基于WOA-GWO算法优化的光伏组件最佳倾角实验研究

The optimal tilt angle of PV modules significantly affects power generation performance. This study proposes a WOA-GWO hybrid optimization model to determine site-specific optimal tilt angles. Experiments in Changsha (Class IV solar resource) and Lhasa (Class I) show adjustable tilt increases daily energy yield by up to 6.65% vs. fixed annual optimum, especially under east/west orientation or clear-sky conditions.

光伏组件安装倾角是影响光伏发电系统性能的关键因素之一.针对不同地理位置及气象条件下太阳辐射量与最佳倾角间的非线性关系及多变量优化问题,利用WOA-GWO算法构建最佳倾角优化模型.以太阳能资源Ⅳ类地区长沙和Ⅰ类地区拉萨为例,通过基于气弹簧的固定可调式支架,开展不同倾角调控策略下光伏组件输出功率的实验研究.结果表明:基于WOA-GWO算法构建的最佳倾角优化模型具有更优的搜索效率和收敛速度;当采用正南朝向时,长沙晴天和晴转多云工况下,可调倾角最优日总发电量比年固定最佳倾角分别增加3.10%和4.13%,而拉萨晴天工况下的最佳日总发电量可增加6.65%;在晴天工况下,长沙以正东和正西朝向为例,其最佳可调倾角日总发电量比对应最佳固定倾角分别增加8.55%和6.13%.因此,通过模型仿真和实验研究验证最佳倾角调控策略的有效性,表明合理的倾角调控策略能有效提升光伏发电系统的输出功率,且在太阳能资源丰富地区调控策略的收益更加显著,可为光伏发电系统中的倾角调控提供新的设计思路.