CN113419566B - 一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统，光伏逆变器获取光伏电站的理论最优跟踪角度和光伏逆变器的当前实际输出功率，当基于光伏逆变器的当前实际输出功率确定光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对理论最优跟踪角度进行修正使各个光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。本发明通过根据光伏逆变器的当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正，使得修正后的理论最优跟踪角度可以等于或是接近于实际最优跟踪角度，从而提高了光伏电站的发电量。

Description

一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体的说，涉及一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统。

背景技术

传统方案中，一般采用天文跟踪算法计算光伏组件跟踪角度。由于天文跟踪算法是基于直接辐射最大化方式进行光伏组件跟踪角度计算，忽略散射辐射的影响，而在非晴天天气中，散射辐射的占比通常较高，因此，采用天文跟踪算法计算的光伏组件跟踪角度存在一定的误差，尤其在非晴天天气中。为提高光伏电站的发电量，在对光伏组件跟踪角度进行控制时，一般将基于当前辐射数据计算出的使组件板面辐射值(Plane of ArrayIrradiance，POA)达到最大化的倾角作为光伏组件跟踪角度。由于组件板面辐射值考虑了散射辐射，因此，采用辐射数据相对于采用天文跟踪算法而言计算得到的跟踪角度更佳。

然而采用组件板面辐射值计算光伏组件跟踪角度时，存在一些问题，为了计算组件板面辐射值，需要根据光伏电站现场辐射仪提供的实时辐射数据得到整个光伏电站的整体最优跟踪角度跟踪策略。但是，光伏电站各个区域的地面植被、组件高度、安装朝向、云层遮挡等存在差异，造成各区域的光伏组件接受到直接辐射、散射辐射和反射辐射同样存在差异，因此很难保证电站各区域组件表面接受到的直接辐射、散射辐射、反射辐射的占比情况与光伏电站现场辐射仪测量的数据一致，导致基于光伏电站现场辐射仪测得的辐射数据得到的理论最优跟踪角度相对于实际最优跟踪角度而言存在一定的误差，影响光伏电站的发电量。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统，以实现对理论最优跟踪角度进行修正，使得修正后的理论最优跟踪角度可以等于或是接近于实际最优跟踪角度，提高光伏电站的发电量。

一种光伏组件跟踪角度的调节方法，应用于光伏逆变器，所述调节方法包括：

获取光伏电站的理论最优跟踪角度和所述光伏逆变器的当前实际输出功率，所述理论最优跟踪角度基于所述光伏电站的当前辐射数据确定；

基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间；

如果是，则在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

可选的，所述基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间，具体包括：

判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，以确定各个所述光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间。

可选的，所述判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，具体包括：

基于所述理论最优跟踪角度和所述当前辐射数据得到所述最大组件板面辐射值对应的辐射数据，所述辐射数据包括：直接辐射值、散射辐射值和反射辐射值；

将所述辐射数据输入至预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型中，得到所述光伏逆变器的理论最优输出功率；

判断所述当前实际输出功率与所述理论最优输出功率是否一致，来确定所述当前实际输出功率是否达到了预期效果。

可选的，所述映射关系模型的建立过程包括：

获取第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和对应的光伏跟踪角度下组件板面辐射值的各个历史辐射数据；

基于所述历史逆变器输出功率和所述历史辐射数据，建立每个光伏逆变器对应的逆变器输出功率与组件板面辐射值的所述映射关系模型。

可选的，所述映射关系模型的表达式如下：

P＝f(bt,dt,rt)；

式中，P为所述逆变器输出功率，bt为组件板面的直接辐射值，dt为组件板面的散射辐射值，rt为组件板面的反射辐射值。

可选的，所述在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，具体包括：

计算当前时刻的当前组串离散率；

将所述当前组串离散率与不同天气类型下的组串离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果；

将所述对比结果中，组串离散率平均值与所述当前组串离散率最接近的天气类型作为当前时刻的组串天气类型；

基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

可选的，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，具体包括：

当所述当前辐射数据对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，且所述逆变器区域天气类型为多云或阴雨天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度。

可选的，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，具体包括：

当所述当前辐射数据对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，且所述逆变器区域天气类型为晴稳天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度。

