一种光伏的布局系统及应用其中的GMPPT算法技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏的布局系统及应用其中的GMPPT算法，该布局系统包括光伏组件；若线路为东西走向，则沿线路向阳坡面向阳架设所述光伏组件；若线路为南北走向，则沿线路两侧向阳架设所述光伏组件；所述光伏组件包括光伏板和直流升压变换器，若干所述光伏板和所述直流升压变换器串联组成串联光伏组，若干所述串联光伏组并联成光伏阵列，再连接可变负荷。本发明专利技术光伏电池全程工作在其GMPPT状态，保证太阳能利用率最大。能利用率最大。能利用率最大。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏的布局系统及应用其中的GMPPT算法


[0001]本专利技术涉及光伏开发
，特别涉及一种光伏的布局系统及应用其中的GMPPT算法。

技术介绍

[0002]在能源日益紧缺与碳排放问题的大时代背景下，新能源开发与利用成为亟需解决的社会稳定与发展问题。太阳能因其资源分布广泛、储量丰富和利用多样等特点成为最为广泛的可再生能源。光伏发电是太阳能利用的主要方式之一，其相关技术与产业链在我国已经成熟，在能源领域乃至国际能源市场都具有一定的竞争力。
[0003]关于大面积光伏阵列的布局原理与方法并没有统一的标准。目前多采用的布局原则是以外观整齐美观的目的的顺坡就势原则，而没有根据地理环境与地势差异的规范原则与标准。
[0004]关于光伏系统电路拓扑设计，目前基本的光伏电路分为集中式拓扑和分布拓扑式。其中，集中式拓扑目前研究较多，但是关于分布式光伏系统拓扑仍在研究阶段。
[0005]目前常见的光伏控制算法有扰动观察法、电导增量法、牛顿梯度法及其改进。但是，上述方法均存在一个问题，就是其最大功率追踪过程缓慢，且在PSC环境下容易陷入局部极大功率点，而非全局最大功率点，导致光伏发电效率低下，无法获取最大电能。
[0006]关于光伏控制系统，常见的控制系统有直接占空比控制、电压控制和电流控制。其中，MPPT控制系统多是基于直接占空比控制方法。但是，直接占空比控制对数字信号处理器的计算速度与计算能力有很大的要求，同时，会引起系统电路电压冲击导致控制效果不佳。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种光伏的布局系统及应用其中的GMPPT算法。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种光伏的布局系统，该布局系统包括光伏组件；
[0010]若线路为东西走向，则沿线路向阳坡面向阳架设所述光伏组件；
[0011]若线路为南北走向，则沿线路两侧向阳架设所述光伏组件；
[0012]所述光伏组件包括光伏板和直流升压变换器，若干所述光伏板和所述直流升压变换器串联组成串联光伏组，若干所述串联光伏组并联成光伏阵列，再连接可变负荷。
[0013]进一步的，所述的布局系统，所述光伏阵列中前后相邻的两所述光伏板的间隔距离为：
[0014][0015]其中，β为所述光伏板的倾角，θ为光伏地理位置的纬度，L为所述光伏板的倾斜面长度。
[0016]进一步的，所述的布局系统，该布局系统还包括：
[0017]电压采样模块，连接所述光伏阵列，用于实时采集所述光伏阵列的电压值；
[0018]电流采集模块，连接所述光伏阵列，用于实时采集所述光伏阵列的电流值；和
[0019]数字信号处理器，连接于所述电压采样模块和所述电流采集模块与所述直流升压变换器之间，用于控制输出电压。
[0020]进一步的，所述的布局系统，所述数字信号处理器包括：
[0021]上层MPPT控制器，用于收集所述电压采样模块和所述电流采集模块的数据，并生成电压参考值；和
[0022]底层PI控制器，用于根据所述电压参考值和所述电压采样模块采集的电压值的差值进行PI调节，通过调制电路得到电压调节信号PWM波，实现底层电压环控制。
[0023]一种应用于上述所述的布局系统中的GMPPT算法，该GMPPT算法包括如下步骤：
[0024](1)种群初始化，在可行解内选择n个个体，初始种群中每个个体的初始位置用矩阵表示为：
[0025][0026]其中，d为自变量搜索空间的维度，X为初始种群；
[0027](2)将种群中个体分为猎手与猎物，个体在适应度函数最大化的情况下，以适应度值由大到小进行降序排序，前PlantN个个体被认定为猎手，而其余的可行解被认定为猎物；
[0028]排序并分类后的适应度矩阵为：
[0029][0030]排序并分类后的种群矩阵为：
[0031][0032]其中，PlantN为猎手的数量，PreyN为猎物的数量，f(*)为适应度函数，A为猎手，B为猎物；
[0033](3)将具有最佳适应度值的猎物和排名第一的猎手分配为第一组，其次适应度值
的猎物与排名第二的猎手分配到第二组，以此类推，直至所有猎物被分配到PlantN个组中；
[0034](4)每一组中，由随机数发生器生成一个0
‑
1区间的随机数，当所述随机数高于预设的吸引率时，则认定猎物逃脱并生长，生成新猎物；每一组中，当生成的随机数低于预设的吸引率时，则认定猎物被捕获，生成新猎手；上述认定过程，继续迭代直至终止，得到新种群；
