本发明公开了一种基于交流组件的发电系统，涉及光伏发电技术领域，该发电系统包括：交流组件、储能电池组、电能分配器、电力网络及电力线路；其中，交流组件，用于作为分布式发电系统的最小发电单元，集成光伏组件与逆变器的一体化；储能电池组，用于存储与释放电能，实现发电供电的供需平衡；电能分配器，用于提供电能的分发、控制与保护，保证电能安全有效地分配至各个用电单位；电力网络，用于承担电能分发与传输的电能网络，将电能由发电站输送至终端用户。本发明通过搭建光伏组件与逆变器等组件一体化的交流组件，降低当前发电系统存在的扩展性低、安全隐患多等缺点，显著提高发电系统的发电与管理效率、智能化水平及使用寿命。
1.一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，该发电系统包括：交流组件、储能电池组、电能分配器、电力网络及电力线路；
其中，所述交流组件，用于作为分布式发电系统的最小发电单元，集成光伏组件与逆变器的一体化，输出客户能够直接使用的交流电，并且能够输出自身的最大功率，最大限度利用每块光伏板发电；
所述储能电池组，用于存储与释放电能，实现发电供电的供需平衡；
所述电能分配器，用于提供电能的分发、控制与保护，保证电能安全有效地分配至各个用电单位，同时提供电路保护与监控功能；
所述电力网络，用于承担电能分发与传输的电能网络，将电能由发电站输送至终端用户，并满足电能供应过程中的负荷平衡；
所述电力线路，用于提供传输载体将电能传输至用电目的地；
所述逆变器包括接口模块、切换及关断模块、功率逆变模块、电源模块、检测控制模块及通讯模块；
其中，所述接口模块，用于提供内外部连接接口，实现逆变器与区域串组及所述电力线路之间的电能传输及通信指令传输；
所述切换及关断模块，用于依据控制指令，利用串联脱开机制对区域串组及逆变器内部的开关进行切换与关断；
所述功率逆变模块，用于将太阳能电池板直流电逆变为交流电；
所述电源模块，用于提供独立的供电电源，实现正常运行工作；
所述检测控制模块，用于实时检测所述区域串组中各个区域串的电压电流信号，并结合光照气象数据进行短时电能预测，实现工况调节；
所述通讯模块，用于与云平台进行实时通讯交互，获取与更新发电现场的光照气象数据，所述光照气象数据包括光照时间、温度及光照情况；
所述检测控制模块包括区域串检测子模块、环境检测子模块、短时预测子模块及工况控制子模块；
其中，所述区域串检测子模块，用于检测所述区域串组内各个所述区域串的电压电流信号，获取所述区域串的性能及电能产生水平；
所述环境检测子模块，用于获取与记录所述云平台提供的光照气象数据，并按照时间序列将历史光照气象数据与实际发电量进行匹配关联；
所述短时预测子模块，用于利用所述电压电流信号计算发电量，再结合所述光照气象数据，利用数据分解与模型预测方式输出短时预测发电量；
所述工况控制子模块，用于依据所述短时预测发电量及逆变器控制策略对所述逆变器的工况进行动态调整与切换，实现安全控制；
所述短时预测子模块包括电能计算单元、数据分解单元、特征输入单元、模型预测单元及结果输出单元；
其中，所述电能计算单元，用于设定若干等间距的时段作为检测计算周期，依据所述区域串组的电压电流信号计算每个时间段内的发电量；
所述数据分解单元，用于利用快速傅里叶变换将前七天内的历史光照气象数据以及历史发电量数据划分为多个不同分量；
所述特征输入单元，用于将待预测时段的光照气象数据减去光照时周期分量，得到每个时间段对应的光照波动分量的数值，作为预测输入特征；
所述模型预测单元，用于基于XGBoost算法构建光照预测模型，建立光照敏感变量与光照波动分量之间的关联关系，并将所述预测输入特征输入至所述光照预测模型，输出短期内的预测光照敏感变量；
所述结果输出单元，用于将所述预测光照敏感变量与外推得到时周期变量与日周期变量相加得到最终的短时预测发电量；
所述工况控制子模块包括最大功率点跟踪单元、电压频率控制单元、负荷需求控制单元及充放电控制单元；
其中，所述最大功率点跟踪单元，用于依据所述光照气象数据及短时预测发电量寻找太阳能电池板的最佳工作点；
