[发明专利]一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法

权利要求书

1.一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)获取历史气象数据，并对历史气象数据进行筛选；

2)结合历史清晰度、历史总云量数据，对相关天气进行分类；

3)根据数值天气预报模式建立辐射预测模型，通过对历史气象数据进行训练，预测下一个小时的水平面总辐射，通过云模式获取下一小时总云量预测数据，计算下一小时内清晰度指数，对清晰度指数进行修正，将下一小时天气类型按照步骤2)获取的类型标准进行归类；

4)根据当前日期时刻，采用天文算法计算此时与下一整点时刻太阳高度角与方位角的大致位置；

5)结合步骤3)分类的下一小时天气类型及步骤4)获取的与下一整点时刻太阳高度角与方位角的大致位置，选用不同的跟踪控制方式进行光伏组件控制；

6)获取当前气象要素与辐射数据，加入历史数据；

7)判断太阳高度角，若太阳高度角高于10°，返回步骤2)；若太阳高度角小于10°，表示白天结束，停止光伏组件控制，将光伏组件倾角设置为0°，将光伏组件方位角设置当地时间日出时刻太阳方位角。

2.根据权利要求1所述的一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，所述的历史气象数据包括总云量、能见度、降水气温。

3.根据权利要求1所述的一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：

201)结合历史清晰度、历史总云量数据计算清晰度指数，并对清晰度指数进行修正，根据修正后的清晰度指数对相关天气进行一级分类，包括：

a)当修正后清晰度指数大于或等于0.5时，将天气范围划分为天气类型1；

b)当修正后清晰度指数范围为[0.2，0.5]时，将天气范围划分为天气类型2；

c)当修正后清晰度指数范围为[0.1，0.2]时，将天气范围划分为天气类型3；

d)当修正后清晰度指数范围为[0，0.1]时，将天气范围划分为天气类型4；

202)采用K-means聚类算法将一级分类后的天气类型1划分为天气类型I、天气类型II、天气类型III三类。

4.根据权利要求3所述的一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，步骤202)的具体步骤包括：

1)将聚类类别数设置为三，以云量为0、50％、100％作为起始聚集中心；

2)通过三次迭代获得最终的聚类中心与各类型的边缘，结合聚类结果，形成一类天气下的清晰度指数与总云量交叉下的天气类型分类；

3)将天气类型2、天气类型3、天气类型4规划入天气类型III中。

5.根据权利要求4所述的一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，步骤5)的具体内容为：

1)若预测得到下一小时内天气类型为I型，控制光伏组件采用双轴跟踪方式跟踪太阳轨迹，结合天文算法与光电传感器追踪模块，控制光伏组件跟踪太阳的高度角与方位角，跟踪步长为15分钟；

2)若预测得到下一小时内天气类型为II型，控制光伏组件采用单跟踪方式跟踪太阳轨迹，通过天文算法计算下一小时末时太阳高度角，控制光伏组件倾角保持在相应位置不变，结合天文算法与光电传感器追踪模块，控制光伏组件跟踪太阳方位角，跟踪步长为15分钟；

3)若预测得到下一小时内天气类型为III型，通过天文算法计算下一小时末时太阳高度角与太阳方位角，调整光伏组件维持此姿态。

6.根据权利要求5所述的一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，所述的光电传感器追踪模块包括单片机及分别与单片机连接的时钟芯片、四路光敏电阻、两路舵机以及上位机，所述的单片机内置用于进行光敏电阻参数采集的ADC电路，时钟芯片通过串行通信将时间信息发送至单片机，当四路光敏电阻不同时正对太阳时，四路光敏电阻将产生的电压差传递至单片机，单片机输出PWM波形控制两路舵机，同时，四路光敏电阻再向单片机反馈电压值，形成闭环控制，进而控制光伏组件跟踪太阳的高度角与方位角。

7.根据权利要求1所述的一种基于天气类型判别的双跟踪光伏发电系统控制方法，其特征在于，采用数值天气预报模式输出订正、机器学习方法或神经网络方法，建立短期或超短期的辐射预测模型。