基于GA-PSO算法的分布式光伏最大功率跟踪系统及方法与流程

本发明涉及光伏发电，具体地指一种基于ga-pso算法(ga遗传算法与pso粒子群组合算法)的分布式光伏最大功率跟踪系统及方法。

背景技术：

1、与化石能源相适应的以集中式为主的电力系统将转化成以集中式和分布式相结合的、适合于分散式可再生能源的、以新能源为主体的新型电力系统。分布式光伏是近年来快速发展的新能源形式，它具有清洁、环保、灵活等优点，越来越受到政府、企业和消费者的重视。分布式光伏电站不同于大型地面电站，分布式光伏电站一般建设在工商业企业的屋顶上，场地极易存在局部阴影或光照强度不均匀问题。均匀光照下，光伏组件的输出呈现单峰特性，较容易实现最大功率跟踪；但在局部遮阴下，光伏组件受光不均，光伏电池输出呈现多峰特性，不仅会造成光伏组件间的不匹配损耗，也会引起“热斑”等不利影响，需要寻求新的mppt(maximum?power?point?tracking，最大功率点跟踪)控制方法。

2、光伏是典型的非线性电源，其输出功率受光照强度、环境温度影响，因此必须实施最大功率跟踪技术，即寻找光伏运行的最大功率点，保证光伏以最大功率输出?；咀畲蠊β矢偎惴ㄈ绾愣ǖ缪狗?、扰动观察法、增量电导法等，在跟踪单峰值问题即外部条件恒定情况下，跟踪效果好，但在跟踪多峰值问题上即局部阴影条件下，基本最大功率跟踪算法跟踪到次优点，无法寻优到最大功率点。因此，局部阴影下的光伏列阵最大功率点跟踪是当前研究的重点，相关学者提出了一些改进型功率跟踪方法。但这些方法不能保证在任意情况下得到全局最大功率点，容易陷入局部最优值，需要结合分布式光伏系统架构对最大功率算法进行创新。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要提供一种基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统及方法，本发明够稳定准确追踪到不同光伏?？榈淖畲蠊β矢俚?。

2、为实现此目的，本发明所设计的一种基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：它包括光伏阵列工程等效电路模型建立?？?、分布式构架系统图构建?？?、ga-pso算法?？?、最大功率点跟踪?？?；

3、所述光伏阵列工程等效电路模型建立?？橛糜诟莶杉某≈非虻墓庹涨慷燃肮夥罅兄泄夥榧诵形露仁?，建立光伏阵列工程等效电路模型，并根据光伏阵列工程等效电路模型利用光生伏特效应，确定光伏阵列的输出功率与输出电流的关系；

4、分布式构架系统图构建?？橛糜谌范扛龉夥榇泄夥榧氖?，所有相应的光伏组串构成光伏阵列，并构建光伏组串分布式构架系统图，采用分布式架构并网方式，保证每个光伏组串可以实现最大功率跟踪；

5、ga-pso算法?？橛糜诮夥罅械氖涑龉β识ㄎ窍咝苑匠痰囊虮淞?，把不同光伏组件串的输出电流作为非线性方程的自变量，运用改进ga-pso算法迭代求解非线性方程，将光伏组串分布式构架系统中多个光伏组串的mppt控制问题，转变为多变量非线性方程的求解问题，得到总的光伏组件串输出功率函数最大值对应的输出电流；

6、最大功率点跟踪?？橛糜诟莨夥榧涑龉β屎畲笾刀杂Φ氖涑龅缌?，以通过电压闭环调节生成boost电路开关元件的pwm(pulse?width?modulation，脉宽调制)占空比，使等效负载与光伏阵列阻抗匹配，从而实现光伏系统最大功率点跟踪。

7、本发明的有益效果：

8、1、本发明采用分布式架构并网方式，与集中式并网方式相比，分布式架构可以有效降低光伏组件间的不匹配功率损耗，提高抗阴影和抗热斑能力，且每个光伏组串都带有mppt装置，相互之间独立寻优，可以有效提高光电转换效率。

9、2、改进ga-pso算法有效结合ga算法与pso算法的优点，在静态环境与动态环境下能够实现最大功率点的追踪，其追踪速度更快、跟踪精度更高，在一定程度上提高光伏系统发电效率。

10、3、改进ga-pso混合算法应用于局部阴影情况下，所述算法能够稳定准确追踪到不同光伏?？榈淖畲蠊β矢俚?，不仅节约成本、便于集中管理，而且具有更好的跟踪效果。

技术特征：

1.一种基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：它包括光伏阵列工程等效电路模型建立?？?、分布式构架系统图构建?？?、ga-pso算法?？?、最大功率点跟踪?？?；

2.根据权利要求1所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：建立光伏阵列工程等效电路模型的具体方法为：首先确定光伏阵列的规模，即构成光伏阵列的光伏电池数量，并搭建光伏列阵仿真平台；分析影响光伏阵列输出功率的因素，从而建立相应的光伏阵列工程等效电路模型。

3.根据权利要求1或2所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：所述光伏阵列工程等效电路模型为：

4.根据权利要求2所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：确定光伏阵列工程等效电路模型的输出功率与输出电流的关系的具体方法为：

5.根据权利要求4所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：当温度和光照条件改变时，需要对标准环境下光伏电池的短路电流isc、开路电压uoc、最大功率电压um和最大功率电流im，进行修正，分别得到修正后的光伏电池的短路电流isc1、开路电压uoc1、最大功率电压um1和最大功率电流im1，将修正后的光伏电池的短路电流isc1、开路电压uoc1、最大功率电压um1和最大功率电流im1替换原来的标准环境下光伏电池的短路电流isc、开路电压uoc、最大功率电压um和最大功率电流im，代入公式1.3～1.7计算，确定当前环境条件下的光伏阵列的输出功率与输出电流的关系；

6.根据权利要求1所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：所述分布式构架系统图构建?？樯杓泼扛龉夥榇泄夥榧氖康木咛宸椒ㄎ?/p>

7.根据权利要求6所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：实现光伏系统最大功率点跟踪的具体方法为：

9.根据权利要求8所述的基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，其特征在于：所述ga-pso方程为：

10.一种基于ga-pso算法的分布式光伏最大功率跟踪方法，其特征在于：它包括如下步骤；

技术总结
本发明公开了一种基于GA?PSO算法的分布式光伏最大功率跟踪系统，它的光伏阵列工程等效电路模型建立?？橛糜诮⒐夥罅泄こ痰刃У缏纺Ｐ?，确定光伏阵列的输出功率与输出电流的关系；分布式构架系统图构建?？橛糜诠菇ü夥榇植际焦辜芟低惩?，采用分布式架构并网方式，保证每个光伏组串可以实现最大功率跟踪；GA?PSO算法?？橛糜谠擞酶慕鳪A?PSO算法迭代求解非线性方程得到总的光伏组件串输出功率函数最大值对应的输出电流；最大功率点跟踪?？橛糜谑迪止夥低匙畲蠊β实愀?。本发明够稳定准确追踪到不同光伏?？榈淖畲蠊β矢俚?。

技术研发人员：张云龙,康慨,阎瑞敏,李启宏,唐畅,?？?施念,缪翼军,曹传胜,龚琦,董翰林
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>湖北省电力规划设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24