一种光伏组件跟踪角度的调节系统，应用于光伏逆变器，所述调节系统包括：

获取单元，用于获取光伏电站的理论最优跟踪角度和所述光伏逆变器的当前实际输出功率，所述理论最优跟踪角度基于所述光伏电站的当前辐射数据确定；

判断单元，用于基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间；

角度修正单元，用于在所述判断单元判断为是的情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

可选的，所述判断单元具体包括：

预期效果判断单元，用于判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，以确定各个所述光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间。

可选的，所述预期效果判断单元具体包括：

辐射数据确定子单元，用于基于所述理论最优跟踪角度和所述当前辐射数据得到所述最大组件板面辐射值对应的辐射数据，所述辐射数据包括：直接辐射值、散射辐射值和反射辐射值；

输出功率确定子单元，用于将所述辐射数据输入至预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型中，得到所述光伏逆变器的理论最优输出功率；

判断子单元，用于判断所述当前实际输出功率与所述理论最优输出功率是否一致，来确定所述当前实际输出功率是否达到了预期效果。

可选的，所述预期效果判断单元还包括：模型建立子单元；

所述模型建立子单元具体用于：

获取第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和对应的光伏跟踪角度下组件板面辐射值的各个历史辐射数据；

基于所述历史逆变器输出功率和所述历史辐射数据，建立每个光伏逆变器对应的逆变器输出功率与组件板面辐射值的所述映射关系模型。

可选的，所述角度修正单元具体包括：

计算子单元，用于计算当前时刻的当前组串离散率；

对比子单元，用于将所述当前组串离散率与不同天气类型下的组串离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果；

天气类型确定子单元，用于将所述对比结果中，组串离散率平均值与所述当前组串离散率最接近的天气类型作为当前时刻的组串天气类型；

角度修正子单元，用于基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

可选的，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述角度修正子单元具体用于：

当所述当前辐射数据对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，且所述逆变器区域天气类型为多云或阴雨天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度。

可选的，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述角度修正子单元具体用于：

当所述当前辐射数据对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，且所述逆变器区域天气类型为晴稳天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统，光伏逆变器获取光伏电站的理论最优跟踪角度和光伏逆变器的当前实际输出功率，当基于光伏逆变器的当前实际输出功率确定光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对理论最优跟踪角度进行修正使各个光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。本发明通过根据光伏逆变器的当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正，使得修正后的理论最优跟踪角度可以等于或是接近于实际最优跟踪角度，从而提高了光伏电站的发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种光伏组件跟踪角度的调节方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种光伏逆变器根据自身当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正的示意图；

图3为本发明实施例公开的一种逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型的建立方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案对理论最优跟踪角度的进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内的方法流程图；

图5为本发明实施例公开的一种光伏组件跟踪角度的调节系统的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的一种角度修正单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种光伏组件跟踪角度的调节方法及系统，光伏逆变器获取光伏电站的理论最优跟踪角度和光伏逆变器的当前实际输出功率，当基于光伏逆变器的当前实际输出功率确定光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对理论最优跟踪角度进行修正使各个光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。本发明通过根据光伏逆变器的当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正，使得修正后的理论最优跟踪角度可以等于或是接近于实际最优跟踪角度，从而提高了光伏电站的发电量。

参见图1，本发明实施例公开的一种光伏组件跟踪角度的调节方法流程图，该方法应用于光伏逆变器，该调节方法包括：

步骤S101、获取光伏电站的理论最优跟踪角度和所述光伏逆变器的当前实际输出功率；

其中，所述理论最优跟踪角度基于所述光伏电站的当前辐射数据确定，当前辐射数据包括：水平总辐射值、直接辐射值和散射辐射值。

参见图2，本发明实施例公开的一种光伏逆变器根据自身当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正的示意图，辐射仪或教练机采集当前辐射数据，并将采集的当前辐射数据发送至光伏控制器，光伏控制器对所述当前辐射数据采用跟踪优化控制算法得到一个光伏电站的理论最优跟踪角度，并将该理论最优跟踪角度发送至各个光伏逆变器，光伏逆变器在接收到理论最优跟踪角度后，会在第一时间按照理论最优跟踪角度控制相连接的光伏跟踪支架转动到相应角度。本实施例中，各个光伏逆变器(比如图2中的光伏逆变器1、光伏逆变器2和光伏逆变器3)在接收到理论最优跟踪角度后，对各个理论最优跟踪角度采用本实施例所示方案对理论最优跟踪角度进行修正，使修正后的最优跟踪角度等于或无限接近于实际最优跟踪角度，并按照修正后的跟踪角度对光伏逆变器连接的各个光伏组串(比如，光伏组串1，光伏组串2)进行跟踪角度调整。

