CN116339394B - 一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏发电技术，揭露了一种实现倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法及装置，方法包括：根据光照强度对初始倾角及初始方位角进行周期性调整，得到调整倾角及调整方位角，利用测距算法对初始倾角及调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦倾角及调整对焦方位角；利用组合条件对调整对焦倾角及调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；通过辐射量算法根据组合角度计算目标光伏组件的辐射量，根据辐射量及风速确定目标光伏组件的光伏发电功率；利用发电量算法根据光伏发电功率计算目标光伏组件的发电量，根据发电量进行光伏发电。本发明还提出一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置。本发明可以提高光伏发电的发电效率。

Description

一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法及装置

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法及装置。

背景技术

面对全球日益加剧的能源危机，人类加快了对新能源探索的脚步。太阳能资源取之不尽用之不竭，因此将太阳能通过光伏系统转化成电能，成为了一种重要的可再生能源利用方式。但为了提高光伏发电的效率，需要对光伏组件的最佳位置进行分析，以进行光伏发电。

现有的光伏发电技术多为基于单一的特征利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能。实际应用中，光伏发电存在着多种可以影响发电效率的因素，仅考虑单一属性，可能导致对光伏发电的最佳位置的选取过于片面，从而对进行光伏发电的发电效率较低。

发明内容

本发明提供一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其主要目的在于解决进行产品推荐时的精确度较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，包括：

S1、获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角，根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角；

S2、根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角，利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角；

S3、利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；

S4、通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率，其中所述根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率，包括：

S41、获取所述目标光伏组件的组件面积及实时工作温度；

S42、利用如下的发电功率计算公式根据所述辐射量、所述风速、所述组件面积及所述实时工作温度计算所述目标光伏组件的光伏发电功率：

P＝φBFC[1-0.005(t+25)]

其中，P为所述光伏发电功率，φ为目标光伏组件的转换效率，B为所述组件面积，F为所述辐射量，C为所述风速，t为所述实时工作温度；

S5、利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，根据所述发电量进行光伏发电。

可选地，所述根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，包括：

根据预设的地面条件提取所述光照强度的辐照特征；

根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比；

根据所述直散比确定所述光照强度对应的天气类型；

利用预设的角度差及所述天气类型对所述初始倾角进行周期性调整，得到所述调整倾角。

可选地，所述根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比，包括：

获取所述辐照特征中的直射辐照及散射辐照；

利用如下的直散比计算公式根据所述直射辐照及所述散射辐照计算所述光照强度对应的直散比：

其中，a为所述直散比，Z为所述直射辐照，S为所述散射辐照，θ为太阳入射角，α为太阳天顶角，β为斜面倾斜角度，cos为余弦函数。

可选地，所述利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角，包括：

获取所述调整倾角对应的目标位置；

利用所述测距算法计算所述目标位置与预设的对焦位置之间的对焦距离；

根据所述对焦距离对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角。

可选地，所述利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度，包括：

根据所述组合条件任一选取所述调整对焦倾角为固定倾角，逐一将所述调整对焦方位角与所述固定倾角进行组合，得到第一组合角度；

根据所述组合条件任一选取所述调整对焦方位角为固定方位角，逐一将所述调整对焦倾角与所述固定方位角进行组合，得到第二组合角度；

汇集所述第一组合角度及所述第二组合角度为所述组合角度。

可选地，所述通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，包括：

通过所述辐射量算法逐一计算所述组合角度对应的逐时辐射量；

根据预设的目标时间段计算所述逐时辐射量的总辐射量；

将所述总辐射量作为所述目标光伏组件的辐射量。

可选地，所述通过所述辐射量算法逐一计算所述组合角度对应的逐时辐射量，包括：

利用预设的光学原理确定任意平面的入射率；

利用如下的系数增强公式逐一计算所述组合角度对应的光增强系数：

其中，δ_i为第i个组合角度对应的光增强系数，max为最大值函数，sin为正弦函数，cos为余弦函数，为当地经度，σ_i为第i个组合角度中的调整对焦倾角，γ_i为第i个组合角度中的调整对焦方位角，A为太阳方位角，τ为太阳赤纬角，ω为太阳时角；

