮荫部分的检测方法，仅在日出之后日落之前的时间段内采集光伏电池板的实际图像，通过图像分割获得光伏电池板遮荫部分，降低了检测能耗。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于时段的光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于包括以下步骤：S1、判断当前时间是否在日出之后日落之前的时间段内：如果在该时间段内则采集光伏电池板的实际图像A，否则结束操作；

S2、将该光伏电池板的实际图像A进行灰度处理，并且将经灰度处理后的实际图像A与原始图像B进行比较，其中该原始图像是指不存在阴影部分的灰度图：如果该实际图像A与原始图像B相同则表示该实际图像A中不存在阴影部分，结束操作；如果该实际图像A与原始图像B不相同则表示该实际图像A中存在阴影部分，将该实际图像A的阴影部分进行图像分割，获得该光伏电池板的遮荫区域。本发明仅在日出之后日落之前的时间段内采集光伏电池板的实际图像，通过图像分割获得光伏电池板遮荫部分，降低了检测能耗。

该基于时段的光伏电池板遮荫部分的检测方法还包括步骤S3、采集该光伏电池板中遮荫区域对应的光伏电池组件的光强度。

所述步骤S1还包括确定该日出之后日落之前的时间段的过程：

S10、获取当前的日期以及该光伏电池板所在地区的经度、纬度；

S11、根据公式T_C＝T1+4k计算出该光伏电池板所在地区的日出时间T_C，其中T₁表示太阳时t在设定地区所对应的时间，k表示由东向西，该设定地区与该光伏电池板所在地区之间的经度偏差，该太阳时t＝ω/15，δ=23.45sin[(360*(284+N)/365)]，ω表示太阳时角，φ表示该光伏电池板所在地区的纬度，δ表示太阳赤纬角，N表示当前日期在一年中的天数；

S12、根据公式T_L＝24-T_L计算出该光伏电池板所在地区的日落时间T_L；

S13、对该光伏电池板所在地区的经度、纬度、日期及其对应的日出时间T_C、日落时间T_L进行存储。

所述步骤S2中对该实际图像A的阴影部分进行图像分割后还包括以下步骤：将经图像分割后的阴影部分采用数学形态学进行处理，去除阴影部分中的细小空洞和孤立点，由此更加准确地获得了实际图像A中的阴影部分，提高了检测精度。

所述步骤S2中对该实际图像A的阴影部分进行图像分割的过程为：

S20、采用K-均值聚类方法获得适用于基于一维直方图的FCM方法中的k个初始聚类中心v′₀；

S21、采用该基于一维直方图的FCM方法对该实际图像A的阴影部分进行图像分割。

所述步骤S20由以下步骤组成：

A0、将该实际图像A中像素点的灰度值表示为X={x₁，…x_l，…，x_n}，其中x_l表示该实际图像A中第l个像素点的灰度值，n表示该实际图像A中像素点的个数，0≤l≤n且l、n均为整数，并且根据公式确定k个初始聚类中心，j依次取区间[1,k]内的整数，其中k为整数，max(X)表示该实际图像A中像素点的最大灰度值；