步骤S102、基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间，如果是，则执行步骤S103；

其中，当光伏组件在理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，需要在理论最优跟踪角度的基础上，对光伏组件的跟踪角度进行进一步优化。

步骤S103、在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

其中，对理论最优跟踪角度进行修正包括：对理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度a度或对理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度a度。

需要特别说明的是，本实施例中预设角度a度的选取，需要根据当地气候情况做前期经验预设，比如，我国低纬度的南方地区，云层变化的小地理区域范围内都可能有很大差异，此时a度的预设值高一些，比如5度左右。如果是中部地区，云层变化的地理区域范围内的差异相对不是太明显，此时的a度的预设值相对低一些，比如2度左右等。

本实施例对光伏组件进行跟踪角度调节的目的为：使光伏组件调节后的跟踪角度最大限度的接近实际最优跟踪角度。由于在实际应用中，光伏组件调节后的跟踪角度可能不完全等同于实际最优跟踪角度，因此，本实施例设定的预设实际最优跟踪角度范围，当各个光伏组件调节后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，则完成对跟踪角度的调节。

综上可知，本发明公开了一种光伏组件跟踪角度的调节方法，光伏逆变器获取光伏电站的理论最优跟踪角度和光伏逆变器的当前实际输出功率，当基于光伏逆变器的当前实际输出功率确定光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对理论最优跟踪角度进行修正使各个光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。本发明通过根据光伏逆变器的当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正，使得修正后的理论最优跟踪角度可以等于或是接近于实际最优跟踪角度，从而提高了光伏电站的发电量。

为进一步优化上述实施例，步骤S102具体可以包括：

判断光伏逆变器在理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的当前实际输出功率是否达到了预期效果，以确定各个光伏组件在理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间。

其中，针对如何判定光伏逆变器的当前实际输出功率是否达到了预期效果，本发明主要通过在预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型的基础上，对比光伏逆变器的当前实际输出功率与最大组件板面辐射值下对应的理论最优输出功率是否一致进行判定，当光伏逆变器的当前实际输出功率达到理论最优输出功率时，确定光伏逆变器的当前实际输出功率达到了预期效果。

因此，判断光伏逆变器在理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的当前实际输出功率是否达到了预期效果的过程，具体可以包括：

基于理论最优跟踪角度和所述当前辐射数据得到所述最大组件板面辐射值对应的辐射数据，所述辐射数据包括：直接辐射值、散射辐射值和反射辐射值；

将所述辐射数据输入至预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型中，得到所述光伏逆变器的理论最优输出功率；

判断所述当前实际输出功率与所述理论最优输出功率是否一致，来确定所述当前实际输出功率是否达到了预期效果。

其中，当光伏逆变器的当前实际输出功率与理论最优输出功率一致时，确定光伏逆变器的当前实际输出功率达到预期效果。

反之，当光伏逆变器的当前实际输出功率小于理论最优输出功率时，说明本光伏逆变器下的组件支架转角，未能使光伏组件的组件板面辐射状态达到最大组件板面辐射值，此时，需要修正光伏组件之间的转角。

基于上述论述可知，光伏逆变器针对理论最优跟踪角度进行调节的前提条件是：建立逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型。

因此，为进一步优化上述实施例，参见图3，本发明实施例公开的一种逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型的建立方法流程图，该方法包括：

步骤S201、获取第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和对应的光伏跟踪角度下组件板面辐射值的各个历史辐射数据；

其中，在建立逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型时，本步骤所使用的第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和各个历史辐射数据，是指光伏电站各个光伏逆变器下的离散率变化满足一致性条件的时刻的数据。

步骤S202、基于所述历史逆变器输出功率和所述历史辐射数据，建立每个光伏逆变器对应的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型。

其中，映射关系模型的表达式如下：

P＝f(bt,dt,rt)；

式中，P为逆变器输出功率，bt为组件板面的直接辐射值，dt为组件板面的散射辐射值，rt为组件板面的反射辐射值，且组件板面POA＝bt+dt+rt，若光伏组件是双面组件，则bt同时包含组件正面和组件背面受到的直接辐射值，dt同时包含组件正面和组件背面受到的散射辐射值，rt同时包含组件正面和组件背面受到的反射辐射值。

