[发明专利]光伏阵列辐照度测量辨识方法

摘要

本发明采取图像处理与传感器测量相结合的方案：首先将光传感器分散布置于光伏阵列之中，利用图像采集设备拍摄光伏阵列的图像；然后将图像及其同步的辐照度测量数据经过通信网络传送到光伏发电系统控制中心；光伏发电控制中心对光伏阵列运行图像进行分析处理，辨识出局部阴影是否存在，及其分布的范围；最后结合光传感器同步测量的辐照度数据，通过插值和模糊化处理技术，估计光伏阵列各个位置的辐照度。本发明不仅可以提高局部阴影分布范围和辐照度测量的准确度和速度，而且大大减少了光传感器的布置数量。

主权项

光伏阵列辐照度测量辨识方法，涉及光伏阵列、光传感器、图像采集装置、通信网络、光伏发电控制中心等主要设备，具体包括下列步骤： 步骤1，确定光伏阵列的分布范围及阵列中光伏组件的排列位置，并作标记， 步骤2，布置光传感器的安装位置，用其测量安装地点的辐照度，辐照度数据需要标记记录时刻的时间和位置，以便与采集的图像保持同步，辐照度及其采集时间和位置信息通过通信网络传送到光伏发电系统控制中心，光传感器布置方案有两种可选： a)固定布置方式：在光伏阵列的四角、四周中点、中心等典型位置安装光传感器，并配置通信网络，将辐照度及其采集时间和位置信息传递到控制中心； b)运动布置方式：在光伏阵列的四周以及光伏电池板之间设置轨道安装可移动的光传感器，让光传感器沿轨道匀速运动的同时测量其经过各点的辐照度，并配置通信网络，将辐照度及其对应的位置和时间信息传送到控制中心； 步骤3，设置图像采集装置的拍摄位置，图像采集装置拍摄光伏阵列的运行图像，并标记图像采集时刻的时间和位置，以便与辐照度测量数据保持同步，图像及其拍摄时间和位置信息通过通信网络传送到光伏发电系统控制中心；图像采集装置的拍摄位置三种方案可供选择： c)固定不变：图像采集装置的安装位置保持固定不变，确保其能够拍摄到完整的光伏阵列图像； d)两个位置轮换：考虑到固定安装的图像采集装置为了获取较好的拍摄效果，可能人为地引入局部阴影，因此可以在东西两个方位设置2个图像采集装置安装点，上午在西边方位进行图像采集，下午则转换到东边方位进行图像采集，从而避免图像采集装置的阴影出现在光伏阵列上； e)随太阳变动；为了获得理想的光伏阵列图像效果，降低图像处理难度，提高局部阴影辨识精度，可以考虑图像采集装置随太阳的东升日落不断改变位置； 步骤4，光伏发电系统控制中心对光伏阵列的图像进行分析，辨识局部阴影的分布范围和均匀程度，可以采取下述措施： f)根据光伏组件边框图像的灰度值来估算整块光伏电池板(以边框颜色为背景时)的灰度值分布，可以采用插值技术和模 糊化技术，以此消除边框与电池颜色不同引入的灰度值差异； g)统计光伏阵列中所有光伏电池板的灰度值的均方差，若均方差小于阈值，则认为不存在局部阴影，即辐照度的分布均匀；反之，则选取灰度值较大(例如前10%)的光伏电池作为无阴影区域，剩余部分光伏电池作为阴影区域； h)若局部阴影范围内灰度值的均方差较小，则认为局部阴影处的光辐照度是均匀的；否则，则认为局部阴影处的辐照度是不均匀的； 步骤5，根据图像拍摄时光传感器采集的光伏阵列的辐照度数据，对照局部阴影辨识结果，拟合出光伏阵列各个位置的辐照度数据，拟合方法如下： i)若图像分析结果判断光伏阵列不存在局部阴影，则整个光伏阵列的辐照度取所有光传感器测量值的平均； j)若图像分析结果判断存在局部阴影且局部阴影较均匀时，阴影区域的辐照度水平取该区域内所有光传感器测量值(同步测量为佳，异步测量应当注意间隔时间不宜过大)的平均值，非阴影区域的辐照度则取该区域内所有光传感器测量值的平均值； k)若图像分析结果判断存在局部阴影且局部阴影分布不均匀时，则根据图像灰度值与辐照度的正相关关系，利用光传感器的测量数据来推算局部阴影区域各个光伏电池的辐照度值。