所述负荷需求控制单元，用于依据供需平衡调节逆变器的输出；
所述充放电控制单元，用于依据所述短时预测发电量优化与控制所述储能电池组的充电与放电策略。
2.根据权利要求1所述的一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，所述交流组件包括区域串组、逆变器、组件背板及边框辅材；
其中，所述区域串组，用于提供N个区域串，每个所述区域串之间通过开关器件保持串联连接，使得太阳能电池板的电压累加；
所述逆变器，用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，搭载串联脱开机制，避免所述区域串组在运行过程中出现遮挡现象造成的区域热斑效应，并依据光照气象数据及短时预测发电量执行工况的动态调整；
所述组件背板，用于提供太阳能电池板与组件的支撑结构；
所述边框辅材，用于固定太阳能电池板与组件内器件，提供防护。
3.根据权利要求2所述的一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，所述串联脱开机制表示在正常工作状态下，N个所述区域串保持串联同时运行，在某个所述区域串存在遮挡现象，则利用区域串脱开处理对所述区域串之间的开关进行切换，避免区域串热斑效应；
其中，当N=4时，所述区域串组包括区域串A、区域串B、区域串C及区域串D，在某个所述区域串存在遮挡现象，则利用区域串脱开处理进行所述区域串之间的开关切换，避免区域串热斑效应包括：若所述区域串A存在遮挡现象，则首先闭合开关K10，再断开开关K11将所述区域串A从所述区域串组中剔除；
若所述区域串B存在遮挡现象，则首先闭合开关K1，再断开开关K11将所述区域串B从所述区域串组中剔除；
若所述区域串B与所述区域串C同时存在遮挡现象，则首先闭合将开关K1，再闭合开关K2，然后再断开开关K11与开关K21，将所述区域串B与所述区域串C同时从所述区域串组中剔除。
4.根据权利要求3所述的一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，所述数据分解单元包括梳理子单元、电能分解子单元与气象分解子单元；
其中，所述梳理子单元，用于将历史发电量数据与历史光照气象数据按照设定时段建立发电量时间序列与光照时间序列；
所述电能分解子单元，用于将待预测时间段前七天的历史发电量数据进行快速傅里叶分解，得到时周期分量、日周期分量、光照敏感变量分量以及高频噪声分量，所述历史发电量数据的分解表达式为：；
所述气象分解子单元，用于将与所述历史发电量数据同时期的所述光照气象数据进行快速傅里叶分解，得到光照时周期分量与光照波动分量。
5.根据权利要求3所述的一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，所述储能电池组包括储能电池模块、管理协调模块及供需平衡模块；
其中，所述储能电池模块，用于提供分布式的储能电池，每个所述储能电池具备唯一的标识符号，并与所述管理协调模块建立通信连接；
所述管理协调模块，用于监控所述储能电池的运行状态，在电能供需关系及负载平衡的基础上，利用偷懒原则在所述电力网络范围内执行电源协调规划，并反馈可视化的电源信息报告；
所述供需平衡模块，用于设定当前电网系统的供需平衡需要满足的系统功率平衡目标，并判断总发电量是否满足设定目标。
6.根据权利要求5所述的一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，所述管理协调模块包括状态监控子模块、交流投标子模块、筛选择优子模块及任务协调子模块；
其中，所述状态监控子模块，用于检测所述电网系统及所述储能电池的负荷状态，在获取电能储蓄任务时，向所述储能电池下达储能指令；
所述交流投标子模块，用于接收所述储能电池反馈的储能任务请求，所有所述储能电池遵循偷懒原则，所述偷懒原则表示若所述储能电池当前处于热备用状态，则发送储能任务请求，若不处于热备用状态，则不发送；
所述筛选择优子模块，用于对请求列表内的所述储能电池进行筛选，按照性能优先的原则选择最优的所述储能电池进行电能储蓄；