需要说明的是，步骤S103中，在对各个光伏组件进行跟踪角度调节时，考虑整个光伏电站归属的天气类型以及单个逆变器区域归属的天气类型。

因此，为进一步优化上述实施例，参见图4，本发明实施例公开的一种在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案对理论最优跟踪角度的进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内的方法流程图，该方法包括：

步骤S301、计算当前时刻的当前组串离散率；

电站各组串离散率＝功率数据标准差/功率数据均值。

对于一个光伏电站，可以从多个维度计算离散率来反映电站整体或局部的天气情况，本实施例中的组串离散率可以包括：电站离散率和逆变器离散率。

因此，步骤S301具体可以为：计算当前时刻的当前电站离散率和当前逆变器离散率。

具体的，基于电站各组串在每个时刻的发电功率计算的电站瞬时离散率，记为电站离散率υ_t，t表示时刻。

基于单个光伏逆变器下各组串发电功率数据计算的逆变器瞬时离散率，记为逆变器离散率υ_it，t表示时刻，i表示逆变器编号。

在实际应用中，组串离散率还可以包括：电站日离散率，电站日离散率基于全天候采集的电站各组串瞬时发电功率数据计算得到。

步骤S302、将所述当前组串离散率与不同天气类型下的组串离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果；

本实施例中，不同天气类型下的组串离散率平均值可以包括：历史晴天日期中组串离散率平均值、历史多云日期中组串离散率平均值和历史阴雨日期中组串离散率平均值。

在当前组串离散率包括当前电站离散率和当前逆变器离散率时，步骤S302具体可以包括：

将所述当前电站离散率与不同天气类型下的电站离散率平均值进行大小对比，以及将所述当前逆变器离散率与不同天气类型下的逆变器离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果。

本实施例中，不同天气类型下的电站离散率平均值可以包括：历史晴天日期中电站离散率平均值、历史多云日期中电站离散率平均值和历史阴雨日期中电站离散率平均值；不同天气类型下的逆变器离散率平均值可以包括：历史晴天日期中逆变器离散率平均值、历史多云日期中逆变器离散率平均值和历史阴雨日期中逆变器离散率平均值。

具体的，将当前电站离散率与历史晴天日期中电站离散率平均值进行大小对比，将当前电站离散率与历史多云日期中电站离散率平均值进行大小对比，将当前电站离散率与历史阴雨日期中电站离散率平均值进行大小对比。

将当前逆变器离散率与历史晴天日期中逆变器离散率平均值进行大小对比，将当前逆变器离散率与历史多云日期中逆变器离散率平均值进行大小对比，将当前逆变器离散率与历史阴雨日期中逆变器离散率平均值进行大小对比。

本实施例中选择电站离散率平均值与当前电站离散率最接近的天气类型作为当前时刻的电站天气类型；将逆变器离散率平均值与当前逆变器离散率最接近的天气类型作为当前时刻的逆变器区域天气类型。

其中，不同天气类型下的电站离散率平均值和逆变器离散率平均值的计算过程如下：

(1)获取第二预设历史日期中的历史辐射数据和各个光伏逆变器对应的光伏组件的历史发电功率数据；

其中，历史辐射数据包括：历史水平辐射值、直接辐射值和散射辐射值等。

第二预设历史日期的取值依据实际需要而定，本发明在此不做限定。

(2)基于所述历史辐射数据和所述历史发电功率数据生成一组能够判断辐照平稳性的分类指标；

其中，基于历史辐射数据和历史发电功率数据生成分类指标的过程可参见现有成熟方案，此处不再赘述。

需要说明的是，不同天气类型下的分类指标存在差别，分类指标包括：直散比、水平总辐射变异系数、组串离散率等。

本发明中，分类指标优选不同天气类型下的组串离散率平均值，具体包括：电站离散率平均值

和逆变器离散率平均值/>

步骤S303、将所述对比结果中，组串离散率平均值与所述当前组串离散率最接近的天气类型作为当前时刻的组串天气类型；

在实际应用中，可以将对比结果中，电站离散率平均值与所述当前电站离散率最接近的天气类型作为当前时刻的电站天气类型，以及将逆变器离散率平均值与所述当前逆变器离散率最接近的天气类型作为当前时刻的逆变器区域天气类型。

在实际应用中，天气类型可以分为辐照平稳天气类型和辐照非平稳天气类型；

其中，辐照平稳天气类型包括晴天和阴雨，辐照非平稳天气类型包括多云。

本实施例中，电站天气类型和逆变器区域天气类型均可以包括：晴天、多云和阴雨等。

步骤S304、基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

其中，可以基于所述电站天气类型、所述逆变器区域天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

在实际应用中，基于电站天气类型、逆变器区域天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，设置光伏逆变器对相应光伏跟踪支架的调整方向，比如，水平调整或垂直调整。

