【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏系统调控领域，具体涉及一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法。
技术介绍
1、实时力学分析能对物体运动状态进行实时监测和分析,以便在需要时做出相应的调整或决策。在光伏系统中，实时力学分析的主要对象为光伏板。研究者们关注光伏板的实时倾角、太阳直射角度与光伏系统的发电功率之间的关系，并通过及时调控光伏板的倾角，使得光伏系统拥有更高的发电效率。而要及时地对光伏板的倾角进行调控，则需要对光伏系统的发电效率进行准确的预测。
2、目前，现有的光伏系统发电功率预测方法主要利用光伏板倾角、太阳直射角度、温度、辐照强度等常规影响因子，再基于bp神经网络模型预测对光伏系统的发电功率进行预测。而光伏系统的发电功率与光伏系统的其他力学参数也存在密切的关联，现有方法忽略了这部分影响因素，导致对光伏系统发电功率的预测结果的准确性还有待提高。光伏板发生振动时，会影响到光伏板的吸收和转换效率，导致实际输出功率降低。尤其是在高频率和高振幅的振动下，会导致光伏板的机械应力和疲劳累积，从而进一步降低光伏板的输出功率。而光伏板通常安装在支架上，光伏板所承受的压力将影响光伏板的稳定性，进而影响光电转换效率。现有方法忽略了光伏板振动和光伏板所受压力对光伏系统的影响。
3、而现有的光伏系统调控方法，仅利用光伏板实时倾角和太阳光直射角度预测调控光伏板前后光伏系统的发电功率，并基于调控光伏板前后光伏系统的发电功率的预测结果确定光伏系统的调控操作，这影响了现有方法对光伏系统的调控操作的合理度。
技术实现思路b>
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，考虑了其余影响光伏系统发电功率的光伏板力学指标，并结合环境影响因子完善了光伏系统的发电功率预测模型，进而提升了光伏系统调控操作的合理度。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，包括以下步骤：
4、s1、收集光伏板力学数据和环境数据，并根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控前特征数据和光伏系统调控后特征数据；
5、s2、构建光伏系统调控前状态预测模型和光伏系统调控后状态预测模型，利用步骤s1中的光伏系统调控前特征数据对光伏系统调控前状态预测模型进行训练，并利用步骤s1中的光伏系统调控后特征数据对光伏系统调控后状态预测模型进行训练；
6、s3、采集光伏板的实时力学数据和实时环境数据，并根据光伏板的实时力学数据和实时环境数据，获取实时光伏系统调控前特征数据和实时光伏系统调控后特征数据；
7、s4、根据步骤s2中训练后的光伏系统调控前状态预测模型和训练后的光伏系统调控后状态预测模型以及步骤s3中的实时光伏系统调控前特征数据和实时光伏系统调控后特征数据，获取光伏系统调控前状态预测结果和光伏系统调控后状态预测结果，以确定光伏系统调控操作。
8、进一步地，在步骤s1中，光伏板力学数据包括光伏板倾角数据、光伏板振动数据和光伏板表面压力数据；环境数据包括太阳直射角度数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据和湿度数据。
9、进一步地，在步骤s1中，根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控前特征数据，包括以下步骤：
10、a1、收集光伏板倾角数据、光伏板振动数据、光伏板表面压力数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据和湿度数据；
11、a2、提取光伏板振动数据的频谱峭度和频谱偏度，以获取光伏板振动特征数据；
12、a3、依次采用限幅滤波、滑动中值滤波和滑动平均滤波对光伏板表面压力数据进行校准，获取光伏板表面压力稳态数据；
13、a4、采用z-score标准化方法对步骤a1中的光伏板倾角数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据、湿度数据、步骤a2中的光伏板振动特征数据和步骤a3中的光伏板表面压力稳态数据进行标准化处理，获取光伏系统调控前标准数据；
14、a5、对步骤a4中的光伏系统调控前标准数据进行向量归一化，获取光伏系统调控前特征数据，表示为：
15、
16、其中：为光伏系统调控前特征向量，为标准化处理后的光伏板倾角，为标准化处理后的光伏板振动数据的频谱峭度，为标准化处理后的光伏板振动数据的频谱偏度，为标准化处理后的光伏板表面压力，为标准化处理后的天气类型，为标准化处理后的辐照强度，为标准化处理后的温度，为标准化处理后的湿度。
17、进一步地， 步骤a2包括以下步骤：
18、a21、通过傅里叶变换将光伏板振动数据从时域转换为频域，表示为：
19、
20、其中：为光伏板振动数据对应的第个振动幅值变换后的频谱，为遍历参数，为频谱序列数据点的个数，为指数函数，为虚数单位，为圆周率，为光伏板振动数据对应的第个振动幅值；
21、a22、提取步骤a21中转换为频域后的光伏板振动数据的频谱峭度，表示为：
22、
23、其中：为光伏板振动数据的频谱峭度，为频谱在离散序列的平均幅值；
24、a23、提取步骤a21中转换为频域后的光伏板振动数据的频谱偏度，表示为：
25、
26、其中：为光伏板振动数据的频谱偏度。
27、进一步地， 在步骤s1中，根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控后特征数据，获取光伏系统调控前特征数据，具体为：收集光伏板力学数据和环境数据，根据光伏板倾角数据和太阳直射角度数据确定光伏板调控后倾角数据，并根据光伏板调控后倾角数据、光伏板振动数据、光伏板表面压力数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据和湿度数据，获取光伏系统调控后特征数据。
28、进一步地， 在步骤s2中，构建的光伏系统调控前状态预测模型和光伏系统调控后状态预测模型均包括依次连接的输入层、储备池和输出层；