所述任务协调子模块，用于对择优后的所述储能电池进行任务分配。
一种基于交流组件的发电系统
技术领域
[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是涉及一种基于交流组件的发电系统。
背景技术
[0002] 光伏（PV，太阳能光伏）组件是用于将太阳能转化为电能的设备，也称为太阳能电池板或太阳能电池组件。它们是太阳能发电系统的关键组成部分，可以安装在屋顶、太阳能电站、太阳能电池板农田或其他合适的场所。PV组件的主要功能是将太阳能辐射转化为电能，以供电力消费或储存。
[0003] PV组件通常由许多太阳能电池片组成，这些电池片通常是硅基材料制成。太阳能电池片可以通过光照将太阳能转化为直流电能。这些电池片连接在一起，并被封装在一个保护性的外壳中，以形成一个PV组件。此外，PV组件通常具有防水、防尘和抗紫外线的特性，以确保其在户外环境中的稳定运行。
[0004] 目前组件随着温度光照输出的电压电流不断变化，这种能量是不能直接使用的，那么就需要外接逆变器转换才能为用户提供可使用的电能，带来以下几个方面的问题：
[0005] 1、施工、搭配、安装、调试存在诸多不便，需要有一定技术基础电工人员进行操作，施工、安装、调试等方面存在成本高，节点多等问题，客户使用、维护等方面带来不便；
[0006] 2、目前组件不易扩展性且存在安全隐患，需要与外置逆变器匹配使用，组件之间要么串联，要么并联，串联的电压高达1000V甚至1500V，并联的电流甚至高达几百安培，一旦失效带来很大的安全风险。
[0007] 3、外置逆变器厂家较多，他们之间的通讯方式和通讯协议五花八门，不易于与光储变流器组成系统。
发明内容
[0008] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于交流组件的发电系统。
[0009] 本发明提供了一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，该发电系统包括：交流组件、储能电池组、电能分配器、电力网络及电力线路；
[0010] 其中，交流组件，用于作为分布式发电系统的最小发电单元，集成光伏组件与逆变器的一体化，输出客户能够直接使用的交流电，并且能够输出自身的最大功率，最大限度利用每块光伏板发电；
[0011] 储能电池组，用于存储与释放电能，实现发电供电的供需平衡；
[0012] 电能分配器，用于提供电能的分发、控制与保护，保证电能安全有效地分配至各个用电单位，同时提供电路保护与监控功能；
[0013] 电力网络，用于承担电能分发与传输的电能网络，将电能由发电站输送至终端用户，并满足电能供应过程中的负荷平衡；
[0014] 电力线路，用于提供传输载体将电能传输至用电目的地。
[0015] 进一步的，交流组件包括区域串组、逆变器、组件背板及边框辅材；
[0016] 其中，区域串组，用于提供N个区域串，每个区域串之间通过开关器件保持串联连接，使得太阳能电池板的电压累加；
[0017] 逆变器，用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，搭载串联脱开机制，避免区域串组在运行过程中出现遮挡现象造成的区域热斑效应，并依据光照气象数据及短时预测发电量执行工况的动态调整；
[0018] 组件背板，用于提供太阳能电池板与组件的支撑结构；
[0019] 边框辅材，用于固定太阳能电池板与组件内器件，提供防护。
[0020] 进一步的，逆变器包括接口模块、切换及关断模块、功率逆变模块、电源模块、检测控制模块及通讯模块；
[0021] 其中，接口模块，用于提供内外部连接接口，实现逆变器与区域串组及电力线路之间的电能传输及通信指令传输；
[0022] 切换及关断模块，用于依据控制指令，利用串联脱开机制对区域串组及逆变器内部的开关进行切换与关断；
[0023] 功率逆变模块，用于将太阳能电池板直流电逆变为交流电；
[0024] 电源模块，用于提供独立的供电电源，实现正常运行工作；