为了避免光伏逆变器在修正理论最优跟踪角度时出现修正过度或修正错误的情况，本发明主要针对下面两种极端情况进行实时修正。

第一种情况，采用跟踪优化控制算法计算理论最优跟踪角度所使用的当前辐射数据，对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，因此计算得到的理论最优跟踪角度相对具有较高的倾角度数，而实际光伏逆变器所在区域的天气类型，通过该区域各组串离散率判定是多云或阴雨天气类型，若组件根据较高倾角的理论最优跟踪角度进行跟踪，组件板面辐射值并不能达到最佳状态，此时，光伏逆变器控制光伏跟踪支架的跟踪角度向水平方向调整预设角度a度。

第二种情况，采用跟踪优化控制算法计算得到理论最优跟踪角度所使用的当前辐射数据，对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，因此计算得到的理论最优跟踪角度相对具有较低的倾角度数，而实际光伏逆变器所在区域的天气类型，通过该区域各组串离散率判定是晴稳天气类型，若组件根据较低倾角的理论最优跟踪角度进行跟踪，组件板面辐射值并不能达到最佳状态，此时，光伏逆变器控制光伏跟踪支架的跟踪角度向垂直方向调整预设角度a度。

因此，针对第一种情况，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，步骤S304具体可以包括：

当所述当前辐射数据对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，且所述逆变器区域天气类型为多云或阴雨天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度。

针对第二种情况，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，步骤S304具体可以包括：

当所述当前辐射数据对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，且所述逆变器区域天气类型为晴稳天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度。

光伏跟踪支架由于机械寿命问题，自身保护控制策略会限制光伏跟踪支架每天转动次数，如每隔5-10分钟转动一次(定义为一个跟踪间歇期)，若某个光伏逆变器接收到的电站整体最优跟踪角度跟踪与其自身所在区域的最佳跟踪角度不一致时，光伏逆变器至少在一个跟踪间歇期有进一步提升发电量的预期。

本发明中，光伏跟踪支架转动到既定角度，保持不动(如一个跟踪间歇期是8分钟，采用逆变器控制算法计算和控制支架转动耗费1分钟，则光伏跟踪支架在更为接近“实际最优跟踪角度”下工作约7分钟)，直到下一个跟踪间歇期逆变器再次重复相同的控制算法操作。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种光伏组件跟踪角度的调节系统。

参见图5，本发明实施例公开的一种光伏组件跟踪角度的调节系统的结构示意图，调节系统应用于光伏逆变器，所述调节系统包括：

获取单元401，用于获取光伏电站的理论最优跟踪角度和所述光伏逆变器的当前实际输出功率；

其中，所述理论最优跟踪角度基于所述光伏电站的当前辐射数据确定，当前辐射数据包括：水平总辐射值、直接辐射值和散射辐射值。

判断单元402，用于基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间；

其中，当光伏组件在理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，需要在理论最优跟踪角度的基础上，对光伏组件的跟踪角度进行进一步优化。

角度修正单元403，用于在判断单元402判断为是的情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

其中，对理论最优跟踪角度进行修正包括：对理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度a度或对理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度a度。

需要特别说明的是，本实施例中预设角度a度的选取，需要根据当地气候情况做前期经验预设，比如，我国低纬度的南方地区，云层变化的小地理区域范围内都可能有很大差异，此时a度的预设值高一些，比如5度左右。如果是中部地区，云层变化的地理区域范围内的差异相对不是太明显，此时的a度的预设值相对低一些，比如2度左右等。

本实施例对光伏组件进行跟踪角度调节的目的为：使光伏组件调节后的跟踪角度最大限度的接近实际最优跟踪角度。由于在实际应用中，光伏组件调节后的跟踪角度可能不完全等同于实际最优跟踪角度，因此，本实施例设定的预设实际最优跟踪角度范围，当各个光伏组件调节后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，则完成对跟踪角度的调节。

