一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法与流程

本发明主要涉及光伏发电，尤其是涉及一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法。

背景技术：

1、在太阳能利用中，光伏发电是由电池板组件将太阳辐射能转换成电能。平单轴光伏支架是一种先进的太阳能光伏板安装系统，主要由支架结构、转动机构和控制系统组成，以跟踪角度算法自动调整光伏板的角度，确保组件在东西方向上与太阳光线成直角，最大限度地吸收太阳能。单平轴支架的跟踪角度算法主要包括时控算法和逆跟踪算法。

2、时控算法是按照时间推导当前太阳高度角和方位角，从而将此两种角度转化为支架在东西向的跟踪角度，实现电池板组件的跟踪控制；逆跟踪算法是根据支架排布情况，按照理论计算跟踪角度，以规避前后排组件产生的阴影遮挡。这两种算法都存在一定的问题会导致跟踪角度出现偏差；其中，时控算法仅推导理论太阳位置，未引入太阳辐照信息及大气温湿度信息，实际项目中可能会出现因气象因素影响导致的跟踪角度偏差；逆跟踪算法通过计算组件宽度及间距，可以在一定程度上规避阴影遮挡，但实际项目中出现的地形高低落差等因素依旧会导致跟踪角度偏差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题

2、提供一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，解决现有的平单轴光伏支架跟踪算法计算的跟踪角度与平单轴光伏支架实际需要调整的角度存在偏差，从而影响太阳光伏发电量的问题。

3、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案

4、一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，包括：

5、对平单轴光伏支架角度进行第一次调节；

6、设置调节偏转角uk，根据平单轴光伏支架第一次角度调节结果和所述调节偏转角uk确定平单轴光伏支架第二次调节的角度范围[u1,u2]；在所述角度调节范围[u1,u2]内采用遗传算法计算平单轴光伏支架第二次调节的角度；

7、按照计算出的第二次调节偏转角度对平单轴光伏支架的角度进行调节。

8、进一步的，所述在角度调节范围[u1,u2]内采用遗传算法计算平单轴光伏支架第二次调节的角度包括：

9、步骤1、基于光伏阵列中的平单轴光伏支架数m生成初代种群；

10、步骤2、按照平单轴光伏支架第二次调节的角度范围[u1,u2]为初代种群中每个个体随机生成染色体，并对染色体进行编码；

11、步骤3、对染色体进行解码，按照解码后的角度值进行平单轴光伏支架角度调节；

12、步骤4、将经过步骤3中角度调节后的平单轴光伏支架按照发电量由高到低进行排序，选取nt个发电量高的平单轴光伏支架；

13、步骤5、对所述nt个发电量高的平单轴光伏支架进行交叉操作，交叉概率为pc，交叉位置点为ct；

14、步骤6、完成初次迭代，遗传代数t＝t+1；

15、步骤7、满足迭代终止条件后，输出最优种群个体，对染色体进行解码，获得平单轴光伏支架第二次调节的角度。

16、进一步的，所述u1和u2的确定方法为：u1＝u0-uk，u2＝u0+uk；其中，u0为对平单轴光伏支架角度进行第一次调节后的角度值。

17、进一步的，步骤2所述对染色体进行编码具体包括：对染色体进行二进制编码，其中染色体长度为16位，染色体前8位代表角度值小数点前2位数字，其中前4位表示十位，后4位表示个位，染色体后8位代表角度值小数点后2位数字，其中前4位表示十位，后4位表示个位。

18、进一步的，步骤4所述nt个最优个体的计算方法为：t为遗传代数。

19、进一步的，步骤5中所述交叉位置点ct计算公式为：ct＝4t，t为遗传代数。

20、进一步的，步骤7中所述迭代终止条件具体包括：设置最大迭代次数t，当遗传算法满足最大迭代次数后，输出迭代结果。

21、进一步的，所述uk的取值为[1,10]。

22、进一步的，所述对平单轴光伏支架角度进行第一次调节中，采用逆跟踪算法或时控算法对平单轴光伏支架角度进行第一次调节。

23、本发明的有益效果

24、本发明在常规计算方法计算户的跟踪角度的基础上利用遗传算法进一步的进行跟踪角度寻优，寻找最优角度，能够有效地避免控制算法因气象导致的光线折射和实际地形高低差所导致的角度偏差，确保组件与太阳光的角度能够始终保持在使光伏组件太阳光伏发电量最大的位置。

25、在每次迭代前对所有支架目前的角度值按照支架当前角度所对应的发电量的高低进行排序，排序完成后，以截断的方式选取最优个体，选出最优个体后，将最优个体的交叉点前部分染色体保留，交叉点后部分染色体进行交叉操作，产生新的个体完成迭代，支架最终会收敛到计算出来的最优角度。

技术特征：

1.一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权要求1所述的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，所述在角度调节范围[u1,u2]内采用遗传算法计算平单轴光伏支架第二次调节的角度包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，所述u1和u2的确定方法为：u1＝u0-uk，u2＝u0+uk；其中，u0为对平单轴光伏支架角度进行第一次调节后的角度值。

4.根据权利要求2的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，步骤2所述对染色体进行编码具体包括：对染色体进行二进制编码，其中染色体长度为16位，染色体前8位代表角度值小数点前2位数字，其中前4位表示十位，后4位表示个位，染色体后8位代表角度值小数点后2位数字，其中前4位表示十位，后4位表示个位。

5.根据权利要求4的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，步骤4所述nt个最优个体的计算方法为：t为遗传代数。

6.根据权利要求4的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，步骤5中所述交叉位置点ct计算公式为：ct＝4t，t为遗传代数。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，步骤7中所述迭代终止条件具体包括：设置最大迭代次数t，当遗传算法满足最大迭代次数后，输出迭代结果。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，所述调节偏转角uk的取值为[1,10]。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，其特征在于，所述对平单轴光伏支架角度进行第一次调节中，采用逆跟踪算法或时控算法对平单轴光伏支架角度进行第一次调节。

技术总结
本发明主要涉及光伏发电技术领域，为了解决现有的跟踪算法计算的跟踪角度与平单轴光伏支架实际需要调整的角度存在偏差，从而影响太阳光伏发电量的问题，本发明提供一种基于遗传算法的平单轴光伏支架跟踪角度优化方法，在常规角度跟踪算法的基础上利用遗传算法进一步的进行跟踪角度寻优，能够进一步的提高平单轴光伏支架跟踪角度调节的准确性，提升光伏组件的发电量。

技术研发人员：侯彦硕,周伟,王睿,李少阶,何泽海,刘洪飞
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17