通过所述辐射量算法根据所述入射率及所述光增强系数确定所述组合角度对应的逐时辐射量。

可选地，所述利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，包括：

根据预设的目标参数确定所述目标光伏组件的综合修正系数；

利用所述发电量算法根据所述综合修正系数及所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，其中，所述发电量算法为：

E＝P X K

其中，E为所述发电量，P为所述光伏发电功率，K为所述综合修正系数。

可选地，所述根据所述发电量进行光伏发电，包括：

选取所述发电量中最大发电量对应的组合角度；

按照所述组合角度中的调整对焦倾角及所述调整对焦方位角调整所述目标光伏组件的最佳组件位置；

根据所述最佳组件位置进行光伏发电。

为了解决上述问题，本发明还提供一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置，所述装置包括：

倾角对焦模块，用于获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角，根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角；

方位角对焦模块，用于根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角，利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角；

角度组合模块，用于利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；

光伏发电功率计算模块，用于通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率；

光伏发电模块，用于利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，根据所述发电量进行光伏发电。

本发明实施例通过对目标光伏组件的初始倾角及初始方位角进行调整，并对调整后的初始倾角及初始方位角进行自动对焦，从而提高倾角及方位角在光线较暗的情况下的清晰度。利用组合条件将倾角及方位角进行不同的组合，以确定最佳组合角度下的目标光伏组件的辐射量，进而根据辐射量及预设的风速确定目标光伏组件的光伏发电功率，从而可以更加准确根据光伏发电功率确定发电量，得到发电量最大对应的最佳组合角度，根据最佳组合角度调整目标光伏组件的位置，从而进行光伏发电，进而提高光伏发电的发电效率。因此本发明提出的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法及装置，可以解决进行光伏发电时的效率较低的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的调整倾角的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的确定组合角度的流程示意图；

图4为本发明一实施例提供的倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置的功能模块图；

图中，100-倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置；101-倾角对焦模块；102-方位角对焦模块；103-角度组合模块；104-光伏发电功率计算模块；105-光伏发电模块。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例提供一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法。所述倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(ContentDelivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

参照图1所示，为本发明一实施例提供的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法的流程示意图。在本实施例中，所述倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法包括：

S1、获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角，根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角；

本发明其中一个实际应用场景中，光伏组件在接收太阳辐射时，倾角和方位角是影响组件接收辐射量多少的关键因素。需要针对不同建筑的外观或屋顶形式设计组件的安装倾角。通常情况下，在北半球，光伏组件的最佳方位角为正南方向。由于日出、日落时分，太阳直射正东与正西方向，因此正东与正西方向在日出、日落时分所接受的辐射量高于正南方向。

本发明实施例中，所述初始倾角是目标光伏组件平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵中一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。所述初始方位角是目标光伏组件的垂直面与正南方向的夹角(向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度)。一般情况下，目标光伏组件朝向为正南时，目标光伏组件的发电量是最大的。其中，所述目标光伏组件包括但不限于太阳能电池件、太阳电池方阵。

详细地，可通过地面激光雷达获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角。其中，地面激光雷达是一种常用的地基平台，其获取的毫米级叶片三维点云信息，为倾角和方位角的准确提供了一种新的技术途径。

本发明实施例中，所述光照强度会根据太阳光的强弱变化，如天气状况稳定的晴天，天空遮蔽物很少，散射、反射和吸收作用较弱，太阳辐射传输过程中的衰减较少，光照强度较大，地表辐照度就较大；天气状况不稳定的阵雨天，太阳辐射传输过程中的衰减较大且伴随着变化，光照强度较小，地表辐照度就较小且伴随有波动。所述调整倾角是对初始倾角逐一进行周期性的不断调整，根据一个周期中的天气变化对初始倾角进行逐一调整，其包括多个周期性的的倾角变化，即包括多个调整倾角。

