本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，更具體地說，本發(fā)明涉及一種光伏陣列最佳傾角的布置方法。

背景技術(shù)：

1、在沙塵暴天氣條件下，強風(fēng)攜帶大量的沙粒和塵埃以高速度移動，對光伏陣列中的光伏板造成嚴重的物理損害。這種極端的天氣條件會導(dǎo)致風(fēng)沙直接沖擊光伏板表面，使光伏板表面出現(xiàn)劃痕和沉積污染物，減少了光伏板的使用壽命；同時，飛揚的沙塵顆粒還會遮擋光伏板上的活性區(qū)域，當(dāng)光伏板被沙塵覆蓋時，即使是薄薄的一層灰塵，也會極大地削弱入射光線的能量，顯著降低其光的透過率，進而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率大幅下降，直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體性能表現(xiàn)。

2、為了解決上述問題，現(xiàn)提供一種技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，是通過收集到的風(fēng)速、沙塵顆粒的速度、風(fēng)向以及沙塵的濃度數(shù)據(jù)，建立最佳傾角數(shù)學(xué)模型，計算出最佳傾角，中央控制系統(tǒng)根據(jù)最佳傾角布置光伏陣列的光伏板的傾角，降低風(fēng)沙沖擊光伏板而造成物理損害的風(fēng)險，延長光伏板使用壽命，同時可有效減少覆蓋在光伏板表面的沙塵顆粒，避免沙塵遮擋光伏板活性區(qū)域，降低沙塵對光透過率的影響，保證光電轉(zhuǎn)換效率，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，包括如下步驟：

4、步驟s1，實時收集風(fēng)速、風(fēng)沙顆粒速度、風(fēng)向和沙塵濃度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制系統(tǒng)；

5、步驟s2，通過分析收集到的數(shù)據(jù)，計算出在不同風(fēng)速和風(fēng)向條件下的最佳傾角，為確保光伏陣列在沙塵暴天氣條件下的最佳性能，建立最佳傾角數(shù)學(xué)模型，從而計算出最佳傾角，有效減小風(fēng)沙對光伏板的直接沖擊，延長光伏板的使用壽命，所述最佳傾角有效減少覆蓋在所述光伏板表面上的沙塵顆粒，從而最大化光照的接收，保證光電轉(zhuǎn)換的效率，所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型的公式為：

6、，

7、式中：為光伏板相對于水平面的最佳傾角，為風(fēng)速，為風(fēng)向角，為沙塵顆粒的速度，為沙塵沉積系數(shù)，表示沙塵在光伏板表面沉積的速率，為光伏板的高度，為光伏板表面的光滑度，為沙塵對光伏板光照接收率的影響程度，為光伏板表面沙塵顆粒的濃度；

8、步驟s3，中央控制系統(tǒng)根據(jù)計算出的最佳傾角布置光伏陣列中光伏板的傾斜角度。

9、作為本發(fā)明進一步方案，實時收集風(fēng)速、風(fēng)沙顆粒速度、風(fēng)向和沙塵濃度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制系統(tǒng)，包括以下具體內(nèi)容：

10、通過風(fēng)速計實時測量風(fēng)的速度，通過旋轉(zhuǎn)葉片精確記錄風(fēng)速變化，通過沙塵顆粒測速儀實時測量沙塵顆粒的速度，風(fēng)向儀采用多點檢測技術(shù)，能夠捕捉風(fēng)向的變化，沙塵濃度傳感器實時監(jiān)測沙塵濃度，分析其粒徑分布和濃度變化，這些傳感器均具備防水和防塵特性，并且能夠適應(yīng)廣泛的溫度范圍，保證了即使在惡劣環(huán)境下也能保持穩(wěn)定工作狀態(tài)，當(dāng)每個傳感器節(jié)點完成對其所在位置環(huán)境狀況的及時采樣后，便會按照預(yù)設(shè)的頻率自動打包整理成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)包通過內(nèi)置無線發(fā)送至中央控制系統(tǒng)，由于實際應(yīng)用場景中往往存在大量噪聲干擾或者偶爾出現(xiàn)個別傳感器故障的情況，中央控制系統(tǒng)引入了異常檢測算法，可以快速識別出哪些明顯偏離正常值范圍的數(shù)據(jù)點并將其標(biāo)記供人工審核，考慮網(wǎng)絡(luò)安全的重要性，無線發(fā)送過程中采用了加密傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)不被非法竊取，中央控制系統(tǒng)還設(shè)置了嚴格的訪問權(quán)限管理制度，只有經(jīng)過身份驗證的授權(quán)用戶才能登錄系統(tǒng)查看詳細資料。

