(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210722882.7 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 马铭遥　王泽澳　马文婷　王涵宇　 张锐　 (74)专利代理 机构 合肥和瑞知识产权代理事务 所(普通合伙) 34118 专利代理师 王挺 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02S 50/00(2014.01) H02S 50/10(2014.01) G06F 119/06(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种针对山地电站的光伏组串融合模型的 建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种针对山地电站的光伏组 串融合模型建模方法， 属于光伏组串技术领域。 该建模方法包括模型输入数据的获取、 建立太阳 辐照度转换模型、 光伏组串方位角和倾角的判 断、 建立光伏电池的双二极管等效模型， 完成山 地电站光伏组串融合模型的建立， 并利用检测得 到的实时数据， 输 出光伏组串实时I ‑V曲线， 实现 在线监测的目的。 本发明建立的山地电站的光伏 组串模型， 可 以根据光伏组串安装角度的差异， 分别计算其接收到的真实太阳辐照度， 准确地实 时模拟光伏组串的输出特征， 以达到在线监测光 伏组串运行状态以及在线故障诊断的目的， 从而 指导人工运维。 权利要求书5页 说明书12页 附图4页 CN 115034078 A 2022.09.09 CN 115034078 A 1.一种针对山地电站的光伏组串融合模型的建模方法， 该建模方法涉及的光伏组串为 山地电站中一台逆变器或汇流箱下 的任一个光伏组串， 所述光伏组串由N个结构相同的光 伏组件串联而成， 每个光伏组件由三个结构相同的光伏子串串联构成， 每个光伏子串包括 NS个光伏电池单 元和一个旁路二极管， NS个光伏电池单 元串联后与旁路二极管反并联； 其特征在于， 所述建模方法包括以下步骤： 步骤1， 模型输入数据的获取 步骤1.1， 令提取的时间范围为一年， 提取间隔为15分钟， 并设提取年份中晴朗天气为X 天， 提取山地电站该年内晴朗天气的历史环境数据， 所述历史环境数据包括历史环境温度 T1、 历史水平面散 射辐照度DH1和历史水平面直射辐照度SH1， 将提取到的96X个历史环境温度 T1的数据组成历史环境温度数据集A1、 提取到的96X个历史水平面散射辐照度DH1的数据组 成历史水平面散射辐照度 数据集B1、 提取到的96X个历史水平面直射辐照度SH1的数据组成 历史水平面直射辐照度数据集C1， 以提取时间为横坐标， 提取时间对应的历史水平面直射 辐照度SH1为纵坐标， 绘制出一条t ‑SH1太阳辐照度曲线； 步骤1.2， 与步骤1同步， 通过逆变器或汇流箱提取山地电站该年内晴朗天气的每隔15 分钟的历史发电数据， 所述历史发电数据包括历史光伏组串输出电流I 1和历史光伏组串输 出功率P1， 将提取到的96X个历史光伏组串输出电流I1的数据组成历史光伏组串输出电流 数据集F1、 提取到的96X个历史光伏组串输出功率P1的数据组成历史光伏组串输出功率数 据集F1， 以提取时间为横坐标， 提取时间对应的历史光伏组串输出电流I 1为纵坐标， 绘制出 一条t‑I1光伏组串输出电流曲线； 步骤2， 建立太阳辐照度转换模型 太阳辐照度转换模型包括光伏组串倾斜面直射辐照度模型、 光伏组串倾斜面散射辐照 度模型、 光伏组串地 面反射辐照度模型、 光伏组串倾 斜面的太阳总辐照度模型； 光伏组串倾 斜面直射辐照度模型的表达式如下： 其中， ST为光伏组串倾斜面直射辐照度， SH为光伏组串水平面直射辐照度， d为太阳高度角， 