本发明实施例中，参图2所示，所述根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，包括：

S21、根据预设的地面条件提取所述光照强度的辐照特征；

S22、根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比；

S23、根据所述直散比确定所述光照强度对应的天气类型；

S24、利用预设的角度差及所述天气类型对所述初始倾角进行周期性调整，得到所述调整倾角。

详细地，当地面条件为水平面时，所述辐照特征包括直射辐照、散射辐照。当地面条件为斜面时，所述辐照特征包括直射辐照、散射辐照、地面反射辐照。直射辐照是水平表面上所接受到的太阳光垂直照射表面辐照；散射辐照是太阳光垂直照射周围很窄的环形表面散射辐照。地面反射辐照是太阳光通过地面进行反射所形成的。其中，可利用全自动太阳辐照仪提取所述光照强度对应的辐照特征。

具体地，晴天时太阳辐照以直射辐照为主，阴雨天时太阳辐照以散射辐照为主，而不同的天气类型具有不同的辐照特征，因此，需要计算所述光照强度对应的直散比，从而根据直散比确定光照强度对应的天气类型。

本发明实施例中，所述根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比，包括：

获取所述辐照特征中的直射辐照及散射辐照；

利用如下的直散比计算公式根据所述直射辐照及所述散射辐照计算所述光照强度对应的直散比：

其中，a为所述直散比，Z为所述直射辐照，S为所述散射辐照，θ为太阳入射角，α为太阳天顶角，β为斜面倾斜角度，cos为余弦函数。

详细地，所述辐照特征中包括直射辐照、散射辐照及地面反射辐照，可通过全自动太阳辐照仪中的直射辐照表接收直射辐照，散射辐照表接收散射辐照，反射辐照表接收由地面反射的辐照。

具体地，所述直散比公式中的θ、α、β只有在斜面上接收太阳辐射所存在，而在水平面上接收太阳辐射时，所述直散比公式中的θ、α、β都为0。进一步根据直散比可以确定天气类型。

进一步地，当直散比a＞1时，天气为晴天；当0.1＜a＜1时，天气为多云；当a＜0.1时，天气为阴天；当a＞0时，天气为雨天。因此，晴天、多云、阴天、雨天不同天气下的光伏组件最佳倾角出现明显差异。雨天和阴天的辐照以散射辐照为主，平坦角度可接收更多的散射辐照，雨天和阴天的最佳倾角很小。多云和晴天的辐照以直射辐照为主，需一定角度接收直射辐照，多云和晴天的最佳倾角较大。在调整初始倾角时，按照所述角度差15度以及根据天气情况对初始倾角不断进行周期性的调整，得到不同的调整倾角。

更进一步地，在得到不同的调整倾角后，为了使在天气较差的情况下，即光线非常差的情况提高测量调整倾角的准确性，需要对调整倾角进行自动对焦，从而提高光伏发电的最大量。

本发明实施例中，所述测距算法是利用测距传感器注定对被测工件平面、测量仪镜头之间的相同距离进行测量，使被测物体进行自动对焦。所述调整对焦倾角是指在对初始倾角进行调整的过程中，会存在光线较暗的情况，使调整倾角并不能对焦，需要将调整倾角进行自动对焦，从而得到所述调整对焦倾角。

本发明实施例中，所述利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角，包括：

获取所述调整倾角对应的目标位置；

利用所述测距算法计算所述目标位置与预设的对焦位置之间的对焦距离；

根据所述对焦距离对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角。

详细地，通过测距传感器获取所述调整倾角的目标位置，其中，所述目标位置是调整倾角至测距装置的距离。以及所述对焦位置是以系统成像原理为基础计算对焦位置，并采用测距装置对CMOS所在位置进行判断，利用对焦原理u^-1+v^-1＝f^-1,其中，u为物平面到镜头主平面间的距离，v为镜头主平面到像平面之间的距离，f为镜头的焦距。通过对对焦位置进行精确的计算，然后不断调整被测目标、镜头、CMOS相对位置，并使用通过各种测距传感器对距离进行测量。常用的测距对焦方法包括红外测距法和超声测距法。