[0035](5)新个体与初始种群共同构成一个[n+PlantN*growthIter+PlantN]×
d维矩阵，其中，growthRate为所述步骤(4)中的迭代次数；然后，根据适应度值重新排序，重复步骤(2)至(5)，直到迭代次数达到预定值或同代种群的适应度值差异小于预定阈值。
[0036]进一步的，所述的GMPPT算法，所述步骤(1)中，每个个体的初始位置为：
[0037][0038]其中，i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，d，X
j，max
和X
j，min
分别是第j维自变量的最大和最小边界。
[0039]进一步的，所述的GMPPT算法，所述步骤(3)中，猎物的数量是猎手的整数倍。
[0040]进一步的，所述的GMPPT算法，所述步骤(4)中，新猎物模型为：
[0041][0042][0043]其中，B
v
、B
u
为同组的两个不同的猎物，growthRate是一个预定的吸引率值，rand
i，j
是一个0
‑
1区间的随机数，B
v，j
、B
u，j
为同组的两个不同的猎物其第j维度的位置，f(*)为适应度函数；
[0044]所述步骤(4)中，新猎手模型为：
[0045]A
′
i，j
＝B
v，j
+α
×
(A
i，j
‑
B
v，j
)，
[0046]α＝growthRate
×
rand
i，j
，
[0047]其中，A
i，j
是具有适应度值第i的猎手，B
v，j
是同组随机选取的另一个猎物，growthRate是一个预设值，rand
i，j
是一个0
‑
1区间的随机数。
[0048]进一步的，所述的GMPPT算法，所述步骤(4)还包括：
[0049]引入精英保留机制，使得最佳猎手进行繁殖，繁殖过程迭代PlantN次。
[0050]进一步的，所述的GMPPT算法，所述精英保留机制模型为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏的布局系统，其特征在于，该布局系统包括光伏组件；若线路为东西走向，则沿线路向阳坡面向阳架设所述光伏组件；若线路为南北走向，则沿线路两侧向阳架设所述光伏组件；所述光伏组件包括光伏板和直流升压变换器，若干所述光伏板和所述直流升压变换器串联组成串联光伏组，若干所述串联光伏组并联成光伏阵列，再连接可变负荷。2.根据权利要求1所述的布局系统，其特征在于，所述光伏阵列中前后相邻的两所述光伏板的间隔距离为：其中，β为所述光伏板的倾角，θ为光伏地理位置的纬度，L为所述光伏板的倾斜面长度。3.根据权利要求1所述的布局系统，其特征在于，该布局系统还包括：电压采样模块，连接所述光伏阵列，用于实时采集所述光伏阵列的电压值；电流采集模块，连接所述光伏阵列，用于实时采集所述光伏阵列的电流值；和数字信号处理器，连接于所述电压采样模块和所述电流采集模块与所述直流升压变换器之间，用于控制输出电压。4.根据权利要求3所述的布局系统，其特征在于，所述数字信号处理器包括：上层MPPT控制器，用于收集所述电压采样模块和所述电流采集模块的数据，并生成电压参考值；和底层PI控制器，用于根据所述电压参考值和所述电压采样模块采集的电压值的差值进行PI调节，通过调制电路得到电压调节信号PWM波，实现底层电压环控制。5.一种应用于权利要求4所述的布局系统中的GMPPT算法，其特征在于，该GMPPT算法包括如下步骤：(1)种群初始化，在可行解内选择n个个体，初始种群中每个个体的初始位置用矩阵表示为：其中，d为自变量搜索空间的维度，X为初始种群；(2)将种群中个体分为猎手与猎物，个体在适应度函数最大化的情况下，以适应度值由大到小进行降序排序，前PlantN个个体被认定为猎手，而其余的可行解被认定为猎物；排序并分类后的适应度矩阵为：
排序并分类后的种群矩阵为：其中，PlantN为猎手的数量，PreyN为猎物的数量，f(*)为适应度函数，A为猎手，B为猎物；(3)将具有最佳适应度值的猎物和排名第一的猎手分配为第一组，其次适应度值的猎物与排名第二的猎手分配到第二组，以此类推，直至所有猎物被分配到PlantN个组中；(4)每一组中，由随机数发生器生成一个0
‑
1区间的随机数，当所述随机数高于预设的吸引率时，则认定猎物逃脱并生长，生成新猎物；每一组中，当生成的随机数低于预设的吸引率时，则认定猎物被捕获，生成新猎手；上述认定过程，继续迭代直至终止，得到新种群；(5)新个体与初始种群共同构成一个[n+PlantN*growthIter+PlantN]
×
d维矩阵，其中，growthIter为所述步骤(4)中的迭代次数；然后，根据适应度值重新排序，重复步骤(2)至(5)，直到迭代次数达到预定值或同代种群的适应度值差异小于预定阈值。6.根据权利要求5所述的GMPPT算法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢雪亮，陈冲，潘豪，王震，贾利民，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：