[发明专利]一种基于改进多元宇宙算法的光伏电池输出特性研究方法

说明书

本发明公开了一种基于改进多元宇宙算法的光伏电池输出特性研究方法，包括如下步骤：获取光伏电池发电系统等效电路和分析光伏电池的输出特性；根据等效电路得出光伏发电系统的四参数模型，并引入温度和辐照度环境变量；根据所述四参数模型和相关环境变量进行仿真模型搭建，在所述模型中引用改进多元宇宙算法，改进多元宇宙算法是在多元宇宙算法中引入指数函数膨胀系数得到；设定仿真环境，根据所述改进多元宇宙算法求解光伏电池阵列的MPPT控制方法。本发明对传统多元宇宙算法进行了步长改进，能够有效解决光伏电站中多峰值功率点的问题，以较低的成本提高光伏发电站的发电效率，增加了经济效益。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于改进多元宇宙算法的光伏电池输出特 性研究方法。

背景技术

光伏发电自问世以来已经过去一百多年，虽然已经渗透于工业、农业、航天等领域，但 是如果要像火电一样广泛应用依旧相去甚远。仍有许多困难阻碍了光伏发电的进一步发展， 例如：

1、成本较高：光伏发电站是由光伏电池组成的，每一块电池的制作成本相对较高，随 着国家政策的支持补贴以及光伏电池的工业化生产，光伏电池的价格将会慢慢降下来；

2、受环境影响较大：光伏电池的输出功率取决于温度和辐照度，而由光伏电池组成的 光伏阵列会因为温度或者辐照度不均导致功率输出不同，从而产生热斑效应，损坏光伏发电 设备，但是通过改进光伏组件结构以及添加二极管可以改善该问题；

3、效率低下：相较于效率普遍在40％左右的火力发电，光伏电池的发电效率一般在20％ 以下，显得黯然失色。

目前提高光伏电池发电效率的方法主要有两种：一种是研发新电池材料，但是新材料从 出现到发展成熟仍需要大量的资本投入和漫长的研发周期；另一种方式是改进最大功率跟踪 (Maximum power point tracking，MPPT)技术，经研究表明，这是目前解决光伏发电存在 问题的最直接和最有效的方法。通过最大功率跟踪控制技术，光伏电池始终在最优工作状态 运行。如此，能够极大的减少环境因素的影响，同时提高了发电效率，也就间接降低了光伏 发电系统的投入成本，达到一举三得的效果。现有技术中，运用粒子群算法对光伏电池进行 最大功率跟踪控制，但粒子群及其改进算法在原理上存在着收敛速度慢以及易陷入局部最优 解的固有缺陷。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种基于改进多元宇宙算法的光 伏电池输出特性研究方法，提高光伏电池发电效率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种基于改进多元宇宙算 法的光伏电池输出特性研究方法，包括如下步骤：

S1：获取光伏电池发电系统等效电路和分析光伏电池的输出特性；

S2：根据等效电路得出光伏发电系统的四参数模型，并引入温度和辐照度环境变量；

S3：根据所述四参数模型和相关环境变量进行仿真模型搭建，在所述模型中引用改进多 元宇宙算法，改进多元宇宙算法是在多元宇宙算法中引入指数函数膨胀系数得到；

S4：设定仿真环境，以最大功率为目标函数，以光伏电池最大功率点电压为变量，根据 所述改进多元宇宙算法求解光伏电池阵列的MPPT控制方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著的有益效果：

本发明通过对多峰值的光伏电池输出特性进行研究，EMVO算法能够在多峰的光伏发电中 寻到全局最大值，也能够适应环境的变化，能随着多峰曲线的改变快速的寻到全局最优值。 EMVO算法相比MVO算法引入了指数函数膨胀系数，进行了步长改进，有更好的收敛速度和精 度，因此功率振荡的时间更短，减少了寻优过程的功率损耗，从而提高了光电转换率，降低 了发电成本，能在实际工程中带来重要的经济效益。

附图说明