本發(fā)明屬于光伏組件布置領(lǐng)域，具體涉及一種基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)對于緩解能源危機和減少環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實意義。而陰影是影響光伏發(fā)電效率的重要因素。光伏陣列容易因周圍建筑物、樹木等產(chǎn)生的陰影而受到影響，從而引發(fā)熱斑效應；光伏組件在陰影覆蓋下會轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d，消耗其它正常電池產(chǎn)生的能量，導致局部過熱。這種現(xiàn)象不僅加速了電池老化速度、縮短電池使用壽命，嚴重時甚至會引發(fā)火災。因此，在光伏陣列安裝前，基于陰影分析對光伏陣列進行優(yōu)化布置，是有效減少熱斑效應、提升光伏發(fā)電效率和系統(tǒng)整體安全性的重要手段。

2、傳統(tǒng)的基于串并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)的光伏陣列優(yōu)化配置方法串聯(lián)支路較多，容易受局部陰影的影響，導致輸出功率大幅下降；基于仿真的光伏陣列優(yōu)化配置方法利用matlab的m文件構(gòu)建局部陰影下光伏陣列的仿真模型，通過比較光伏陣列在不同光照分布下的輸出功率得到光伏陣列優(yōu)化配置原則，但其計算量較大，難以實現(xiàn)實時動態(tài)仿真；基于光伏組件工程模型的光伏陣列優(yōu)化配置原則通過建立光伏陣列在局部陰影下的數(shù)學模型，分析輸出特征得到最優(yōu)分布，但只適用于靜態(tài)陰影條件。因此，上述方法在實現(xiàn)實時陰影下的光伏陣列優(yōu)化配置方面還存在局限性。強化學習能夠通過讓智能體在環(huán)境中不斷試錯，以找到使目標最優(yōu)的策略，是解決上述問題的突破口。但如何將強化學習與陰影分析結(jié)合，實現(xiàn)光伏陣列在實時動態(tài)陰影下的優(yōu)化配置還需進一步研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置方法及系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置方法，包括以下步驟：

4、獲取光伏陣列布置位置地理緯度和光伏陣列布置位置地理經(jīng)度，根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理緯度和所述光伏陣列布置位置地理經(jīng)度通過太陽位置模型計算得到太陽高度角和太陽方位角；

5、預設光伏陣列布置規(guī)則，根據(jù)所述太陽高度角、所述太陽方位角、所述光伏陣列布置規(guī)則通過間距計算得到光伏陣列南北向間距；

6、根據(jù)所述光伏陣列南北向間距通過陰影分析模型得到陰影分析；

7、根據(jù)所述陰影分析和所述光伏陣列南北向間距通過組件布置優(yōu)化模型得到最優(yōu)傾角和最優(yōu)方向角。

8、本發(fā)明進一步的改進在于，所述根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理緯度和所述光伏陣列布置位置地理經(jīng)度通過太陽位置模型計算得到太陽高度角和太陽方位角包括：

9、根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理經(jīng)度通過真太陽時計算得到當?shù)卣嫣枙r；

10、根據(jù)所述當?shù)卣嫣枙r通過太陽時角計算得到當?shù)靥枙r角；

11、根據(jù)所述當?shù)靥枙r角和所述光伏陣列布置位置地理緯度通過高度角計算得到所述太陽高度角；

12、根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理緯度通過方位角計算得到所述太陽方位角。

13、本發(fā)明進一步的改進在于，所述根據(jù)所述光伏陣列南北向間距通過陰影分析模型得到陰影分析包括：

14、通過gis采集光伏陣列布置位置信息，所述光伏陣列布置位置信息包括布置位置情況信息和周圍遮擋物信息；

15、通過guass-legendre求積公式得到光照強度；

16、根據(jù)所述光照強度和所述光伏陣列布置位置信息通過candela3d陰影分析工具得到所述陰影分析。

17、本發(fā)明進一步的改進在于，所述根據(jù)所述陰影分析和所述光伏陣列南北向間距通過組件布置優(yōu)化模型得到最優(yōu)傾角和最優(yōu)方向角包括：

18、將所述陰影分析和所述光伏陣列南北向間距作為狀態(tài)空間，將光伏組件傾角和光伏組件方向角變化作為動作空間；

19、根據(jù)所述狀態(tài)空間和所述動作空間通過mppt最大功率點追蹤得到光伏陣列最大功率點；

20、獲取當前時刻陰影面積，根據(jù)所述光伏陣列最大功率點和所述當前時刻陰影面積通過獎勵函數(shù)定義得到布置獎勵函數(shù)；

21、根據(jù)所述狀態(tài)空間、所述動作空間、所述布置獎勵函數(shù)通過深度q網(wǎng)絡算法dqn得到所述最優(yōu)傾角和所述最優(yōu)方向角。