具体地，计算所述目标位置与对焦位置之间的对焦距离，并根据对焦距离调整所述调整倾角，使所述调整倾角的目标位置符合预设的对焦位置，从而使所述调整倾角实现自动对焦，得到调整对焦倾角。

进一步地，倾角和方位角都是影响组件接收辐射量多少的关键因素，对倾角进行调整并自动对焦之后，得到合适的调整对焦倾角，同时也需要对方位角进行调整并自动对焦，得到合适的调整对焦方位角。

S2、根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角，利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角；

本发明实施例中，所述调整方位角为是对初始方位角逐一进行周期性的不断调整，根据一个周期中的天气变化对初始方位角进行逐一调整，其包括多个周期性的的方位角变化，即包括多个调整方位角。所述调整对焦方位角是指在对初始方位角进行调整的过程中，会存在光线较暗的情况，使调整方位角并不能对焦，需要将调整方位角进行自动对焦，从而得到所述调整对焦方位角。

详细地，所述根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角与S1中所述根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角步骤一致，在此不再赘述；所述利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角与S1中所述利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角步骤一致，在此不再赘述。

进一步地，需要对方位角和倾角进行控制变量，进而得到一个最佳的方位角和倾角的角度组合，从而使目标光伏的发电量达到最大。

S3、利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；

本发明实施例中，所述组合角度是指在控制变量的条件下对方位角和倾角进行组合。如在不同等天气条件下，设置5个方位角(正东90°，东南45°，正南0°，西南-45°，正西-90°，以及设置不同倾角(90°，75°，60°，45°，30°，15°，0°)。将不同的倾角与方位角进行组合，得到不同的组合角度。

本发明实施例中，参图3所示，所述利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度，包括：

S31、根据所述组合条件任一选取所述调整对焦倾角为固定倾角，逐一将所述调整对焦方位角与所述固定倾角进行组合，得到第一组合角度；

S32、根据所述组合条件任一选取所述调整对焦方位角为固定方位角，逐一将所述调整对焦倾角与所述固定方位角进行组合，得到第二组合角度；

S33、汇集所述第一组合角度及所述第二组合角度为所述组合角度。

详细地，所述组合条件是指控制变量条件，将调整对焦倾角与调整对焦方位角进行组合时，需要首先从调整对焦倾角中任一选取一个倾角度数为固定倾角，其次逐一将调整对焦方位角中不同方位角度数与固定倾角进行组合，可得到不同的第一组合角度。同样地，从调整对焦方位角选取一个方位角度数为固定方位角，并将不同倾角度数与固定方位角进行组合，可得到不同的第二组合角度。汇集第一组合角度及第二组合角度为组合角度。

示例性地，选取调整对焦倾角中的倾角度数为90°为固定倾角，逐一从调整对焦方位角中将90°、45°、0°、-45°、-90°与固定倾角90°进行一一组合，即倾角度数90°，方位角度数90°；倾角度数90°，方位角度数45°；倾角度数90°，方位角度数0°等，可得到不同的组合角度。

进一步地，根据组合角度中的不同调整对焦倾角与不同调整对焦方位角计算目标光伏组件的辐射量，从而确定目标光伏组件的发电量。

S4、通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率；

本发明实施例中，所述辐射量是作为表示太阳辐射强度的物理量，定义为照射到表面上一点处的面元上的辐射能通量除以该面元的面积，辐射量是决定光伏组件出力的最直接气象因素，其随机性和周期性变化使得光伏发电功率呈现出明显的间歇性和波动性。以及所述辐射量算法是指通过获取序日和时间、组合角度中的倾角和方位角、水平面直射和散射辐射量、目标光伏组件的折射系数计算太阳光入射率、直射光入射率，从而确定任意斜面的逐时辐射量。

