基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及光伏领域，尤其是涉及一种基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、光伏模拟器是一种模拟太阳能电池板的设备，主要用于光伏逆变器的研发和测试。但就目前而言，光伏阵列模拟器一般只能模拟单块光伏电池，并不是整块，因为上述参数或建模方法把所模拟的光伏电池视作均匀一致的单体，无法反映整块光伏电池存在的局部特性差异，特别是各处的温度和照度的差异。在实际当中，大规模的光伏阵列因为面积大，而天空中存在云朵，光伏阵列各处得到的照度、温度会存在差异，表现出的i-v特性曲线就不再光滑，而是会发生多极点的形变。当然，随着云朵的形状、位置的变化，差异也在变化，i-v特性曲线的形变也是在跟着变化。光伏电池的规模越大时，直流输出特性受云遮的影响就越大。

2、为了更好地验证评估光伏逆变器的最大功率追踪效能，光伏模拟器仅模拟出单极点的i-v特性曲线是远远不够的，还需要模拟出多极点i-v特性曲线，因此，如何在光伏模拟器当中建立光伏阵列云影遮罩时的模型就成了当前急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法，能够解决缺少光伏模拟器处于云影遮罩状态时的建模问题。

2、本发明还提出了一种基于光伏模拟器的云影遮罩建模系统及存储介质。

3、根据本发明的第一方面实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法，包括：

4、获取光伏模拟器配置参数，所述配置参数至少包括所述光伏模拟器所需模拟的光伏阵列中每个光伏发电单元的单元开路电压、单元短路电流、单元光照模拟参数；其中，所述光伏阵列包括多个并联的光伏组串，每个所述光伏组串包括多个串联的所述光伏发电单元；所述单元光照模拟参数根据需模拟的云影遮罩状态得到；

5、根据每个所述光伏发电单元的开路电压确定所述光伏阵列的总开路电压，其中，每个所述光伏组串的组串开路电压根据每个所述光伏组串中多个光伏发电单元的单元开路电压求和得到，所述总开路电压与多个所述光伏组串中组串开路电压最大者一致；

6、根据每个所述光伏发电单元的短路电流确定所述光伏阵列的总短路电流，其中，每个所述光伏组串的组串电流与对应所述光伏组串中多个光伏发电单元的单元短路电流最大者一致，所述总短路电流根据多个所述光伏组串对应组串电流求和得到；

7、根据每个所述光伏发电单元对应的所述单元光照模拟参数确定对应的单元电压电流转换函数；

8、利用每个所述光伏组串中每个所述光伏发电单元对应的单元电压电流转换函数确定所述光伏组串对应的组串特性曲线函数式，其中所述总短路电流用作所述组串特性曲线函数式；

9、根据多个所述光伏组串对应的所述组串特性曲线函数式得到光伏阵列伏安特性曲线；其中，所述光伏阵列伏安特性曲线的变化范围受所述总开路电压和所述总短路电流约束。

10、根据本发明实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法，至少具有如下有益效果：

11、在利用单元光照模拟参数完成对每个光伏组串的组串特性曲线函数式确定后，可以直接有效的确定出整个光伏阵列对应的光伏阵列伏安特性函数式，从而可以对光伏阵列的光伏阵列伏安特性曲线的绘制，并且，通过预先确定出总开路电压和总短路电流作为约束条件，从而可以实现对光伏阵列伏安特性曲线绘制的限制，得到实际可用的建模结果。本发明实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法充分考虑了实际应用的需求，直接利用极限思想快速确定出总短路电流和总开路电压，完成对光伏阵列伏安特性曲线的范围限定，再进一步考虑光伏阵列的光伏组串内电流一致、多个光伏组串并联下电压一致的思想，完成对组串特性曲线函数式以及光伏阵列伏安特性函数式的快速确定，最终快速得到所需的光伏阵列伏安特性曲线，完成建模。此外，因为本发明实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法实现了模型的轻量化构建，即，能够快速的完成模型构建且仅需极小的算力即可，所以使得对光伏模拟器控制器要求降到极低，可以直接使用单片机、arm等算力极低的处理器实现，可以很方便的应用到一些终端产品中，且可以直接实现离线模拟。

12、根据本发明的一些实施例，每个所述光伏组串对应的组串特性曲线函数式，由以下步骤得到：

13、基于光伏组串中每个光伏发电单元电流相等的原则，对所述光伏组串中每个所述光伏发电单元对应的单元电压电流转换函数进行叠加处理，得到组串电压电流转换函数；

14、确定所述组串电流电压转换函数的反函数，得到所述光伏组串对应的组串特性曲线函数式。

15、根据本发明的一些实施例，所述组串电压电流转换函数为：

16、vy＝f1y(iy)+f2y(iy)+f3y(iy)+……+fmy(iy)