22、一種基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置系統(tǒng)，包括太陽位置計算模塊、陣列間距計算模塊、陰影分析模塊和布置優(yōu)化模塊；

23、所述太陽位置計算模塊，用于獲取光伏陣列布置位置地理緯度和光伏陣列布置位置地理經(jīng)度，根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理緯度和所述光伏陣列布置位置地理經(jīng)度通過太陽位置模型計算得到太陽高度角和太陽方位角；

24、所述陣列間距計算模塊，用于預設光伏陣列布置規(guī)則，根據(jù)所述太陽高度角、所述太陽方位角、所述光伏陣列布置規(guī)則通過間距計算得到光伏陣列南北向間距；

25、所述陰影分析模塊，用于根據(jù)所述光伏陣列南北向間距通過陰影分析模型得到陰影分析；

26、所述布置優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述陰影分析和所述光伏陣列南北向間距通過組件布置優(yōu)化模型得到最優(yōu)傾角和最優(yōu)方向角。

27、本發(fā)明進一步的改進在于，所述太陽位置計算模塊中，所述根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理緯度和所述光伏陣列布置位置地理經(jīng)度通過太陽位置模型計算得到太陽高度角和太陽方位角包括：

28、根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理經(jīng)度通過真太陽時計算得到當?shù)卣嫣枙r；

29、根據(jù)所述當?shù)卣嫣枙r通過太陽時角計算得到當?shù)靥枙r角；

30、根據(jù)所述當?shù)靥枙r角和所述光伏陣列布置位置地理緯度通過高度角計算得到所述太陽高度角；

31、根據(jù)所述光伏陣列布置位置地理緯度通過方位角計算得到所述太陽方位角。

32、本發(fā)明進一步的改進在于，所述陰影分析模塊中，所述根據(jù)所述光伏陣列南北向間距通過陰影分析模型得到陰影分析包括：

33、通過gis采集光伏陣列布置位置信息，所述光伏陣列布置位置信息包括布置位置情況信息和周圍遮擋物信息；

34、通過guass-legendre求積公式得到光照強度；

35、根據(jù)所述光照強度和所述光伏陣列布置位置信息通過candela3d陰影分析工具得到所述陰影分析。

36、本發(fā)明進一步的改進在于，所述布置優(yōu)化模塊中，所述根據(jù)所述陰影分析和所述光伏陣列南北向間距通過組件布置優(yōu)化模型得到最優(yōu)傾角和最優(yōu)方向角包括：

37、將所述陰影分析和所述光伏陣列南北向間距作為狀態(tài)空間，將光伏組件傾角和光伏組件方向角變化作為動作空間；

38、根據(jù)所述狀態(tài)空間和所述動作空間通過mppt最大功率點追蹤得到光伏陣列最大功率點；

39、獲取當前時刻陰影面積，根據(jù)所述光伏陣列最大功率點和所述當前時刻陰影面積通過獎勵函數(shù)定義得到布置獎勵函數(shù)；

40、根據(jù)所述狀態(tài)空間、所述動作空間、所述布置獎勵函數(shù)通過深度q網(wǎng)絡算法dqn得到所述最優(yōu)傾角和所述最優(yōu)方向角。

41、一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)所述的基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置方法的步驟。

42、一種包含計算機可執(zhí)行指令的存儲介質(zhì)，所述計算機可執(zhí)行指令在由計算機處理器執(zhí)行時用于執(zhí)行所述的基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置方法的步驟。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益的技術(shù)效果：

44、本發(fā)明提供的一種基于陰影分析的光伏陣列最優(yōu)組件布置方法及系統(tǒng)，通過計算太陽的高度角和方位角，預設合理的光伏陣列南北向間距，能夠保證光伏組件之間不會出現(xiàn)過度遮擋，從而最大程度地提高光伏陣列的光照接收量。通過gis系統(tǒng)采集光伏陣列布置位置信息以及周圍環(huán)境遮擋物信息，通過guass-legendre求積公式計算光照強度，能夠準確反映光照強度的變化；根據(jù)采集到的光伏陣列布置位置信息、周圍環(huán)境遮擋物信息以及光照強度的變化通過candela3d陰影分析工具進行陰影分析，能夠分析實時陰影，為后續(xù)優(yōu)化光伏陣列組件布置奠定基礎。通過強化學習強大的決策能力，根據(jù)陰影分析結(jié)果和光伏陣列南北向間距，動態(tài)調(diào)整光伏陣列的傾角和方向角，使得光伏陣列組件布置最優(yōu)，最大限度地提高光伏陣列的光照接收量。