本发明实施例中，所述通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，包括：

通过所述辐射量算法逐一计算所述组合角度对应的逐时辐射量；

根据预设的目标时间段计算所述逐时辐射量的总辐射量；

将所述总辐射量作为所述目标光伏组件的辐射量。

详细地，所述逐时辐射量包括逐时直射辐射量、逐时散射辐射量及逐时反射辐射量。通过对不同的组合角度逐一计算每种组合角度对应的逐时辐射量，从而根据预设的目标时间段将逐时辐射量按照每小时进行相加，得到总辐射量，进而将总辐射量作为目标光伏组件的辐射量，从而根据每种组合角度对应的不同辐射量确定目标光伏组件的发电量，选取发电量最大对应的组合角度，并设置此组合角度进行光伏发电。

具体地，所述通过所述辐射量算法逐一计算所述组合角度对应的逐时辐射量，包括：

利用预设的光学原理确定任意平面的入射率；

利用如下的系数增强公式逐一计算所述组合角度对应的光增强系数：

其中，δ_i为第i个组合角度对应的光增强系数，max为最大值函数，sin为正弦函数，cos为余弦函数，为当地经度，σ_i为第i个组合角度中的调整对焦倾角，γ_i为第i个组合角度中的调整对焦方位角，A为太阳方位角，τ为太阳赤纬角，ω为太阳时角；

通过所述辐射量算法根据所述入射率及所述光增强系数确定所述组合角度对应的逐时辐射量。

详细地，根据光线入射路径可以直观的表现出光的入射光、反射光和折射光波矢之间的关系，根据光学原理计算出自然光对平面任意入射角的入射率，光学中反射率是反射光除以入射光强，透射率就是透射光强除以入射光强。因此在没有吸收的情况下，两者之和应该为1，即可得到入射率。

具体地，根据所述系数增强公式中的太阳光的相关系数以及组合角度中的倾角和方位角可计算光增强系数。并且考虑到太阳位置时时在变化，选取一个小时为间隔计算出逐时辐射量，以提高计算照在目标光伏组件平面上辐射量的准确程度。

进一步地，光伏发电功率和很多气象因素有关，如太阳辐射度、温湿度、天气、风速和季节类型等，因此，不仅要考虑辐射量还要考虑风速以确定目标光伏组件的光伏发电功率。

本发明实施例中，空气相对于地面的水平运行称为风。风是一个向量，既有大小(风速)，又有方向(风向)。其中，风速是单位时间内空气质点在水平方向移动的距离。风速的增加一定程度上促进了目标光伏组件表面的空气流动，进而降低了组件表面温度，有利于提高光电转换效率，增大输出功率。同时，风速又影响了组件表面的灰尘附着情况，而灰尘的多少对效率的影响是显然的，高风速使得更多的灰尘附着在太阳能电池表面。

本发明实施例中，所述根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率，包括：

获取所述目标光伏组件的组件面积及实时工作温度；

利用如下的发电功率计算公式根据所述辐射量、所述风速、所述组件面积及所述实时工作温度计算所述目标光伏组件的光伏发电功率：

P＝φBFC[1-0.005(t+25)]

其中，P为所述光伏发电功率，φ为目标光伏组件的转换效率，B为所述组件面积，F为所述辐射量，C为所述风速，t为所述实时工作温度。

详细地，可通过温度传感器获取目标光伏组件的实时工作温度，以及通过查阅资料或实时测量工具获取目标光伏组件的组件面积。所述发电功率计算公式中转换效率是预先设置确定的，当组件面积和目标光伏组件的转换功率确定时，辐射量、风速及实时温度直接影响光伏发电功率的数值。

进一步地，根据光伏发电功率计算出逐时发电量数据，得到更加准确的发电量数据，并进一步根据发电量数据确定最佳光伏发电对应的组合角度。

S5、利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，根据所述发电量进行光伏发电。

本发明实施例中，由于在实际环境中光伏系统发电量受多种因素的影响，因此所述发电量算法是指根据实际环境中变化，考虑对影响发电量的因素，由修正系数更加准确的计算目标光伏组件的发电量。

本发明实施例中，所述利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，包括：

根据预设的目标参数确定所述目标光伏组件的综合修正系数；

利用所述发电量算法根据所述综合修正系数及所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，其中，所述发电量算法为：

