天津大学;天津理工大学孔祥玉获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学;天津理工大学申请的专利一种海上漂浮式光伏发电系统的MPPT控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120030026B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510115855.7,技术领域涉及:G06F16/23;该发明授权一种海上漂浮式光伏发电系统的MPPT控制方法是由孔祥玉;金辉;练继建;姚烨;高爽设计研发完成,并于2025-01-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种海上漂浮式光伏发电系统的MPPT控制方法在说明书摘要公布了:一种海上漂浮式光伏发电系统的MPPT控制方法,包括如下步骤:利用海上漂浮式光伏阵列最大功率点的时变周期性,建立动态更新的海上漂浮式光伏发电系统最大功率点历史最优数据库;利用最大功率点历史最优数据库与支持向量机法优化生物启发算法种群初始分布,并改进生物启发算法在迭代过程中的不良个体的淘汰机制;将改进后的生物启发算法与传统MPPT技术相结合,提出一种混合改进MPPT控制方法;分别以改进布谷鸟与变步长扰动观察法、改进灰狼算法与变步长电导增量法为例进行混合改进,并结合某海域的实际工程数据,对所提控制技术方法进行进一步说明;本发明可保证海上漂浮式光伏阵列在多种海况下,满足最大功率追踪速度与精度的要求。
本发明授权一种海上漂浮式光伏发电系统的MPPT控制方法在权利要求书中公布了:1.一种海上漂浮式光伏发电系统的MPPT控制方法,其特征在于它包括如下步骤: 1利用确定海域内的海水在多种时间尺度下的运动、海上漂浮式光伏阵列最大功率点的时变周期性,通过建立动态更新的海上漂浮式光伏阵列最大功率点历史最优数据库dGMPPi,VGMPPi,PGMPPi,ti,缩小传统生物启发算法的种群初始分布范围,其中dGMPPi为历史时刻ti对应的历史最优占空比,VGMPPi为历史时刻ti对应的历史最优电压,PGMPPi为历史时刻ti对应的历史最大功率; 2利用步骤1提供的动态更新的最大功率点历史最优数据库,并基于概率统计学与支持向量机法,优化传统生物启发算法的n个种群个体在0时刻的初始分布位置即初始占空比d10~dn0,降低最大功率追踪前期的功率波动与追踪时间,具体包括以下步骤: 2‑1通过提取步骤1得到的最大功率点历史最优数据库dGMPPi,VGMPPi,PGMPPi,ti中历史时刻ti对应的历史最优占空比dGMPPi,利用支持向量机法对该时刻的历史最优占空比dGMPPi数组进行一维数据的分类,无需对支持向量机模型预先进行训练,支持向量机进行分区工作时只需找到历史时刻ti对应的历史最优占空比dGMPPi相邻数据的最大间隔,并以相邻数据的平均值作为划分区域的依据即可;利用支持向量机法将历史时刻ti对应的历史最优占空比dGMPPi按照数值的大小分成z个分区,分别记作:[d0,d1],[d1,d2]…[dz‑1,dz]; 2‑2统计步骤2‑1中得到的z个分区[d0,d1],[d1,d2]…[dz‑1,dz]中历史最优占空比dGMPPi的数量N1~Nz,并基于得到的各分区历史最优占空比数量N1~Nz计算历史最优占空比dGMPPi在j区间[dj‑1,dj]内的概率分布率Fj;依据区间的概率分布率Fj决定在生物启发算法初始时刻j区间内随机分布种群的数量Dj,如式1所示: 在公式1中,n为算法种群数量;θc为区间[0,1]上的常数; 考虑到实际运行过程中最大功率点的对应的占空比可能出现在历史最优占空比dGMPPi最小值与最大值范围之外,即mindGMPPi~maxdGMPPi之外,因而并不是种群中所有个体都由历史最优数据库确定初始位置,仅有总数为nθc的个体由式1确定位置;剩余的个体数量为n1‑θc,随机分布在区域[0,mindGMPPi]和[maxdGMPPi,duplimit]中,完成实现生物启发算法种群的初始分布,即得到n个种群个体在0时刻的初始分布位置,即初始占空比d10~dn0; 3从淘汰概率与不良个体淘汰后新种群个体的产生机制角度改进生物启发算法迭代过程中不良个体的淘汰机制,提升最大功率追踪中期的收敛速度; 4在步骤1、2与3的基础上,利用变步长MPPT算法,提升最大功率追踪的追踪速度与精度,并在检测因环境发生变化而引起的功率波动后,重启改进生物启发算法,从而保证海上漂浮式光伏阵列始终快速其准确运行在理论最大功率点附近,即:利用步骤3中的改进生物启发算法对种群进行迭代,并在种群每次迭代后,比较种群中的第i个体dit对应的功率值Ppvdit与迭代过程中最优个体dbest对应的功率值Pmax的差异;当∣Ppvdit‑Pmax∣均不大于阈值ε时,记录迭代结束时的最新最大功率点dGMPPnew,VGMPPnew,PGMPPnew,tnew,并将其存储入步骤1的在线数据库中,并以此时新纪录的dGMPPnew,VGMPPnew,PGMPPnew,tnew作为变步长扰动观察或电导增量法的初始位置进行最大功率追踪;在使用变步长扰动观察或电导增量法追踪时,当t时刻检测到此时输出功率值PpvVt与新记录的最大功率PGMPPi的差异大于设定比例θ,说明此刻外界环境发生变化且导致最大功率点变化,此时回到步骤2重启改进生物启发算法。
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