综上可知，本发明公开了一种光伏组件跟踪角度的调节系统，光伏逆变器获取光伏电站的理论最优跟踪角度和光伏逆变器的当前实际输出功率，当基于光伏逆变器的当前实际输出功率确定光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上存在优化空间时，表明此时的理论最优跟踪角度并未达到光伏组件的实际最优跟踪角度，在这种情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对理论最优跟踪角度进行修正使各个光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。本发明通过根据光伏逆变器的当前实际输出功率对理论最优跟踪角度进行修正，使得修正后的理论最优跟踪角度可以等于或是接近于实际最优跟踪角度，从而提高了光伏电站的发电量。

为进一步优化上述实施例，判断单元402具体包括：

预期效果判断单元，用于判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，以确定各个所述光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间。

其中，针对如何判定光伏逆变器的当前实际输出功率是否达到了预期效果，本发明主要通过在预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型的基础上，对比光伏逆变器的当前实际输出功率与最大组件板面辐射值下对应的理论最优输出功率是否一致进行判定，当光伏逆变器的当前实际输出功率达到理论最优输出功率时，确定光伏逆变器的当前实际输出功率达到了预期效果。

因此，预期效果判断单元具体包括：

辐射数据确定子单元，用于基于所述理论最优跟踪角度和所述当前辐射数据得到所述最大组件板面辐射值对应的辐射数据，所述辐射数据包括：直接辐射值、散射辐射值和反射辐射值；

输出功率确定子单元，用于将所述辐射数据输入至预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型中，得到所述光伏逆变器的理论最优输出功率；

判断子单元，用于判断所述当前实际输出功率与所述理论最优输出功率是否一致，来确定所述当前实际输出功率是否达到了预期效果。

其中，当光伏逆变器的当前实际输出功率与理论最优输出功率一致时，确定光伏逆变器的当前实际输出功率达到预期效果。

反之，当光伏逆变器的当前实际输出功率小于理论最优输出功率时，说明本光伏逆变器下的组件支架转角，未能使光伏组件的组件板面辐射状态达到最大组件板面辐射值，此时，需要修正光伏组件之间的转角。

基于上述论述可知，光伏逆变器针对理论最优跟踪角度进行调节的前提条件是：建立逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型。

因此，为进一步优化上述实施例，预期效果判断单元还包括：模型建立子单元；

所述模型建立子单元具体用于：

获取第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和对应的光伏跟踪角度下组件板面辐射值的各个历史辐射数据；

基于所述历史逆变器输出功率和所述历史辐射数据，建立每个光伏逆变器对应的逆变器输出功率与组件板面辐射值的所述映射关系模型。

其中，在建立逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型时，本实施例所使用的第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和各个历史辐射数据，是指光伏电站各个光伏逆变器下的离散率变化满足一致性条件的时刻的数据。

映射关系模型的表达式如下：

P＝f(bt,dt,rt)；

式中，P为逆变器输出功率，bt为组件板面的直接辐射值，dt为组件板面的散射辐射值，rt为组件板面的反射辐射值，且组件板面POA＝bt+dt+rt，若光伏组件是双面组件，则bt同时包含组件正面和组件背面受到的直接辐射值，dt同时包含组件正面和组件背面受到的散射辐射值，rt同时包含组件正面和组件背面受到的反射辐射值。

需要说明的是，在对各个光伏组件进行跟踪角度调节时，考虑整个光伏电站归属的天气类型以及单个逆变器区域归属的天气类型。

参见图6，本发明实施例公开的一种角度修正单元的结构示意图，角度修正单元包括：

计算子单元501，用于计算当前时刻的当前组串离散率；

电站各组串离散率＝功率数据标准差/功率数据均值。

对于一个光伏电站，可以从多个维度计算离散率来反映电站整体或局部的天气情况，本实施例中的电站各组串离散率可以包括：电站离散率和逆变器离散率。

因此，计算子单元501具体可以用于：计算当前时刻的当前电站离散率和当前逆变器离散率。

具体的，基于电站各组串在每个时刻的发电功率计算的电站瞬时离散率，记为电站离散率υ_t，t表示时刻。

基于单个光伏逆变器下各组串发电功率数据计算的逆变器瞬时离散率，记为逆变器离散率υ_it，t表示时刻，i表示逆变器编号。

在实际应用中，组串离散率还可以包括：电站日离散率，电站日离散率基于全天候采集的电站各组串瞬时发电功率数据计算得到。

对比子单元502，用于将所述当前组串离散率与不同天气类型下的组串离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果；