[0025] 检测控制模块，用于实时检测区域串组中各个区域串的电压电流信号，并结合光照气象数据进行短时电能预测，实现工况调节；
[0026] 通讯模块，用于与云平台进行实时通讯交互，获取与更新发电现场的光照气象数据，光照气象数据包括光照时间、温度及光照情况。
[0027] 进一步的，串联脱开机制表示在正常工作状态下，N个区域串保持串联同时运行，在某个区域串存在遮挡现象，则利用区域串脱开处理对区域串之间的开关进行切换，避免区域串热斑效应；
[0028] 其中，当N=4时，区域串组包括区域串A、区域串B、区域串C及区域串D，在某个区域串存在遮挡现象，则利用区域串脱开处理进行区域串之间的开关切换，避免区域串热斑效应包括：
[0029] 若区域串A存在遮挡现象，则首先闭合开关K10，再断开开关K11将区域串A从区域串组中剔除；
[0030] 若区域串B存在遮挡现象，则首先闭合开关K1，再断开开关K11将区域串B从区域串组中剔除；
[0031] 若区域串B与区域串C同时存在遮挡现象，则首先闭合将开关K1，再闭合开关K2，然后再断开开关K11与开关K21，将区域串B与区域串C同时从区域串组中剔除。
[0032] 进一步的，检测控制模块包括区域串检测子模块、环境检测子模块、短时预测子模块及工况控制子模块；
[0033] 其中，区域串检测子模块，用于检测区域串组内各个区域串的电压电流信号，获取区域串的性能及电能产生水平；
[0034] 环境检测子模块，用于获取与记录云平台提供的光照气象数据，并按照时间序列将历史光照气象数据与实际发电量进行匹配关联；
[0035] 短时预测子模块，用于利用电压电流信号计算发电量，再结合光照气象数据，利用数据分解与模型预测方式输出短时预测发电量；
[0036] 工况控制子模块，用于依据短时预测发电量及逆变器控制策略对逆变器的工况进行动态调整与切换，实现安全控制。
[0037] 进一步的，短时预测子模块包括电能计算单元、数据分解单元、特征输入单元、模型预测单元及结果输出单元；
[0038] 其中，电能计算单元，用于设定若干等间距的时段作为检测计算周期，依据区域串组的电压电流信号计算每个时间段内的发电量；
[0039] 数据分解单元，用于利用快速傅里叶变换将前七天内的历史光照气象数据以及历史发电量数据划分为多个不同分量；
[0040] 特征输入单元，用于将待预测时段的光照气象数据减去光照时周期分量，得到每个时间段对应的光照波动分量的数值，作为预测输入特征；
[0041] 模型预测单元，用于基于XGBoost算法构建光照预测模型，建立光照敏感变量与光照波动分量之间的关联关系，并将预测输入特征输入至光照预测模型，输出短期内的预测光照敏感变量；
[0042] 结果输出单元，用于将预测光照敏感变量与外推得到时周期变量与日周期变量相加得到最终的短时预测发电量。
[0043] 进一步的，数据分解单元包括梳理子单元、电能分解子单元与气象分解子单元；
[0044] 其中，梳理子单元，用于将历史发电量数据与历史光照气象数据按照设定时段建立发电量时间序列与光照时间序列；
[0045] 电能分解子单元，用于将待预测时间段前七天的历史发电量数据进行快速傅里叶分解，得到时周期分量、日周期分量、光照敏感变量分量以及高频噪声分量，历史发电量数据的分解表达式为：
[0046] ；
[0047] 式中，P（t）表示发电量时间序列；a0+D（t）表示时周期分量；W（t）表示日周期分量；L（t）表示光照敏感变量分量；H（t）表示高频噪声分量；
[0048] 气象分解子单元，用于将与历史发电量数据同时期的光照气象数据进行快速傅里叶分解，得到光照时周期分量与光照波动分量。
[0049] 进一步的，工况控制子模块包括最大功率点跟踪单元、电压频率控制单元、负荷需求控制单元及充放电控制单元；
[0050] 其中，最大功率点跟踪单元，用于依据光照气象数据及短时预测发电量寻找太阳能电池板的最佳工作点；
[0051] 电压频率控制单元，用于调节输出电压与频率；
[0052] 负荷需求控制单元，用于依据供需平衡调节逆变器的输出；
[0053] 充放电控制单元，用于依据短时预测发电量优化与控制储能电池组的充电与放电策略。
