[发明专利]面向光伏发电的地基云图云层跟踪及预警方法

说明书

本发明公开了一种面向光伏发电功率短期预报的地基云图云层跟踪及预警方法，包括云层图像预处理，识别太阳圆心，划定设立一、二级圆形警戒区域，计算每个云层像素点的运动信息，判断是否进入警戒区域，通过计算云层像素点的向心距离来判断每个云层到达太阳区域的时间。本方法能够较好的对地基云图的云层进行跟踪、运动信息分析和预警，稳定性高，为面向光伏发电过程的功率短期预报提供了较好的思路和方法。

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种面向光伏发电的地基云图云层跟踪及预警方法。

背景技术

太阳能作为一种新兴的可再生能源，具有清洁、环保等巨大优势，因此得到了广泛的推广和应用。太阳能光伏发电是一种直接暴露在太阳光下产生电能的发电装置，由于结构简单、便于安装运输等特点，光伏利用成为太阳能开发利用中最重要的应用形式。

光伏发电装置的输出功率主要受到云层覆盖的影响。当云层遮蔽太阳时，输出功率骤然降低；云层离开太阳范围时，输出功率重新回升。由于云层的运动导致输出功率来回产生波谷和波峰，给电网系统带来了很大的震荡和冲击，这种间歇性和波动性对电网和用电设备在安全性造成了一定的威胁，因此对于云层的运动分析和预警至关重要。

由于云的种类多样、不定向性等特点，并且受到风力因素影响，在运动过程中甚至可能发生消散、重组等情况，因此对于实际复杂情况下云层运动的分析成为云层运动跟踪领域的一个技术性难题。

申请号为201210352973.2的中国发明专利文献“一种面向光伏功率预测的云团运动预估方法”公开了一种通过云图图像预处理、检测标注云团、提取云团质心，来预估云团运动的方法。该方法能实现对大块云团运动的预估，从而对光伏电站的短期时间进行功率的预测。

申请号为201510213228.3的中国发明专利文献“一种基于地基云图的云团移动预测方法”公开了一种对云团区域图像依次进行云团匹配、移动预测和面积校正的方法，基于云团计算位移矢量和云团面积伸缩系数来预估云团的运动趋势，预测光伏发电站的短期功率。

云属于柔性物体，实际情况其形状易受到风力等因素的影响而发生形变，导致上述预估方法的准确性大大降低。

发明内容

针对现有技术的不足和云层运动时可能发生消散、重组等情况，本发明公开了面向光伏发电的地基云图云层跟踪及预警方法，该方法能够实现对于云层的跟踪、运动分析，并且结合实际太阳的位置，发出预警信息，具有高稳定性和预测精度高等优点。

一种面向光伏发电的地基云图云层跟踪及预警方法，包括如下步骤：

(1)针对采集的当前帧云层图像进行预处理，确定太阳圆心；

(2)以太阳圆心为中心划定设立一级警戒区域、二级警戒区域，一级警戒区域是大范围区域，二级警戒区域是小范围区域(靠近太阳区域)；

(3)计算云层的运动信息，得到云层像素点、云层像素点的运动方向和运动速度；

(4)对得到云层像素点，判断云层像素点是否进入一级警戒区域，若进入一级警戒区域，计算一级警戒区域内的每一个云层像素点Q的向心距离D；若未进入一级警戒区域，则表明云层暂时远离太阳，不发出警报；

(5)统计满足条件D＞T₂的云层像素点的集合M，其中T₂为预设的阈值；

(6)针对云层像素点的集合M，标记云层团个数，并统计每个云层团内的云层像素点个数N；