E＝P X K

其中，E为所述发电量，P为所述光伏发电功率，K为所述综合修正系数。

详细地，所述目标参数包括目标光伏组件的积灰参数、太阳电池负载参数、温度参数。所述综合修正参数包括积灰修正参数、太阳电池负载修正参数、温度修正参数。其中，积灰修正参数一般取值为0.99；太阳电池负载修正参数中并网型为0.94，独立型为0.9；温度修正参数为最大输出温度系数与调养电池的温度上升调整值的比值。

进一步地，根据发电量的数值确定最佳的组合角度中调整对焦倾角与调整对焦方位角，由此对目标光伏组件的倾角与方位角进行调整，以此进行光伏发电。

本发明实施例中，所述根据所述发电量进行光伏发电，包括：

选取所述发电量中最大发电量对应的组合角度；

按照所述组合角度中的调整对焦倾角及所述调整对焦方位角调整所述目标光伏组件的最佳组件位置；

根据所述最佳组件位置进行光伏发电。

详细地，通过计算得到的发电量的最大数值确定最佳的组合角度中调整对焦倾角与调整对焦方位角，并调整目标光伏组件的倾角及方位角为组合角度中调整对焦倾角与调整对焦方位角，由此对目标光伏组件的倾角与方位角进行调整，以此进行光伏发电。

本发明实施例通过对目标光伏组件的初始倾角及初始方位角进行调整，并对调整后的初始倾角及初始方位角进行自动对焦，从而提高倾角及方位角在光线较暗的情况下的清晰度。利用组合条件将倾角及方位角进行不同的组合，以确定最佳组合角度下的目标光伏组件的辐射量，进而根据辐射量及预设的风速确定目标光伏组件的光伏发电功率，从而可以更加准确根据光伏发电功率确定发电量，得到发电量最大对应的最佳组合角度，根据最佳组合角度调整目标光伏组件的位置，从而进行光伏发电，进而提高光伏发电的发电效率。因此本发明提出的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法及装置，可以解决进行光伏发电时的效率较低的问题。

如图4所示，是本发明一实施例提供的倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置的功能模块图。

本发明所述倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置100可以包括倾角对焦模块101、方位角对焦模块102、角度组合模块103、光伏发电功率计算模块104及光伏发电模块105。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。

在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：

所述倾角对焦模块101，用于获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角，根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角；

所述方位角对焦模块102，用于根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角，利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角；

所述角度组合模块103，用于利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；

所述光伏发电功率计算模块104，用于通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率；

所述光伏发电模块105，用于利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，根据所述发电量进行光伏发电。

详细地，本发明实施例中所述倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置100中所述的各模块在使用时采用与上述图1至图3中所述的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。

本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统实施例中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角，根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角；

在得到不同的调整倾角后为了使在天气差的情况下，即光线差的情况提高测量调整倾角的准确性，对调整倾角进行自动对焦从而提高光伏发电的最大量；

所述测距算法是利用测距传感器对被测工件平面、测量仪镜头之间的距离进行测量，使被测物体进行自动对焦；所述调整对焦倾角是指在对初始倾角进行调整的过程中存在光线较暗的情况使调整倾角并不能对焦，将调整倾角进行自动对焦从而得到所述调整对焦倾角；

所述利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦得到调整对焦倾角包括：获取所述调整倾角对应的目标位置；利用所述测距算法计算所述目标位置与预设的对焦位置之间的对焦距离；根据所述对焦距离对所述调整倾角进行自动对焦得到调整对焦倾角；

通过测距传感器获取所述调整倾角的目标位置，其中，所述目标位置是调整倾角至测距装置的距离；所述对焦位置是以系统成像原理为基础计算对焦位置，并采用测距装置对CMOS所在位置进行判断，利用对焦原理u^-1+v^-1＝f^-1，其中，u为物平面到镜头主平面间的距离，v为镜头主平面到像平面之间的距离，f为镜头的焦距；通过对对焦位置进行精确的计算，然后不断调整被测目标、镜头、CMOS相对位置，并通过测距传感器对距离进行测量；