本实施例中，不同天气类型下的组串离散率平均值可以包括：历史晴天日期中组串离散率平均值、历史多云日期中组串离散率平均值和历史阴雨日期中组串离散率平均值。

在当前组串离散率包括当前电站离散率和当前逆变器离散率时，对比子单元502具体用于：

将所述当前电站离散率与不同天气类型下的电站离散率平均值进行大小对比，以及将所述当前逆变器离散率与不同天气类型下的逆变器离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果。

本实施例中，不同天气类型下的电站离散率平均值可以包括：历史晴天日期中电站离散率平均值、历史多云日期中电站离散率平均值和历史阴雨日期中电站离散率平均值；不同天气类型下的逆变器离散率平均值可以包括：历史晴天日期中逆变器离散率平均值、历史多云日期中逆变器离散率平均值和历史阴雨日期中逆变器离散率平均值。

天气类型确定子单元503，用于将所述对比结果中，组串离散率平均值与所述当前组串离散率最接近的天气类型作为当前时刻的组串天气类型；

在当前组串离散率包括当前电站离散率和当前逆变器离散率时，天气类型确定子单元503具体用于：

将对比结果中，电站离散率平均值与所述当前电站离散率最接近的天气类型作为当前时刻的电站天气类型，以及将逆变器离散率平均值与所述当前逆变器离散率最接近的天气类型作为当前时刻的逆变器区域天气类型。

在实际应用中，天气类型可以分为辐照平稳天气类型和辐照非平稳天气类型；

其中，辐照平稳天气类型包括晴天和阴雨，辐照非平稳天气类型包括多云。

本实施例中，电站天气类型和逆变器区域天气类型均可以包括：晴天、多云和阴雨等。

角度修正子单元504，用于基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

角度修正子单元504具体可以用于：

基于所述电站天气类型、所述逆变器区域天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

在实际应用中，基于电站天气类型、逆变器区域天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，设置光伏逆变器对相应光伏跟踪支架的调整方向，比如，水平调整或垂直调整。

为了避免光伏逆变器在修正理论最优跟踪角度时出现修正过度或修正错误的情况，本发明主要针对下面两种极端情况进行实时修正。

第一种情况，采用跟踪优化控制算法计算理论最优跟踪角度所使用的当前辐射数据，对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，因此计算得到的理论最优跟踪角度相对具有较高的倾角度数，而实际光伏逆变器所在区域的天气类型，通过该区域各组串离散率判定是多云或阴雨天气类型，若组件根据较高倾角的理论最优跟踪角度进行跟踪，组件板面辐射值并不能达到最佳状态，此时，光伏逆变器控制光伏跟踪支架的跟踪角度向水平方向调整预设角度a度。

第二种情况，采用跟踪优化控制算法计算得到理论最优跟踪角度所使用的当前辐射数据，对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，因此计算得到的理论最优跟踪角度相对具有较低的倾角度数，而实际光伏逆变器所在区域的天气类型，通过该区域各组串离散率判定是晴稳天气类型，若组件根据较低倾角的理论最优跟踪角度进行跟踪，组件板面辐射值并不能达到最佳状态，此时，光伏逆变器控制光伏跟踪支架的跟踪角度向垂直方向调整预设角度a度。

因此，当组串天气类型为逆变器区域天气类型时，角度修正子单元504具体可以用于：

当所述当前辐射数据对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，且所述逆变器区域天气类型为多云或阴雨天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度。

当组串天气类型为逆变器区域天气类型时，角度修正子单元504具体可以用于：

当所述当前辐射数据对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，且所述逆变器区域天气类型为晴稳天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度。

需要特别说明的是，系统实施例中各组成部分的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种光伏组件跟踪角度的调节方法，其特征在于，应用于光伏逆变器，所述调节方法包括：

获取光伏电站的理论最优跟踪角度和所述光伏逆变器的当前实际输出功率，所述理论最优跟踪角度是采用跟踪优化控制算法对所述光伏电站的当前辐射数据计算确定的；

基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间；

如果是，则在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内；

所述在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，具体包括：

计算当前时刻的当前组串离散率；

将所述当前组串离散率与不同天气类型下的组串离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果；

将所述对比结果中，组串离散率平均值与所述当前组串离散率最接近的天气类型作为当前时刻的组串天气类型；

基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间，具体包括：

判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，以确定各个所述光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间。

3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，所述判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，具体包括：

基于所述理论最优跟踪角度和所述当前辐射数据得到所述最大组件板面辐射值对应的辐射数据，所述辐射数据包括：直接辐射值、散射辐射值和反射辐射值；

将所述辐射数据输入至预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型中，得到所述光伏逆变器的理论最优输出功率；