[0054] 进一步的，储能电池组包括储能电池模块、管理协调模块及供需平衡模块；
[0055] 其中，储能电池模块，用于提供分布式的储能电池，每个储能电池具备唯一的标识符号，并与管理协调模块建立通信连接；
[0056] 管理协调模块，用于监控储能电池的运行状态，在电能供需关系及负载平衡的基础上，利用偷懒原则在电力网络范围内执行电源协调规划，并反馈可视化的电源信息报告；
[0057] 供需平衡模块，用于设定当前电网系统的供需平衡需要满足的系统功率平衡目标，并判断总发电量是否满足设定目标。
[0058] 进一步的，管理协调模块包括状态监控子模块、交流投标子模块、筛选择优子模块及任务协调子模块；
[0059] 其中，状态监控子模块，用于检测电网系统及储能电池的负荷状态，在获取电能储蓄任务时，向储能电池下达储能指令；
[0060] 交流投标子模块，用于接收储能电池反馈的储能任务请求，所有储能电池遵循偷懒原则，偷懒原则表示若储能电池当前处于热备用状态，则发送储能任务请求，若不处于热备用状态，则不发送；
[0061] 筛选择优子模块，用于对请求列表内的储能电池进行筛选，按照性能优先的原则选择最优的储能电池进行电能储蓄；
[0062] 任务协调子模块，用于对择优后的储能电池进行任务分配。
[0063] 本发明的有益效果为：
[0064] 1、通过搭建光伏组件与逆变器等组件一体化的交流组件，能够通过一根总线组成系统简单方便，不需要专业人员安装调试，而且既可以组成三相系统也可以组成单相系统，多个交流总线可以并联接入配电箱，易于扩展；同时，交流组件直接输出交流电使用方便，内部区域串可串可并安全可靠，弱光发电好，发电时间长，从而降低当前发电系统存在的扩展性低、安全隐患多等缺点，显著提高了发电系统的发电与管理效率、智能化水平以及使用寿命。
[0065] 2、通过搭载串联脱开机制，通过及时检测和处理遮挡现象，可以最大程度减小或避免区域串的热斑效应，确保光伏系统的高效发电；利用动态切换和剔除受影响的区域串，系统可以维持均匀的发电状态，提高能源利用效率，延长组件寿命，减少系统功率波动，从而确保系统的稳定性和可靠性。
[0066] 3、通过分析历史电能数据和气象信息，使用快速傅里叶变换将数据分解为不同分量，然后构建光照预测模型，能够高效地预测未来短时段内的发电量，有助于光伏发电系统更好地适应光照条件的波动，提高发电效率，减小电能波动，延长设备寿命，并确保系统的可靠性。
附图说明
[0067] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0068] 图1是根据本发明实施例的一种基于交流组件的发电系统的原理框图；
[0069] 图2是根据本发明实施例的一种基于交流组件的发电系统中交流组件的原理框图；
[0070] 图3是根据本发明实施例的一种基于交流组件的发电系统中储能组的原理框图；
[0071] 图4是根据本发明实施例的一种基于交流组件的发电系统中交流组件的示例图；
[0072] 图5是根据本发明实施例的一种基于交流组件的发电系统中逆变器内切换与关断模块的示例图。
[0073] 附图标号：1、交流组件；101、区域串组；102、逆变器；103、组件背板；104、边框辅材；2、储能电池组；201、储能电池模块；202、管理协调模块；203、供需平衡模块；3、电能分配器；4、电力网络；5、电力线路。
具体实施方式
[0074] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0075] 请参阅图1‑图3，一种基于交流组件的发电系统，其特征在于，该发电系统包括：交流组件1、储能电池组2、电能分配器3、电力网络4及电力线路5。
[0076] 其中，交流组件1，用于作为分布式发电系统的最小发电单元，集成光伏组件与逆变器的一体化，输出客户能够直接使用的交流电，并且能够输出自身的最大功率，最大限度利用每块光伏板发电。
[0077] 在本发明的描述中，如图2及图4所示，交流组件1包括区域串组101、逆变器102、组件背板103及边框辅材104。
