本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電功率調(diào)控領(lǐng)域，尤其涉及基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、目前，太陽能作為一種清潔可再生能源得到了廣泛應(yīng)用，但其發(fā)電效率受天氣條件尤其是云量的影響較大。云層遮擋太陽光會(huì)導(dǎo)致光伏板接收的光照強(qiáng)度急劇下降，進(jìn)而影響電力輸出。當(dāng)前已有的一些調(diào)控措施如最大功率點(diǎn)跟蹤(mppt)、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成等，在一定程度上緩解了這一問題，但它們通常依賴于固定的算法或預(yù)設(shè)參數(shù)，無法及時(shí)響應(yīng)快速變化的云量情況5。此外，雖然存在一些基于氣象預(yù)報(bào)的服務(wù)，但由于預(yù)測精度有限，難以滿足實(shí)際需求。

2、現(xiàn)有技術(shù)中存在以下技術(shù)缺陷：預(yù)測準(zhǔn)確性不足：現(xiàn)有的短期天氣預(yù)報(bào)模型雖然能提供一定時(shí)間范圍內(nèi)的云量預(yù)測，但對于分鐘級(jí)甚至秒級(jí)的變化捕捉能力較弱。響應(yīng)速度慢：傳統(tǒng)調(diào)控策略從檢測到執(zhí)行往往需要較長的時(shí)間延遲，這在面對突然出現(xiàn)的小規(guī)模云團(tuán)時(shí)顯得尤為不利。缺乏自適應(yīng)機(jī)制：大多數(shù)現(xiàn)行方案沒有考慮到不同地理位置、季節(jié)等因素對云量模式的影響，導(dǎo)致通用性和靈活性較差。因此，需要設(shè)計(jì)一種基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題。實(shí)現(xiàn)了對云量變化的精確感知，并據(jù)此迅速作出相應(yīng)的功率調(diào)整，以維持穩(wěn)定的電力輸出。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，所述方法包括如下步驟：

4、步驟1：使用太陽觀測定位裝置進(jìn)行觀測太陽的位置；

5、步驟2：根據(jù)太陽的位置使用微波雷達(dá)和攝像頭觀測相應(yīng)區(qū)域的云量動(dòng)態(tài)；

6、步驟3：設(shè)置人工智能學(xué)習(xí)模型預(yù)測照射太陽能板的光照強(qiáng)度；

7、步驟4：根據(jù)太陽的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)太陽能板的方向，同時(shí)根據(jù)光照強(qiáng)度和功率輸出需求進(jìn)行調(diào)控相應(yīng)穩(wěn)定的功率輸出。

8、進(jìn)一步地，步驟1中，太陽觀測定位裝置包括支撐桿、半球體和若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器，半球體設(shè)置在支撐桿上，若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器設(shè)置在半球體上，且每個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器的末端均傾斜指向半球體的球心，然后當(dāng)太陽照射在半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置上時(shí)，檢測所有的定向太陽強(qiáng)度傳感器太陽強(qiáng)度數(shù)據(jù)，最強(qiáng)的那個(gè)或者若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器指向的位置極為太陽精準(zhǔn)的位置，半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置設(shè)置在太陽能發(fā)電板的側(cè)邊，且支撐桿的高度與太陽能發(fā)電板的支撐板高度一致。

9、進(jìn)一步地，定向太陽強(qiáng)度傳感器的頂端設(shè)置為半球形結(jié)構(gòu)，半球形結(jié)構(gòu)上涂有太陽光照感應(yīng)涂層，若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器相互貼合設(shè)置在一個(gè)半球面上，當(dāng)太陽直射在定向太陽強(qiáng)度傳感器的半球頂部時(shí)，定向太陽強(qiáng)度傳感器的感應(yīng)強(qiáng)度最大，如果檢測到有如干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器感應(yīng)太陽強(qiáng)度的值相同，且為最大值時(shí)，識(shí)別每一個(gè)最大值的定向太陽強(qiáng)度傳感器指向角度，如果最大值的定向太陽強(qiáng)度傳感器之間不是相鄰關(guān)系，則將所有最大值的定向太陽強(qiáng)度傳感器的指向方向進(jìn)行均值處理，當(dāng)有大于等于兩個(gè)感應(yīng)值最大的太陽強(qiáng)度傳感器為相鄰關(guān)系，其他的最大值的太陽強(qiáng)度傳感器沒有相鄰關(guān)系時(shí)，將不是相鄰關(guān)系的最大感應(yīng)值的太陽強(qiáng)度傳感器丟棄。

