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光伏发电技术
★ 5.0
基于改进差分进化与选择性扰动的光伏模型参数辨识
Parameter Identification of Photovoltaic Models Using an Improved Differential Evolution With Selective Perturbation
| 作者 | Zhenghao Song · Chongle Ren · Zhenyu Meng |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏模型 参数识别 改进差分进化算法 选择性扰动 种群多样性 |
语言:
中文摘要
光伏(PV)模型的合适参数设置对于准确预测实际光伏电池在各种条件下的电流 - 电压(I - V)特性起着至关重要的作用。然而,由于参数具有多峰性和非线性,其识别工作颇具挑战性。为此,我们提出一种基于选择性扰动的改进差分进化算法(SPIDE)来解决光伏模型的参数识别问题。本文的创新点可总结如下:首先,提出了一种基于种群中心的变异策略,用于扰动陷入停滞的个体。其次,提出了一种新的参数自适应技术,该技术根据进化的不同阶段,基于小波基函数和柯西分布生成缩放因子 $F$。第三,将基于 t 分布概率密度函数的扰动机制引入交叉操作,旨在增强种群多样性。光伏模型和通用测试平台的实验结果均证明了我们的 SPIDE 算法的优越性。
English Abstract
Appropriate parameter settings of the photovoltaic (PV) model play a crucial role in accurately predicting the I-V behavior of actual PV cells under various conditions. However, the identification of parameters is challenging owing to their multimodality and nonlinearity. To this end, we propose an improved differential evolution algorithm based on selective perturbation (SPIDE) to solve the parameter identification problem of PV models. The innovations of the article can be summarized as follows: First, a population center-based mutation strategy is proposed to perturb stagnant individuals. Second, a new parameter adaptation technique is proposed, in which the scale factor F is generated based on the wavelet basis function and Cauchy distribution according to different stages of evolution. Third, a perturbation mechanism based on the t-distribution probability density function is incorporated into the crossover operation, aiming to enhance population diversity. Experimental results of both PV models and the universal test-bed demonstrate the superiority of our SPIDE algorithm.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项基于改进差分进化算法的光伏模型参数辨识技术具有重要的应用价值。准确的光伏模型参数是我们开发高性能逆变器、优化MPPT算法以及构建智能能源管理系统的基础。
该技术的核心价值在于解决了光伏电池I-V特性建模中的多模态和非线性难题。对于阳光电源而言,精确的参数辨识能够显著提升我们在以下几个方面的技术能力:首先,在逆变器设计阶段,更准确的光伏模型可以优化最大功率点跟踪算法,提高发电效率0.5-1%,这在大型光伏电站中将带来可观的收益提升。其次,在储能系统集成方面,精准预测光伏输出特性有助于优化充放电策略,延长储能设备寿命。第三,在数字孪生和智慧运维平台建设中,该算法可用于实时监测组件性能退化,实现预测性维护。
从技术成熟度评估,该算法属于应用基础研究阶段,其创新的选择性扰动机制和自适应参数策略展现出良好的收敛性能。但工程化应用仍面临挑战:算法的计算复杂度是否适合嵌入式系统实时运算,在不同环境条件(温度、辐照度变化)下的鲁棒性如何,以及与现有产品线的集成成本等问题需要验证。
建议阳光电源研发团队关注该技术方向,可考虑将其整合到下一代智能逆变器的固件算法库中,或应用于SaaS平台的电站性能评估模块,这将进一步巩固我们在新能源数字化领域的技术领先优势。