[0078] 其中，区域串组101，用于提供N个区域串，每个区域串之间通过开关器件保持串联连接，使得太阳能电池板的电压累加。
[0079] 区域串组是太阳能电池板系统中的一个关键组成部分，用于提供多个区域串，这些区域串通常是太阳能电池板的电池单元的排列，每个区域串都有多个电池单元串联连接。在太阳能电池板上，电池单元通常会串联连接，正极和负极相互连接，将它们的电压叠加在一起。区域串组将多个这样的区域串串联连接，进一步增加了系统的电压输出。
[0080] 区域串组的主要作用是将每个区域串的电压累加在一起，从而产生更高的总电压。这对于将太阳能电池板的输出电压提高到需要的水平非常重要，以供给逆变器或其他电子设备使用。
[0081] 逆变器102，用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，搭载与执行串联脱开机制，避免区域串组101在运行过程中出现遮挡现象造成的区域热斑效应，并依据光照气象数据及短时预测发电量执行工况的动态调整与切换。
[0082] 在本发明的描述中，逆变器102包括接口模块、切换及关断模块、功率逆变模块、电源模块、检测控制模块及通讯模块。
[0083] 其中，接口模块，用于提供内外部连接接口，实现逆变器101与区域串组101及电力线路5之间的电能传输及通信指令传输。
[0084] 切换及关断模块，用于依据控制指令，利用串联脱开机制对区域串组101及逆变器102内部的开关进行切换与关断。
[0085] 在本发明的描述中，串联脱开机制表示在正常工作状态下，N个区域串保持串联同时运行，在某个区域串存在遮挡现象，则利用区域串脱开处理对区域串之间的开关进行切换，避免区域串热斑效应。
[0086] 其中，如图5所示，当N=4时，区域串组101包括区域串A、区域串B、区域串C及区域串D，在某个区域串存在遮挡现象，则利用区域串脱开处理进行区域串之间的开关切换，避免区域串热斑效应包括：
[0087] 若区域串A存在遮挡现象，则首先闭合开关K10，再断开开关K11将区域串A从区域串组101中剔除。
[0088] 若区域串B存在遮挡现象，则首先闭合开关K1，再断开开关K11将区域串B从区域串组101中剔除。
[0089] 若区域串B与区域串C同时存在遮挡现象，则首先闭合将开关K1，再闭合开关K2，然后再断开开关K11与开关K21，将区域串B与区域串C同时从区域串组101中剔除。
[0090] 功率逆变模块，用于将太阳能电池板直流电逆变为交流电。
[0091] 电源模块，用于提供独立的供电电源，实现正常运行工作。
[0092] 检测控制模块，用于实时检测区域串组101中各个区域串的电压电流信号，并结合光照气象数据进行短时电能预测，实现工况调节。
[0093] 在本发明的描述中，检测控制模块包括区域串检测子模块、环境检测子模块、短时预测子模块及工况控制子模块。
[0094] 其中，区域串检测子模块，用于检测区域串组101内各个区域串的电压电流信号，获取区域串的性能及电能产生水平。
[0095] 环境检测子模块，用于获取与记录云平台提供的光照气象数据，并按照时间序列将历史光照气象数据与实际发电量进行匹配关联。
[0096] 短时预测子模块，用于利用电压电流信号计算发电量，再结合光照气象数据，利用数据分解与模型预测方式输出短时预测发电量。
[0097] 在本发明的描述中，短时预测子模块包括电能计算单元、数据分解单元、特征输入单元、模型预测单元及结果输出单元。
[0098] 其中，电能计算单元，用于设定若干等间距的时段作为检测计算周期，依据区域串组102的电压电流信号计算每个时间段内的发电量。
[0099] 数据分解单元，用于利用快速傅里叶变换将前七天内的历史光照气象数据以及历史发电量数据划分为多个不同分量。
[0100] 在本发明的描述中，数据分解单元包括梳理子单元、电能分解子单元与气象分解子单元。
[0101] 其中，梳理子单元，用于将历史发电量数据与历史光照气象数据按照设定时段建立发电量时间序列与光照时间序列。
[0102] 电能分解子单元，用于将待预测时间段前七天的历史发电量数据进行快速傅里叶分解，得到时周期分量、日周期分量、光照敏感变量分量以及高频噪声分量，历史发电量数据的分解表达式为：