10、進(jìn)一步地，半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置上設(shè)置有一個(gè)半圓結(jié)構(gòu)的毛刷，定時(shí)進(jìn)行對半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置進(jìn)行清刷，避免有灰塵影響檢測。

11、進(jìn)一步地，步驟2中，觀測相應(yīng)區(qū)域的中心、太陽能板區(qū)域中心和太陽在一個(gè)水平線上，太陽通過觀測相應(yīng)區(qū)域投影到太陽能板區(qū)域上，形成觀測相應(yīng)區(qū)域的云層擋住太陽能板區(qū)域的光照，隨著太陽的移動(dòng)，觀測相應(yīng)區(qū)域也會(huì)跟隨著移動(dòng)，然后控制微波雷達(dá)和攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，對著觀測相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行照射。

12、進(jìn)一步地，步驟2中，微波雷達(dá)通過向大氣發(fā)射短脈沖激光束，并接收由氣溶膠或云滴反射回來的信號(hào)來工作，根據(jù)信號(hào)返回的時(shí)間差，可以計(jì)算出目標(biāo)的距離；而信號(hào)強(qiáng)度則反映了目標(biāo)物表面性質(zhì)，對于云層檢測而言，激光雷達(dá)可以區(qū)分不同類型的粒子，粒子包括水滴和冰晶，并確定粒子的空間分布。

13、進(jìn)一步地，步驟2中，攝像頭用于實(shí)時(shí)觀測云朵的飄向，然后根據(jù)飄向的前向飄來方向，預(yù)測出下一個(gè)時(shí)間段飄到觀測相應(yīng)區(qū)域的云朵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在方向和空間上的檢測，實(shí)現(xiàn)更好檢測云量動(dòng)態(tài)。

14、進(jìn)一步地，步驟3中，將云量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)作為人工智能學(xué)習(xí)模型的輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)把太陽的位置數(shù)據(jù)作為協(xié)同條件，然后可以輸出照射太陽能板的光照強(qiáng)度。

15、進(jìn)一步地，步驟4中，將太陽能板實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使得太陽能板與太陽處于垂直狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)太陽能最大限度吸收太陽能，根據(jù)太陽的光照強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測出太陽能板輸出的電壓和電流數(shù)據(jù)，然后進(jìn)過變壓裝置進(jìn)行輸出相應(yīng)需要的功率數(shù)據(jù)。

16、本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

17、本發(fā)明通過對太陽的位置實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位，然后對檢測區(qū)域的云層進(jìn)行檢測，可以精準(zhǔn)的確定太陽投影在太陽能板區(qū)的云層信息，然后把云層信息輸入到預(yù)測模型上進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)與預(yù)測，可以得到太陽能板獲得的太陽光早強(qiáng)度，然后根據(jù)太陽能板的發(fā)電參數(shù)進(jìn)行計(jì)算出發(fā)電的電壓和電流大小，然后根據(jù)實(shí)際需要的功率進(jìn)行控制輸出，實(shí)現(xiàn)太陽能實(shí)時(shí)功率的調(diào)控。