11、作為本發(fā)明進一步方案，中央控制系統(tǒng)根據(jù)計算出的最佳傾角布置光伏陣列中光伏板的傾斜角度，包括以下具體內(nèi)容：

12、根據(jù)最佳傾角數(shù)學(xué)模型計算出的最佳傾角，中央控制系統(tǒng)布置光伏陣列中光伏板的傾斜角度，以最小化風(fēng)沙的沖擊，并最大化光照的接收，此外，該中央控制系統(tǒng)還包括反饋控制機制，能夠在光伏板運行過程中實時監(jiān)測其性能，如果發(fā)現(xiàn)實際發(fā)電效率低于預(yù)設(shè)的發(fā)電功率閾值，中央控制系統(tǒng)將自動重新評估環(huán)境數(shù)據(jù)并調(diào)整傾角，從而確保光伏陣列始終以最優(yōu)狀態(tài)運行。

13、作為本發(fā)明進一步方案，所述中央控制系統(tǒng)引入異常檢測算法，包括以下具體內(nèi)容：

14、所述中央控制系統(tǒng)引入異常檢測算法，建立異常檢測模型，用于識別所述傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)中明顯偏離正常值范圍的數(shù)據(jù)點并將其標(biāo)記出供人工審核，所述異常檢測模型的公式為：，

15、式中：為第個傳感器的數(shù)據(jù)點，為數(shù)據(jù)點的標(biāo)準(zhǔn)分數(shù)，為數(shù)據(jù)點的均值，反映數(shù)據(jù)的中心趨勢，滿足，其中，為數(shù)據(jù)點的總數(shù)，為數(shù)據(jù)點的標(biāo)準(zhǔn)差，表示數(shù)據(jù)的離散程度，滿足，預(yù)設(shè)一個閾值，若，則數(shù)據(jù)點被視為異常值，標(biāo)記為1，若，則數(shù)據(jù)點被視為正常值，標(biāo)記為0，具體公式為：。

16、作為本發(fā)明進一步方案，考慮網(wǎng)絡(luò)安全的重要性，無線發(fā)送過程中采用了加密傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)不被非法竊取，包括以下具體內(nèi)容：

17、在無線發(fā)送過程中，為了確保數(shù)據(jù)的安全性，采用了傳輸層安全協(xié)議，所述協(xié)議提供了強大的加密、身份認證和數(shù)據(jù)完整性驗證功能，首先通過非對稱加密在建立連接時交換密鑰，確保雙方身份的合法性，防止中間人攻擊；接著，雙方使用對稱加密進行數(shù)據(jù)傳輸，以提高效率，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，所述協(xié)議還利用消息認證碼確保數(shù)據(jù)的完整性，能夠檢測到任何未授權(quán)的篡改行為。

18、作為本發(fā)明進一步方案，中央控制系統(tǒng)設(shè)置嚴格的訪問權(quán)限管理制度，只有經(jīng)過身份驗證的授權(quán)用戶才能登錄查看詳細資料，包括以下具體內(nèi)容：

19、所述中央控制系統(tǒng)采用嚴格的訪問權(quán)限管理制度，以確保只有經(jīng)過身份驗證的授權(quán)用戶才能登錄并查看詳細資料。首先，所述中央控制系統(tǒng)實施基于角色的訪問控制，根據(jù)用戶的角色和職責(zé)分配不同的權(quán)限，確保用戶僅能訪問與其工作相關(guān)的信息，用戶在登錄時需通過多因素身份驗證，包括密碼、短信驗證碼或生物識別技術(shù)，以提高安全性。所述中央控制系統(tǒng)會記錄所有登錄活動和數(shù)據(jù)訪問記錄，并定期進行審計，以檢測潛在的安全威脅或不當(dāng)行為。此外，管理員可以根據(jù)需要動態(tài)調(diào)整用戶權(quán)限，及時撤銷不再需要訪問權(quán)限的用戶，確保系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)的保密性。