29、输入层包括8个输入神经元；输入层用于输入特征数据，利用第一连接权重对特征数据进行升维以获取第一输入变量，并将第一输入变量传输至储备池；
30、储备池包括设定数量的内部神经元；储备池用于接收输入层传输的第一输入变量，根据上一时刻的输出状态值，利用状态反馈权重获取第二输入变量，并根据第一输入变量和第二输入变量获取当前时刻的输出状态值，储存当前时刻的输出状态值至储备池，并将当前时刻的输出状态值传输至输出层；
31、输出层包括1个输出神经元；输出层用于接收储备池传输的当前时刻的输出状态值，根据当前时刻的输出状态值，利用第二连接权重获取状态预测结果。
32、进一步地，储备池根据第一输入变量和第二输入变量获取当前时刻的输出状态值，表示为：
33、
34、其中：为第时刻的输出状态值，为双曲正切函数，为第一连接权重，为第时刻的特征数据，具体为光伏系统调控前特征向量或光伏系统调控后特征向量，为状态反馈权重，为第时刻的输出状态值。
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1.一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤S1中，光伏板力学数据包括光伏板倾角数据、光伏板振动数据和光伏板表面压力数据；环境数据包括太阳直射角度数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据和湿度数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤S1中，根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控前特征数据，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，步骤A2包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤S1中，根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控后特征数据，获取光伏系统调控前特征数据，具体为：收集光伏板力学数据和环境数据，根据光伏板倾角数据和太阳直射角度数据确定光伏板调控后倾角数据，并根据光伏板调控后倾角数据、光伏板振动数据、光伏板表面压力数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数
6.根据权利要求1所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤S2中，构建的光伏系统调控前状态预测模型和光伏系统调控后状态预测模型均包括依次连接的输入层、储备池和输出层；
7.根据权利要求6所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，储备池根据第一输入变量和第二输入变量获取当前时刻的输出状态值，表示为：
8.根据权利要求6所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在储备池和输出层之间增设门控线性变换层以加快第二连接权重的收敛速度，门控线性变换层的计算式为：
9.根据权利要求1所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤S4中，获取光伏系统调控前状态预测结果和光伏系统调控后状态预测结果，以确定光伏系统调控操作，包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤S4中，光伏系统调控操作还包括抗风应急调控操作，判断是否执行抗风应急调控操作的具体过程为：设定光伏板振动阈值和光伏板表面压力阈值，采集光伏板的实时力学数据，判断光伏板的实时力学数据中的光伏板振动数据是否大于光伏板振动阈值；若是则执行抗风应急调控操作，否则继续判断光伏板的实时力学数据中的光伏板表面压力数据是否大于光伏板表面压力阈值，若是则执行抗风应急调控操作，否则不执行抗风应急调控操作。
...【技术特征摘要】
1.一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤s1中，光伏板力学数据包括光伏板倾角数据、光伏板振动数据和光伏板表面压力数据；环境数据包括太阳直射角度数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据和湿度数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤s1中，根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控前特征数据，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，步骤a2包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤s1中，根据光伏板力学数据和环境数据获取光伏系统调控后特征数据，获取光伏系统调控前特征数据，具体为：收集光伏板力学数据和环境数据，根据光伏板倾角数据和太阳直射角度数据确定光伏板调控后倾角数据，并根据光伏板调控后倾角数据、光伏板振动数据、光伏板表面压力数据、天气类型数据、辐照强度数据、温度数据和湿度数据，获取光伏系统调控后特征数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于实时力学分析的光伏系统调控方法，其特征在于，在步骤s2...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱增志，王智，王宽，方宏伟，周大兴，王宏斌，李长勇，张学臣，蒋水兵，李良，潘江委，焦珂，孙绪录，
申请(专利权)人：中铁建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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