计算所述目标位置与对焦位置之间的对焦距离，并根据对焦距离调整所述调整倾角使所述调整倾角的目标位置符合预设的对焦位置从而使所述调整倾角实现自动对焦得到调整对焦倾角；

S2、根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角，利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角；

S3、利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；

S4、通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率，其中所述根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率，包括：

S41、获取所述目标光伏组件的组件面积及实时工作温度；

S42、利用如下的发电功率计算公式根据所述辐射量、所述风速、所述组件面积及所述实时工作温度计算所述目标光伏组件的光伏发电功率：

P＝φBFC[1-0.005(t+25)]

其中，P为所述光伏发电功率，φ为目标光伏组件的转换效率，B为所述组件面积，F为所述辐射量，C为所述风速，t为所述实时工作温度；

S5、利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，根据所述发电量进行光伏发电；

所述根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，包括：

根据预设的地面条件提取所述光照强度的辐照特征；

根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比；

根据所述直散比确定所述光照强度对应的天气类型；

利用预设的角度差及所述天气类型对所述初始倾角进行周期性调整，得到所述调整倾角；

所述利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，包括：根据预设的目标参数确定所述目标光伏组件的综合修正系数；利用所述发电量算法根据所述综合修正系数及所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，其中，所述发电量算法为：

E＝P×K

其中，E为所述发电量，P为所述光伏发电功率，K为所述综合修正系数；

所述发电量算法是指根据实际环境中变化，考虑影响发电量的因素，由修正系数更加准确的计算目标光伏组件的发电量；所述目标参数包括目标光伏组件的积灰参数、太阳电池负载参数、温度参数；所述综合修正系数包括积灰修正参数、太阳电池负载修正参数、温度修正参数。

2.如权利要求1所述的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其特征在于，所述根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比，包括：

获取所述辐照特征中的直射辐照及散射辐照；

利用如下的直散比计算公式根据所述直射辐照及所述散射辐照计算所述光照强度对应的直散比：

其中，a为所述直散比，Z为所述直射辐照，S为所述散射辐照，θ为太阳入射角，α为太阳天顶角，β为斜面倾斜角度，cos为余弦函数。

3.如权利要求1所述的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其特征在于，所述利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度，包括：

根据所述组合条件任一选取所述调整对焦倾角为固定倾角，逐一将所述调整对焦方位角与所述固定倾角进行组合，得到第一组合角度；

根据所述组合条件任一选取所述调整对焦方位角为固定方位角，逐一将所述调整对焦倾角与所述固定方位角进行组合，得到第二组合角度；

汇集所述第一组合角度及所述第二组合角度为所述组合角度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其特征在于，所述通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，包括：

通过所述辐射量算法逐一计算所述组合角度对应的逐时辐射量；

根据预设的目标时间段计算所述逐时辐射量的总辐射量；

将所述总辐射量作为所述目标光伏组件的辐射量。

5.如权利要求4所述的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其特征在于，所述通过所述辐射量算法逐一计算所述组合角度对应的逐时辐射量，包括：

利用预设的光学原理确定任意平面的入射率；

利用如下的系数增强公式逐一计算所述组合角度对应的光增强系数：

其中，δ_i为第i个组合角度对应的光增强系数，max为最大值函数，sin为正弦函数，cos为余弦函数，为当地经度，σ_i为第i个组合角度中的调整对焦倾角，γ_i为第i个组合角度中的调整对焦方位角，A为太阳方位角，τ为太阳赤纬角，ω为太阳时角；

通过所述辐射量算法根据所述入射率及所述光增强系数确定所述组合角度对应的逐时辐射量。

6.如权利要求1所述的倾角与方位角自动对焦的光伏发电方法，其特征在于，所述根据所述发电量进行光伏发电，包括：

选取所述发电量中最大发电量对应的组合角度；

按照所述组合角度中的调整对焦倾角及所述调整对焦方位角调整所述目标光伏组件的最佳组件位置；

根据所述最佳组件位置进行光伏发电。

7.一种倾角与方位角自动对焦的光伏发电装置，其特征在于，所述装置包括：倾角对焦模块，用于获取目标光伏组件的初始倾角及初始方位角，根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦，得到调整对焦倾角；