技術(shù)特征：

1.基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：步驟1中，太陽觀測定位裝置包括支撐桿(1)、半球體(2)和若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)，半球體(2)設(shè)置在支撐桿(1)上，若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)設(shè)置在半球體(2)上，且每個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)的末端均傾斜指向半球體(2)的球心，然后當(dāng)太陽照射在半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置上時(shí)，檢測所有的定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)太陽強(qiáng)度數(shù)據(jù)，最強(qiáng)的那個(gè)或者若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)指向的位置極為太陽精準(zhǔn)的位置，半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置設(shè)置在太陽能發(fā)電板的側(cè)邊，且支撐桿(1)的高度與太陽能發(fā)電板的支撐板高度一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)的頂端設(shè)置為半球形結(jié)構(gòu)，半球形結(jié)構(gòu)上涂有太陽光照感應(yīng)涂層，若干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)相互貼合設(shè)置在一個(gè)半球面上，當(dāng)太陽直射在定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)的半球頂部時(shí)，定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)的感應(yīng)強(qiáng)度最大，如果檢測到有如干個(gè)定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)感應(yīng)太陽強(qiáng)度的值相同，且為最大值時(shí)，識(shí)別每一個(gè)最大值的定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)指向角度，如果最大值的定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)之間不是相鄰關(guān)系，則將所有最大值的定向太陽強(qiáng)度傳感器(3)的指向方向進(jìn)行均值處理，當(dāng)有大于等于兩個(gè)感應(yīng)值最大的太陽強(qiáng)度傳感器(3)為相鄰關(guān)系，其他的最大值的太陽強(qiáng)度傳感器(3)沒有相鄰關(guān)系時(shí)，將不是相鄰關(guān)系的最大感應(yīng)值的太陽強(qiáng)度傳感器(3)丟棄。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置上設(shè)置有一個(gè)半圓結(jié)構(gòu)的毛刷，定時(shí)進(jìn)行對半球形的太陽精準(zhǔn)位置識(shí)別裝置進(jìn)行清刷，避免有灰塵影響檢測。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：步驟2中，觀測相應(yīng)區(qū)域的中心、太陽能板區(qū)域中心和太陽在一個(gè)水平線上，太陽通過觀測相應(yīng)區(qū)域投影到太陽能板區(qū)域上，形成觀測相應(yīng)區(qū)域的云層擋住太陽能板區(qū)域的光照，隨著太陽的移動(dòng)，觀測相應(yīng)區(qū)域也會(huì)跟隨著移動(dòng)，然后控制微波雷達(dá)和攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，對著觀測相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行照射。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：步驟2中，微波雷達(dá)通過向大氣發(fā)射短脈沖激光束，并接收由氣溶膠或云滴反射回來的信號(hào)來工作，根據(jù)信號(hào)返回的時(shí)間差，可以計(jì)算出目標(biāo)的距離；而信號(hào)強(qiáng)度則反映了目標(biāo)物表面性質(zhì)，對于云層檢測而言，激光雷達(dá)可以區(qū)分不同類型的粒子，粒子包括水滴和冰晶，并確定粒子的空間分布。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：步驟2中，攝像頭用于實(shí)時(shí)觀測云朵的飄向，然后根據(jù)飄向的前向飄來方向，預(yù)測出下一個(gè)時(shí)間段飄到觀測相應(yīng)區(qū)域的云朵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在方向和空間上的檢測，實(shí)現(xiàn)更好檢測云量動(dòng)態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：步驟3中，將云量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)作為人工智能學(xué)習(xí)模型的輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)把太陽的位置數(shù)據(jù)作為協(xié)同條件，然后可以輸出照射太陽能板的光照強(qiáng)度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，其特征在于：步驟4中，將太陽能板實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使得太陽能板與太陽處于垂直狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)太陽能最大限度吸收太陽能，根據(jù)太陽的光照強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測出太陽能板輸出的電壓和電流數(shù)據(jù)，然后進(jìn)過變壓裝置進(jìn)行輸出相應(yīng)需要的功率數(shù)據(jù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供基于云量動(dòng)態(tài)監(jiān)測的太陽能發(fā)電功率實(shí)時(shí)調(diào)控方法，屬于太陽能發(fā)電功率調(diào)控領(lǐng)域，所述方法包括如下步驟：使用太陽觀測定位裝置進(jìn)行觀測太陽的位置，根據(jù)太陽的位置使用微波雷達(dá)和攝像頭觀測相應(yīng)區(qū)域的云量動(dòng)態(tài)，設(shè)置人工智能學(xué)習(xí)模型預(yù)測照射太陽能板的光照強(qiáng)度，根據(jù)太陽的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)太陽能板的方向，同時(shí)根據(jù)光照強(qiáng)度和功率輸出需求進(jìn)行調(diào)控相應(yīng)穩(wěn)定的功率輸出。通過對太陽的位置實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位，然后對檢測區(qū)域的云層進(jìn)行檢測，可以精準(zhǔn)的確定太陽投影在太陽能板區(qū)的云層信息，然后把云層信息輸入到預(yù)測模型上進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)與預(yù)測，可以得到太陽能板獲得的太陽光早強(qiáng)度，然后根據(jù)太陽能板的發(fā)電參數(shù)進(jìn)行計(jì)算出發(fā)電的電壓和電流大小，然后根據(jù)實(shí)際需要的功率進(jìn)行控制輸出，實(shí)現(xiàn)太陽能實(shí)時(shí)功率的調(diào)控。

技術(shù)研發(fā)人員：藍(lán)昭宇,張光識(shí),黨國花,李劍凌,黃珩,詹鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15