20、本發(fā)明一種光伏陣列最佳傾角的布置方法的技術(shù)效果和優(yōu)點：

21、本發(fā)明通過風(fēng)速計實時測量風(fēng)的速度，沙塵顆粒測速儀實時測量沙塵顆粒的速度，風(fēng)向儀捕捉風(fēng)向的變化，沙塵傳感器實時監(jiān)測沙塵的濃度，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，建立最佳傾角數(shù)學(xué)模型，計算出的最佳傾角能有效減小風(fēng)沙對光伏板的直接沖擊，降低風(fēng)沙對光伏板造成物理損害的風(fēng)險，延長光伏板使用壽命，同時可有效減少覆蓋在光伏板表面的沙塵顆粒，避免沙塵遮擋光伏板活性區(qū)域，降低沙塵對光透過率的影響，從而保證光電轉(zhuǎn)換效率，使光伏板傾斜角度能最大化光照的接收，進一步提高光電轉(zhuǎn)換效率，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)在沙塵暴等惡劣天氣條件下仍能保持較好的性能表現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，步驟s1，實時收集風(fēng)速、風(fēng)沙顆粒速度、風(fēng)向和沙塵濃度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制系統(tǒng)，通過風(fēng)速計實時測量風(fēng)速，通過旋轉(zhuǎn)葉片精確記錄風(fēng)速變化，通過沙塵顆粒測速儀實時測量沙塵顆粒的速度，風(fēng)向儀采用多點檢測技術(shù)，捕捉風(fēng)向的變化，沙塵濃度傳感器實時監(jiān)測沙塵濃度，分析其粒徑分布和濃度變化，當(dāng)傳感器節(jié)點完成對其所在位置環(huán)境狀況的及時采樣后，便會按照預(yù)設(shè)的頻率自動打包整理成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)包并通過內(nèi)置無線發(fā)送至中央控制系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，步驟s3，中央控制系統(tǒng)根據(jù)計算出的最佳傾角布置光伏陣列中光伏板的傾斜角度，根據(jù)所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型計算出的最佳傾角，中央控制系統(tǒng)布置光伏陣列中光伏板的傾斜角度，以最小化風(fēng)沙的沖擊，并最大化光照的接收，所述中央控制系統(tǒng)還包括反饋控制機制，在所述光伏板運行過程中實時監(jiān)測其性能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實際發(fā)電效率低于預(yù)設(shè)的發(fā)電功率閾值，所述中央控制系統(tǒng)重新評估環(huán)境數(shù)據(jù)并調(diào)整傾角，確保光伏陣列始終以最優(yōu)狀態(tài)運行。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述中央控制系統(tǒng)引入異常檢測算法，用于識別傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)中明顯偏離正常值范圍的數(shù)據(jù)點并將其標(biāo)記出供人工審核，所述異常檢測模型的公式為：，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述傳感器向中央控制系統(tǒng)無線發(fā)送數(shù)據(jù)過程中采用加密傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)不被非法竊取。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述中央控制系統(tǒng)設(shè)置嚴格的訪問權(quán)限管理制度，只有經(jīng)過身份驗證的授權(quán)用戶才能登錄查看詳細資料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型在計算所述最佳傾角時綜合考慮風(fēng)速對風(fēng)沙沖擊力的影響，通過風(fēng)速值在所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型中的作用調(diào)整所述光伏板的傾角以降低風(fēng)沙對光伏板的直接沖擊。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型在計算所述最佳傾角時依據(jù)風(fēng)向角確定風(fēng)沙來襲方向，從而調(diào)整所述光伏板的角度以更好地應(yīng)對風(fēng)沙沖擊。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型在計算所述最佳傾角時根據(jù)沙塵顆粒速度和沙塵沉積系數(shù)計算沙塵在所述光伏板的表面的沉積速率，進而確定合適的傾角以減少沙塵沉積。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，其特征在于，所述最佳傾角數(shù)學(xué)模型在計算所述最佳傾角時考慮所述光伏板的高度對風(fēng)沙沖擊和光照接收的影響，結(jié)合高度因素優(yōu)化所述光伏板的傾斜角度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種光伏陣列最佳傾角的布置方法，所述方法包括：實時收集風(fēng)速、風(fēng)沙顆粒速度、風(fēng)向和沙塵濃度數(shù)據(jù)；通過分析收集到的數(shù)據(jù)，計算出在不同風(fēng)速和風(fēng)向條件下的最佳傾角；中央控制系統(tǒng)根據(jù)計算出的所述最佳傾角布置光伏陣列中光伏板的傾斜角度，從而降低在沙塵暴環(huán)境下風(fēng)沙對光伏板造成物理損害，延長所述光伏板的使用壽命，同時減少覆蓋在所述光伏板表面的風(fēng)沙顆粒，避免沙塵遮擋所述光伏板的活性區(qū)域，從而保證光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊璽,趙煜,劉晶靚,楊婷娜,黃啟祥,鄢順才,陳皓,張晗秋,王秋銀,李朝,夏金剛
受保護的技術(shù)使用者：云南省能源研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23