在得到不同的调整倾角后为了使在天气差的情况下，即光线差的情况提高测量调整倾角的准确性，对调整倾角进行自动对焦从而提高光伏发电的最大量；

所述测距算法是利用测距传感器对被测工件平面、测量仪镜头之间的距离进行测量，使被测物体进行自动对焦；所述调整对焦倾角是指在对初始倾角进行调整的过程中存在光线较暗的情况使调整倾角并不能对焦，将调整倾角进行自动对焦从而得到所述调整对焦倾角；

所述利用预设的测距算法对所述调整倾角进行自动对焦得到调整对焦倾角包括：获取所述调整倾角对应的目标位置；利用所述测距算法计算所述目标位置与预设的对焦位置之间的对焦距离；根据所述对焦距离对所述调整倾角进行自动对焦得到调整对焦倾角；

通过测距传感器获取所述调整倾角的目标位置，其中，所述目标位置是调整倾角至测距装置的距离；所述对焦位置是以系统成像原理为基础计算对焦位置，并采用测距装置对CMOS所在位置进行判断，利用对焦原理u^-1+v^-1＝f^-1，其中，u为物平面到镜头主平面间的距离，v为镜头主平面到像平面之间的距离，f为镜头的焦距；通过对对焦位置进行精确的计算，然后不断调整被测目标、镜头、CMOS相对位置，并通过测距传感器对距离进行测量；

计算所述目标位置与对焦位置之间的对焦距离，并根据对焦距离调整所述调整倾角使所述调整倾角的目标位置符合预设的对焦位置从而使所述调整倾角实现自动对焦得到调整对焦倾角；

方位角对焦模块，用于根据所述光照强度对所述初始方位角进行周期性调整，得到调整方位角，利用所述测距算法对所述调整方位角进行自动对焦，得到调整对焦方位角；

角度组合模块，用于利用预设的组合条件对所述调整对焦倾角及所述调整对焦方位角进行组合，得到组合角度；

光伏发电功率计算模块，用于通过预设的辐射量算法根据所述组合角度计算所述目标光伏组件的辐射量，根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率；

其中所述根据所述辐射量及预设的风速确定所述目标光伏组件的光伏发电功率，包括：

S41、获取所述目标光伏组件的组件面积及实时工作温度；

S42、利用如下的发电功率计算公式根据所述辐射量、所述风速、所述组件面积及所述实时工作温度计算所述目标光伏组件的光伏发电功率：

P＝φBFC[1-0.005(t+25)]

其中，P为所述光伏发电功率，φ为目标光伏组件的转换效率，B为所述组件面积，F为所述辐射量，C为所述风速，t为所述实时工作温度；

光伏发电模块，用于利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，根据所述发电量进行光伏发电；

所述根据预设的光照强度对所述初始倾角进行周期性调整，得到调整倾角，包括：

根据预设的地面条件提取所述光照强度的辐照特征；

根据所述辐照特征计算所述光照强度对应的直散比；

根据所述直散比确定所述光照强度对应的天气类型；

利用预设的角度差及所述天气类型对所述初始倾角进行周期性调整，得到所述调整倾角；

所述利用预设的发电量算法根据所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，包括：根据预设的目标参数确定所述目标光伏组件的综合修正系数；利用所述发电量算法根据所述综合修正系数及所述光伏发电功率计算所述目标光伏组件的发电量，其中，所述发电量算法为：

E＝P×K

其中，E为所述发电量，P为所述光伏发电功率，K为所述综合修正系数；

所述发电量算法是指根据实际环境中变化，考虑影响发电量的因素，由修正系数更加准确的计算目标光伏组件的发电量；所述目标参数包括目标光伏组件的积灰参数、太阳电池负载参数、温度参数；所述综合修正系数包括积灰修正参数、太阳电池负载修正参数、温度修正参数。