将 光伏组串所在地与地心相连所得连线对应的地表切 面记为切 面， 太阳高度角d是太阳入射 光线与切面的夹角； θ为入射角， 即太阳直射辐照度与光伏 组串法线方向的夹角， 所述法线即垂直于光伏 组 串所在的水平面的直线， 所述入射角 θ 的计算公式如下： cosθ ＝cosZsi nα +sinZcosα cos(A ‑γ) 式中， Z为光伏组串的倾角， 是光伏组串与地平线 的夹角， A为光伏组串的方位角， 是光 伏组串所在的水平面的垂直面与正南方向的夹角， γ为太阳方位角， 为太阳入射线在地平 面上的投影与正 南方向的夹角； 光伏组串倾 斜面散射辐照度模型的表达式为： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115034078 A 2其中， DT为光伏组串倾斜面散射辐照度， DH是光伏组串水平面散射辐照度， F1为环日增 亮系数， F2为水平面增亮系数， 其计算式分别为： F1＝F11+F12μ+F13θZ F2＝F21+F22μ+F23θZ 式中， F11为第一增亮系数， F12为第二增亮系数， F13为第三增亮系数， F21为第四增亮系 数， F22为第五增亮系数， F23为第六增亮系数， μ是天空亮度， θZ为天顶角， 是天顶轴与太阳光 线之间的夹角； a为太阳入射角第一系数， b为太阳入射角第二系数， 其计算式分别为： θ ＝max(0， cosθ ) b＝max(0.087， cosθZ) 光伏组串地 面反射辐照度模型的表达式如下： 其中， RT为光伏组串地 面反射辐照度， ρ 为 地面平均反射 率， 取ρ ＝0.15； 光伏组串倾 斜面的太阳总辐照度模型的表达式如下： Q＝DT+ST+RT 其中， Q为光伏组串倾 斜面的太阳总辐照度； 步骤3， 利用步骤1采集的数据判断光伏组串的方位角A和倾角Z 步骤3.1， 对步骤1得到的96X个历史水平面直射辐照度SH1进行插值处理， 具体的， 采取 线性插值方法， 插值后数据时间间隔为5分钟， 插值后对数据进行高斯二阶拟合处理， 并将 处理后得到的数据记为插值历史水平面直射辐照度SH3， 即通过线性插值处理共得到288X个 插值历史水平面 直射辐照度SH3； 以提取时间为横坐标， 以插值历 史水平面直射辐照度SH3为纵坐标， 绘制出一条t ‑SH3太 阳辐照度曲线， 在该t ‑SH3太阳辐照度曲线上， 每 一天包括288个插值历史水平面直射辐照度 SH3的数据； 步骤3.2， 对步骤1得到的96X个历史水平面散射辐照度DH1进行插值处理， 具体的， 采取 线性插值方法， 插值后数据时间间隔为5分钟， 插值后对数据进行高斯二阶拟合处理， 并将 处理后得到的数据记为插值历史水平面散 射辐照度DH3， 即通过线性插值处理共得到288X个 插值历史水平面散射辐照度DH3； 以提取时间为横坐标， 以插值历 史水平面散射辐照度DH3为纵坐标， 绘制出一条t ‑DH3太 阳辐照度曲线， 在该t ‑DH3太阳辐照度曲线上， 每 一天包括288个插值历史水平面散射辐照度 DH3的数据； 步骤3.3， 对步骤1得到的历史光伏组串输出电流数据I1进行插值处理， 具体的， 采取线 性插值方法， 插值后数据时间间隔为5分钟， 插值后对数据进行高斯二阶拟合处理， 并将处 理后得到的数据 记为插值历史光伏组串输出电流I3， 即通过线性插值处理共得到288X个插 值历史光伏组串输出电流I3， 以提取时间为横坐标， 以插值历史光伏组串输出电流I3为纵 坐标， 绘制出一条t ‑I3光伏组串输出电流曲线； 从t‑I3光伏组串输出电流曲线中提取每天的历史光伏组串输出电流I3的最大值， 将该 最大值记为历史光伏组串输出电流峰值IF， 并将该历史光伏组串输出电流峰值IF发生的时权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115034078 A 3