判断所述当前实际输出功率与所述理论最优输出功率是否一致，来确定所述当前实际输出功率是否达到了预期效果。

4.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述映射关系模型的建立过程包括：

获取第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和对应的光伏跟踪角度下组件板面辐射值的各个历史辐射数据；

基于所述历史逆变器输出功率和所述历史辐射数据，建立每个光伏逆变器对应的逆变器输出功率与组件板面辐射值的所述映射关系模型。

5.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，所述映射关系模型的表达式如下：

P＝f(bt,dt,rt)；

式中，P为所述逆变器输出功率，bt为组件板面的直接辐射值，dt为组件板面的散射辐射值，rt为组件板面的反射辐射值。

6.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，具体包括：

当所述当前辐射数据对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，且所述逆变器区域天气类型为多云或阴雨天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度。

7.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内，具体包括：

当所述当前辐射数据对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，且所述逆变器区域天气类型为晴稳天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度。

8.一种光伏组件跟踪角度的调节系统，其特征在于，应用于光伏逆变器，所述调节系统包括：

获取单元，用于获取光伏电站的理论最优跟踪角度和所述光伏逆变器的当前实际输出功率，所述理论最优跟踪角度是采用跟踪优化控制算法对所述光伏电站的当前辐射数据计算确定的；

判断单元，用于基于所述当前实际输出功率，判断所述光伏逆变器连接的各个光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间；

角度修正单元，用于在所述判断单元判断为是的情况下，在当前跟踪周期内，按照预设角度修正方案，对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内；

所述角度修正单元具体包括：

计算子单元，用于计算当前时刻的当前组串离散率；

对比子单元，用于将所述当前组串离散率与不同天气类型下的组串离散率平均值进行大小对比，得到不同天气类型下的对比结果；

天气类型确定子单元，用于将所述对比结果中，组串离散率平均值与所述当前组串离散率最接近的天气类型作为当前时刻的组串天气类型；

角度修正子单元，用于基于所述组串天气类型以及理论最优跟踪角度数值区间范围，在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度进行修正，使各个所述光伏组件修正后的跟踪角度在预设实际最优跟踪角度范围内。

9.根据权利要求8所述的调节系统，其特征在于，所述判断单元具体包括：

预期效果判断单元，用于判断在所述理论最优跟踪角度对应的最大组件板面辐射值下的所述当前实际输出功率是否达到了预期效果，以确定各个所述光伏组件在所述理论最优跟踪角度的基础上是否存在优化空间。

10.根据权利要求9所述的调节系统，其特征在于，所述预期效果判断单元具体包括：

辐射数据确定子单元，用于基于所述理论最优跟踪角度和所述当前辐射数据得到所述最大组件板面辐射值对应的辐射数据，所述辐射数据包括：直接辐射值、散射辐射值和反射辐射值；

输出功率确定子单元，用于将所述辐射数据输入至预先建立的逆变器输出功率与组件板面辐射值的映射关系模型中，得到所述光伏逆变器的理论最优输出功率；

判断子单元，用于判断所述当前实际输出功率与所述理论最优输出功率是否一致，来确定所述当前实际输出功率是否达到了预期效果。

11.根据权利要求10所述的调节系统，其特征在于，所述预期效果判断单元还包括：模型建立子单元；

所述模型建立子单元具体用于：

获取第一预设历史日期中的历史逆变器输出功率和对应的光伏跟踪角度下组件板面辐射值的各个历史辐射数据；

基于所述历史逆变器输出功率和所述历史辐射数据，建立每个光伏逆变器对应的逆变器输出功率与组件板面辐射值的所述映射关系模型。

12.根据权利要求8所述的调节系统，其特征在于，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述角度修正子单元具体用于：

当所述当前辐射数据对应的是直散比高于直散比阈值的晴稳天气类型，且所述逆变器区域天气类型为多云或阴雨天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向水平方向调整预设角度。

13.根据权利要求8所述的调节系统，其特征在于，当所述组串天气类型为逆变器区域天气类型时，所述角度修正子单元具体用于：

当所述当前辐射数据对应的是直散比低于直散比阈值的多云或阴雨天气类型，且所述逆变器区域天气类型为晴稳天气类型，则在当前跟踪周期内对所述理论最优跟踪角度向垂直方向调整预设角度。

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