CN102360226A - 一种跟踪太阳光能的方法 - Google Patents

Abstract

一种跟踪太阳光能的方法，属于新能源开发利用技术领域。主要解决的技术问题是：如何进一步提高对太阳光能利用及光电转换效率，为太阳能光伏发电，提供可靠、有效的光源跟踪，从而达到或实现对自然光能的最大可利用化程度。其方案是：采用多块太阳能光电池板，按照地球围绕太阳公转及自转的，固定轨道与太阳光照方向、角度，在轨道运行途中的各个时间段，所对应的位置上，将多块太阳能电池板，预先设计、布局、安装于地面某处，待每天早晨太阳升起的时候，正是这多块太阳能电池板，接受阳光照射的开始，随时间的推移，地球公转及自转的延续，阳光依次照射这多块太阳能电池板的过程，就是地球围绕太阳公转及自转轨道运行的过程，也是多块太阳能电池板，按时间推移被依次照射的过程。

Description

一种跟踪太阳光能的方法

技术领域

本发明属于新能源，太阳能利用、开发技术领域，特别涉及太阳能光电转换，光伏特性效应跟踪的一种方法。

背景技术

目前国内对太阳能的利用开发，主要有二个方面：一是太阳能的光热转换，二是太阳能的光电转换。前者的利用开发相对比较成功，对后者来说，要解决的问题就比较多，其中主要一点就是如何提高光电转换效率。影响光电转换效率的因素很多，有光电转换材料的问题，有加工过程中工艺技术问题，还有如何运用及使用方法的问题。在国内光电转换，光伏发电方面普遍存在有二种方法：一种是直接利用自然能源的方法，将太阳能光电板朝一定方位、角度、固定后，就不再做调整了，任其发电。这种方法光电转换效率最低，每天有效光照发电时间约二小时，其余时间都因光照角度偏离过大，而失去发电能力。其次、就是在东、南、西三个方位，分别布置有太阳能光电板，无论什么时候，总有一个面的光电板，是受阳光的相对正面照射，而另二个面的光电板就失去了发电作用。对于太阳光能的利用，总会涉及角度问题，无论是光热还是光电的转换，都与阳光照射转换器件的角度有关，这是因为被照物体与阳光，成90度(直角)时，受光面积最大，而此时无论角度变大或缩小，都会减少有效光照面积。光电转换效率高低，是在同一个光源、同样的光照距离，同样的有效光照面积下得出的结论。当被照物与阳光照射偏离90度(直角)位时，受光面积的减少使得吸收光功率的能量下降，进而导致光电转换效率不高。为此在现有条件下，如何运用现有的光电转换器材，去有效地跟踪保持与阳光照射角度，以达到最大的光照面积，而吸收获取足够的光功率，来保证和提高光电转换效率，是致关重要的因素。尤其是光电转换、光伏效应的利用更为明显。以太阳能光电板来说，阳光正面照射时，光伏效应特好，光电池板端电压很高，当阳光侧面照射时，光伏效应很差，负载能力大大降低，光电池端电压也降低。为此，要想提高光电转换效率，跟踪光源方向，获取跟踪样本成为首要问题。目前，传统的跟踪取样方法，主要有光电感应头，红外感应跟踪等，当然不外乎还有其它的传感方式。在运用及使用过程中，多数是采用一个传感器，单方面寻找跟踪太阳光，或是用二个传感器，一个跟踪方向、另一个跟踪阳光的仰角度，用二个电机分别驱动，主动寻找跟踪阳光的方向及仰角度。这种方法起到了一定的作用，但是还存在一些不足。如多云天气、阳光瞬间被云层遮挡，几分钟后又出了云层，风吹树枝叶的晃动，使阳光时隐时现，这种情况的出现，就会使跟踪探头忙个不停，同时控制着执行电路，使发电系统光电池板也不停地跟随转动。就太阳能发电系统而言，自然能源的利用，本身就具有相当的不稳定性，加上这种短暂的阳光变化，而带来过于灵敏的频繁跟踪，反到使得整个发电系统工作稳定性变的很差。从而光电转换效率大为降低。如何在现有技术条件下，将有限的光照发电时间充分利用，除了在其它方面要有所突破以外，在如何运用、使用光电转换传感器的方法上，能有所改进或突破，对提高太阳能光电转换效率都是大为有利的。