[0103] ；
[0104] 式中，P（t）表示发电量时间序列，a0+D（t）表示时周期分量，W（t）表示日周期分量，L（t）表示光照敏感变量分量，H（t）表示高频噪声分量。
[0105] 气象分解子单元，用于将与历史发电量数据同时期的光照气象数据进行快速傅里叶分解，得到光照时周期分量与光照波动分量。
[0106] 采用快速傅里叶变换（Fast FourierTransform，FFT）将历史发电量数据的时间序列分解重构为具有明显规律性的时周期分量、日周期分量以及低频剩余分量（光照敏感分量）和高频剩余分量（高频噪声分量），同时将光照气象数据进行分解，得到气象特征的光照时周期分量与光照波动分量，以此有效提升发电量各分量与光照气象因素分量之间的关联性，保障了回归精度；在此基础上，运用数据挖掘技术，再将其输入特征量组成训练样本，构建了基于XGBoost算法的光照预测模型。
[0107] 特征输入单元，用于将待预测时段的光照气象数据减去光照时周期分量，得到每个时间段对应的光照波动分量的数值，作为预测输入特征。
[0108] 模型预测单元，用于基于XGBoost算法构建光照预测模型，建立光照敏感变量与光照波动分量之间的关联关系，并将预测输入特征输入至光照预测模型，输出短期内的预测光照敏感变量。
[0109] 其中，XGBoost（Extreme Gradient Boosting）是一种梯度提升树算法，是机器学习中强大且流行的模型之一。它在分类和回归问题中表现出色，并在许多数据科学竞赛和应用中取得了成功。XGBoost属于集成学习的一种，它通过组合多个决策树模型来提高预测性能。这些决策树是通过迭代的方式生成的，每一棵树都试图纠正前一棵树的错误。
[0110] 结果输出单元，用于将预测光照敏感变量与外推得到时周期变量与日周期变量相加得到最终的短时预测发电量。
[0111] 工况控制子模块，用于依据短时预测发电量及逆变器控制策略对逆变器102的工况进行动态调整与切换，实现安全控制。
[0112] 在本发明的描述中，工况控制子模块包括最大功率点跟踪单元、电压频率控制单元、负荷需求控制单元及充放电控制单元。
[0113] 其中，最大功率点跟踪单元，用于依据光照气象数据及短时预测发电量寻找太阳能电池板的最佳工作点。
[0114] 电压频率控制单元，用于调节输出电压与频率。
[0115] 具体的，电压频率控制单元负责监测和调整系统的输出电压和频率，确保系统与电力网络协调运行的重要组成部分，以维持电力网络的稳定性和质量。
[0116] 负荷需求控制单元，用于依据供需平衡调节逆变器的输出。
[0117] 具体的，负荷需求控制单元根据供需平衡，调节逆变器的输出以满足系统的负荷需求，确保系统能够提供足够的电能，以满足家庭或工业用户的电力需求，同时避免过度供电或不足供电的情况。
[0118] 充放电控制单元，用于依据短时预测发电量优化与控制储能电池组2的充电与放电策略。
[0119] 具体的，充放电控制单元依据短时预测发电量，决定何时将电能存储到电池中，何时从电池中释放电能，这有助于平衡系统的能源供给和需求，降低尖峰负荷，并提高系统的自持能力。
[0120] 通讯模块，用于与云平台进行实时通讯交互，获取与更新发电现场的光照气象数据，光照气象数据包括光照时间、温度及光照情况。
[0121] 组件背板103，用于提供太阳能电池板与组件的支撑结构。
[0122] 边框辅材104，用于固定太阳能电池板与组件内器件，提供防护。
[0123] 储能电池组2，用于存储与释放电能，实现发电供电的供需平衡。
[0124] 在本发明的描述中，储能电池组2包括储能电池模块201、管理协调模块202及供需平衡模块203。
[0125] 其中，储能电池模块201，用于提供分布式的储能电池，每个储能电池具备唯一的标识符号，并与管理协调模块202建立通信连接。
[0126] 管理协调模块202，用于监控储能电池的运行状态，在电能供需关系及负载平衡的基础上，利用偷懒原则在电力网络4范围内执行电源协调规划，并反馈可视化的电源信息报告。