17、式中，vy为第y串的总电压，iy为流经第y串的电流，fmy为第y串的第m个光伏发电单元的单元电压电流转换函数。

18、根据本发明的一些实施例，所述根据多个所述光伏组串对应的所述组串特性曲线函数式得到光伏阵列伏安特性曲线，包括：

19、基于光伏阵列中多个并联光伏组串电压相等的原则，对多个所述光伏组串对应的所述组串特性曲线函数式进行叠加处理，得到光伏阵列伏安特性函数式；

20、以所述总开路电压和所述总短路电流作为约束，利用所述光伏阵列伏安特性函数式得到所述光伏阵列伏安特性曲线。

21、根据本发明的一些实施例，所述光伏阵列伏安特性曲线的函数式为：

22、

23、式中，i为所述光伏阵列的阵列电流，为所述光伏阵列中第n个光伏组串对应的组串特性曲线函数式。

24、根据本发明的一些实施例，所述基于光伏模拟器的云影遮罩建模方法还包括：

25、显示所述光伏阵列伏安特性曲线。

26、根据本发明的第二方面实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模系统，包括：

27、参数获取单元，用于获取光伏模拟器配置参数，所述配置参数至少包括所述光伏模拟器所需模拟的光伏阵列中每个光伏发电单元的单元开路电压、单元短路电流、单元光照模拟参数；其中，所述光伏阵列包括多个并联的光伏组串，每个所述光伏组串包括多个串联的所述光伏发电单元；所述单元光照模拟参数根据需模拟的云影遮罩状态得到；

28、开路电路确定单元，用于根据每个所述光伏发电单元的开路电压确定所述光伏阵列的总开路电压，其中，每个所述光伏组串的组串开路电压根据每个所述光伏组串中多个光伏发电单元的单元开路电压求和得到，所述总开路电压与多个所述光伏组串中组串开路电压最大者一致；

29、短路电流确定单元，用于根据每个所述光伏发电单元的短路电流确定所述光伏阵列的总短路电流，其中，每个所述光伏组串的组串电流与对应所述光伏组串中多个光伏发电单元的单元短路电流最大者一致，所述总短路电流根据多个所述光伏组串对应组串电流求和得到；

30、转换函数确定单元，用于根据每个所述光伏发电单元对应的所述单元光照模拟参数确定对应的单元电压电流转换函数；

31、组串曲线确定单元，用于利用每个所述光伏组串中每个所述光伏发电单元对应的单元电压电流转换函数确定所述光伏组串对应的组串特性曲线函数式；

32、阵列曲线输出单元，用于根据多个所述光伏组串对应的所述组串特性曲线函数式得到光伏阵列伏安特性曲线；其中，所述光伏阵列伏安特性曲线的变化范围受所述总开路电压和所述总短路电流约束。

33、根据本发明实施例的模数转换系统，至少具有如下有益效果：

34、在利用单元光照模拟参数完成对每个光伏组串的组串特性曲线函数式确定后，可以直接有效的确定出整个光伏阵列对应的光伏阵列伏安特性函数式，从而可以对光伏阵列的光伏阵列伏安特性曲线的绘制，并且，通过预先确定出总开路电压和总短路电流作为约束条件，从而可以实现对光伏阵列伏安特性曲线绘制的限制，得到实际可用的建模结果。本发明实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模系统充分考虑了实际应用的需求，直接利用极限思想快速确定出总短路电流和总开路电压，完成对光伏阵列伏安特性曲线的范围限定，再进一步考虑光伏阵列的光伏组串内电流一致、多个光伏组串并联下电压一致的思想，完成对组串特性曲线函数式以及光伏阵列伏安特性函数式的快速确定，最终快速得到所需的光伏阵列伏安特性曲线，完成建模。此外，因为本发明实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模系统实现了模型的轻量化构建，即，能够快速的完成模型构建且仅需极小的算力即可，所以使得对光伏模拟器控制器要求降到极低，可以直接使用单片机、arm等算力极低的处理器实现，可以很方便的应用到一些终端产品中，且可以直接实现离线模拟。

35、根据本发明的一些实施例，每个所述光伏组串对应的组串特性曲线函数式，由以下步骤得到：

36、基于光伏组串中每个光伏发电单元电流相等的原则，对所述光伏组串中每个所述光伏发电单元对应的单元电压电流转换函数进行叠加处理，得到组串电压电流转换函数；

37、确定所述组串电流电压转换函数的反函数，得到所述光伏组串对应的组串特性曲线函数式。

38、根据本发明的一些实施例，所述光伏阵列伏安特性曲线由下步骤得到：

39、基于光伏阵列中多个并联光伏组串电压相等的原则，对多个所述光伏组串对应的所述组串特性曲线函数式进行叠加处理，得到所述光伏阵列伏安特性曲线。

40、根据本发明的第三方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面实施例所述的基于光伏模拟器的云影遮罩建模系统方法。由于计算机可读存储介质采用了上述实施例的基于光伏模拟器的云影遮罩建模系统方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

41、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。