发明内容

本发明目的是为了加快人类对太阳能开发利用步伐，对提高太阳能光电转换效率，就实际应用中，如何提高太阳能光电板使用效率，开扩太阳能光电板的使用功能，解决如何跟踪太阳光能，及跟踪的有效性和可靠性，实现节能、环保之目的。

为了实现上述发明目的，本案公开一种跟踪太阳光能的方法，它适用于需要对太阳光能进行跟踪取样的，各种光电转换设备及装置，其特征是：采用多块太阳能光电池板，按照地球围绕太阳公转及自转的，固定轨道与太阳光照方向、角度，在轨道运行途中的各个时间段，所对应的位置上，将多块太阳能电池板，预先设计、布局、安装于地面某处，待每天早晨太阳升起的时候，正是这多块太阳能电池板，接受阳光照射的开始，随时间的推移，地球公转及自转的延续，阳光依次照射这多块太阳能电池板的过程，就是地球围绕太阳公转及自转轨道运行的过程，也是多块太阳能电池板，按时间推移被依次照射的过程。

进一步细化分析

所述采用多块太阳能电池板构成的传感器或传感装置，指的是至少三块或五块太阳能电池板构成的传感器或传感装置，分别按照东、南、西三个方位，或者是东、东南、正南、西南、西、五个方位，布置安装于地面的某个位置上，每块电池板分别朝向上述设定的五个方位，各选其位的方向，保持45度至55度的仰角。当然，要想获得更平稳的光照角度变化，形成的过渡电压，可以增加太阳能光电板块数，以获得更加细分的电压量级。本案以采用五个方位的，五个传感器进行被动式的跟踪为例，这样从外形上看，这五个传感器构成了一个半圆形的受光面，从每天早晨7点开始，阳光照射到东面方位的传感器，按照地球公转及自转的速度，大约每隔2小时光照角度，完全偏离第一个传感器，依次类推2小时以后，光照角度又会偏离东南方位的传感器，转向第三个传感器。照这样计算，半圆形受光面上的五个传感器，每天受光照的总时间有10个小时，从上午7点开始到下午5点为止。在光照角度偏转移位的过程中，每邻近的两个传感器，会有一个相互覆盖的时间段，由于这个时间段的存在，会使得光照偏离的过程显得十分平稳。由于地球围绕太阳公转及自转的轨道是固定的，地球的公转及自转的速度也是不变的，为此，我们完全可以将阳光依次照射，每个传感器时的光电信号，传递给控制系统，用以实现太阳能光伏发电系统，跟踪阳光的需要。地球绕太阳公转及自转的过程，就是阳光依次照射每个传感器的过程。

说明书附图

图1、一种跟踪太阳光能的方法示意图。

具体实施方式

为进一步了解一种跟踪太阳光能的方法，现结合附图说明如下：本发明一种跟踪太阳光能的方法，它可以由多个传感器或传感装置组成，本案采用五块太阳能光电板以作传感器为例。太阳能光电板分别标号，按预先设计布置的方位，东1、东南2、南3、西南4、西5，构成半圆形受光轨道地面架。每天早晨太阳从东方升起的时候，最先照到的太阳能光电板是东1，约两小时后光照中心位置转移到东南2，再过两小时转移到南3，再过两小时转移到西南4，最后两小时转移到西5的方位。在地球轨道转动之时，每相邻的两块光电板，受光照射转移时会有一个相互覆盖区，过渡电压波动不大。

综上所述，假设每天早晨7点钟，阳光以90度角照射东1太阳能光电板，按照每隔两小时，光照中心转移至下一块太阳能光电板计算，五块太阳能光电板从7点到17点，每天有10小时的光照时间，再加上早晨6点和下午18点，太阳光照覆盖的两小时，总光照时间达12小时。通过这种按地球运转轨道，而布设的传感器受光方法，可以及时发出跟踪信号，让太阳能光伏电站系统，随时同步跟踪阳光方向，延长了有效光照时间，提高了光电转换效率，增加了发电量。

Claims (1)

1.一种跟踪太阳光能的方法，其特征是：采用多块太阳能光电池板，按照地球围绕太阳公转及自转的，固定轨道与太阳光照方向、角度，在轨道运行途中的各个时间段，所对应的位置上，将多块太阳能电池板，预先设计、布局、安装于地面某处，待每天早晨太阳升起的时候，正是这多块太阳能电池板，接受阳光照射的开始，随时间的推移，地球公转及自转的延续，阳光依次照射这多块太阳能电池板的过程，就是地球围绕太阳公转及自转轨道运行的过程，也是多块太阳能电池板，按时间推移被依次照射的过程。