[0127] 在本发明的描述中，管理协调模块202包括状态监控子模块、交流投标子模块、筛选择优子模块及任务协调子模块。
[0128] 其中，状态监控子模块，用于检测电网系统及储能电池的负荷状态，在获取电能储蓄任务时，向储能电池下达储能指令。
[0129] 交流投标子模块，用于接收储能电池反馈的储能任务请求，所有储能电池遵循偷懒原则，偷懒原则表示若储能电池当前处于热备用状态，则发送储能任务请求，若不处于热备用状态，则不发送。
[0130] 筛选择优子模块，用于对请求列表内的储能电池进行筛选，按照性能优先的原则选择最优的储能电池进行电能储蓄。
[0131] 任务协调子模块，用于对择优后的储能电池进行任务分配。
[0132] 供需平衡模块203，用于设定当前电网系统的供需平衡需要满足的系统功率平衡目标，并判断总发电量是否满足设定目标。
[0133] 电能分配器3，用于提供电能的分发、控制与保护，保证电能安全有效地分配至各个用电单位，同时提供电路保护与监控功能。
[0134] 电能分配器3（Distribution Box）在光伏发电系统中起着至关重要的作用，主要任务是有效、安全地分发电能，同时提供电路保护和监控。以下是电能分配器的主要功能和作用：
[0135] 电能分发：电能分配器负责将从太阳能电池板和逆变器产生的电能分发给不同的用电单位或负载，例如家庭、工业设备等。它确保电能按照需要被正确分配。
[0136] 电路保护：电能分配器包含保护装置，如断路器、保险丝等，用于在电路出现故障或过载时切断电源，以防止电路损坏或火灾等安全问题。这些保护装置确保系统的安全运行。
[0137] 监控功能：一些先进的电能分配器可能配备监控装置，可以监测电路的状态和电流负载情况。这有助于实时监控系统的性能，及时发现问题，并采取必要的措施来维护系统的稳定性。
[0138] 安全性：电能分配器在确保电能分发的同时，也要考虑电气安全。它应符合相关安全标准，并确保电路连接牢固、绝缘良好，以防止电击和其他安全风险。
[0139] 效率：电能分配器的设计要尽量减少能量损耗，以确保尽可能多的电能传递到负载，提高系统的整体效率。
[0140] 电力网络4，用于承担电能分发与传输的电能网络，将电能由发电站输送至终端用户，并满足电能供应过程中的负荷平衡。
[0141] 电力网络通过输电线路和变电站等设备将从不同发电站产生的电能传输到各个地区，以满足终端用户的用电需求。电力网络将传输来的电能分发到各个用电单位，包括住宅、工业、商业等。分发可以发生在中压、低压或超高压电网中，根据不同用电单位的需求，同时需要确保供电和用电之间的负荷平衡，必须根据需求调整电能的分发，以满足不同时段和地区的用电需求，以防止过载或不足供电。
[0142] 电力线路5，用于提供传输载体将电能传输至用电目的地。
[0143] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过搭建光伏组件与逆变器等组件一体化的交流组件，能够通过一根总线组成系统简单方便，不需要专业人员安装调试，而且既可以组成三相系统也可以组成单相系统，多个交流总线可以并联接入配电箱，易于扩展；同时，交流组件直接输出交流电使用方便，内部区域串可串可并安全可靠，弱光发电好，发电时间长，从而降低当前发电系统存在的扩展性低、安全隐患多等缺点，显著提高了发电系统的发电与管理效率、智能化水平以及使用寿命。通过搭载串联脱开机制，通过及时检测和处理遮挡现象，可以最大程度减小或避免区域串的热斑效应，确保光伏系统的高效发电；利用动态切换和剔除受影响的区域串，系统可以维持均匀的发电状态，提高能源利用效率，延长组件寿命，减少系统功率波动，从而确保系统的稳定性和可靠性。通过分析历史电能数据和气象信息，使用快速傅里叶变换将数据分解为不同分量，然后构建光照预测模型，能够高效地预测未来短时段内的发电量，有助于光伏发电系统更好地适应光照条件的波动，提高发电效率，减小电能波动，延长设备寿命，并确保系统的可靠性。
[0144] 应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
