CN102541091A - 一种太阳能全时段单轴追踪法 - Google Patents

一种太阳能全时段单轴追踪法 Download PDF

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Abstract

一种太阳能全时段单轴追踪法,属太阳能应用技术领域。包括以安装地当日真太阳时9点到15点太阳能电池板组件接受太阳光的方位角度为-45°至45°为基础方位角度,在日出到当地真太阳时9点、当地真太阳时15点到日落这两个时段电池板组件按以下方式旋转:1)、计算出安装地当日从日出到当地真太阳时9点的时间,使电池板组件在该时间内与日光旋转方向反向匀速从-90°旋转至-45°;2)、计算出安装地当日从当地真太阳时15点到日落的时间,使电池板组件在该时间内与日光旋转方向反向匀速从45°旋转至90°。优点是实现了太阳能全天候单轴跟踪,可最大限度地利用太阳能。

Description

一种太阳能全时段单轴追踪法技术领域[0001] 本发明涉及太阳能自动跟踪技术。属太阳能应用技术领域。 背景技术[0002] 中国专利公开号CN1693818A公开了一种“按时间控制全自动跟踪太阳能的方法及装置”,该方法根据地球围绕太阳运转的基本规律,计算出当地日的真太阳时与赤纬角, 并由此计算出自日出到日落每间隔一定时间段太阳的仰角与方位及其所需跟踪运行的关系,从而使电池组件在当日日落后自动返回至次日日出的方位。这种方法的缺点是运行系统结构复杂,成本太高。另一种运用较多的是“方位角单轴跟踪法”。为了获得最小的电池组件之间的最小间距,降低电站占地,这种“方位角单轴跟踪法”设计的跟踪角度为-45°至 45°,实际运行按照安装地当日真太阳时正午为中心的-45°至45°追日旋转,即太阳能组件的工作时间是从安装地当日真太阳时的9点到15点,以保证太阳光入射角度始终与太阳能电池组件板的平面垂直(参见中国专利CN201479045U公开的“东西向向日水平轴单轴跟踪系统”)。此方案的缺点是,太阳能的利用时间最高只有9点到15点的6个小时,从日出到9点以及15点到日落这段时间的太阳能没有加以利用。若想照此方案扩大跟踪角度, 提高太阳能的利用小时数,根据三角函数的原理可知其阴影的遮挡效应将导致占地面积急剧增加。发明内容[0003] 本发明目的是克服现有光伏电站的太阳能方位角单轴跟踪的缺点,提供一种新的 “太阳能全时段单轴追踪法”,使太阳能电池板组件全天都能追踪太阳,以提高太阳能的利用率。[0004] 本太阳能全时段单轴追踪法包括以安装地当日真太阳时9点到15点太阳能电池板组件接受太阳光的方位角度为-45°至45°为基础方位角度,其特征是所述的本方法是在日出到当地真太阳时9点、当地真太阳时15点到日落这两个时段太阳能电池板组件按以下方式旋转:1)、计算出安装地当日从日出到当地真太阳时9点的时间,使太阳能电池板组件在该时间内与日光旋转方向反向勻速从-90°旋转至-45° ;2)、计算出安装地当日从当地真太阳时15点到日落的时间,使太阳能电池板组件在该时间内与日光旋转方向反向勻速从45°旋转至90°。[0005] 本方法在现有“方位角单轴跟踪法”跟踪角度为-45°至45°基础上,增加了太阳能电池板组件接受太阳光的方位角度,使电池板组件在安装地的真太阳时日出到日落的全时段连续工作。电池板组件在这两时段接受阳光的能量分别是由0逐步增强至最大直射光照强度和由最大直射光照强度逐步减弱至0。从而实现了太阳能全天候单轴跟踪,将全天的太阳能都加以利用,有光线即可发电。[0006] 本发明与现有光伏电站的太阳能方位角单轴跟踪相比的最大优势是,在保证了电池组件之间的最小间距、降低电站占地的同时又克服了现有方法在方位角-45°至45°之外不能工作的缺点,可最大限度地利用太阳能。[0007] 下面结合实施例对本发明方法做进一步详细说明。附图说明[0008] 图1是太阳能电池板组件在日出到当地真太阳时9点的运行方位示意图[0009] 图2是太阳能电池板组件在当地真太阳时9点到15点的运行方位示意图[0010] 图3是太阳能电池板组件在当地真太阳时15点到日落的运行方位示意图具体实施方式[0011] 下面以某地日出时为安装地真太阳时早上6点、日落时为安装地真太阳时18点的夏至日这一天为例详细说明本方法:[0012] 参见图1,与现有的太阳能方位角单轴跟踪法一样,X轴的方向为正东方,安装地当日真太阳时9点到15点太阳能电池板组件的跟踪角度为-45°至45°。电池板组件1 的起始位置为-90°。[0013] 1、从日出时的6点到9点,太阳能电池板组件1在该时间内与日光旋转方向反向 (图示顺时针方向)以15° /小时的转速从-90°旋转至-45° (图1中虚线所示位置), 电池板组件接受阳光的能量由0逐步增强至最大直射光照强度。[0014] 日出到真太阳时9点新增的累积太阳光能为本发明方法的第一部分太阳光能增量。[0015] 对非夏至日,日出时在真太阳时6点之后,电池板组件在该时段的旋转速度则大于15° /小时。即,根据光伏电站所在的经度、纬度和当天日期,准确计算出当天日出时间, 结合电池板组件安装的起始位置,得到真太阳时9点前的当日平均转速,电池板组件按当日这个转速旋转。[0016] 2,从9点到15点,参见图2,太阳能电池板组件1在该时间内正面迎着阳光,与日光旋转方向同向(图示逆时针方向)以15° /小时的转速从-45°旋转至45°位置(图2 中虚线所示位置)。这部分与现有的太阳能方位角单轴跟踪完全一致。[0017] 3,从15点到日落时的18点,参见图3,太阳能电池板组件1在该时间内与日光旋转方向反向(图示顺时针方向)以15° /小时的转速从45°旋转至90° (图3中虚线所示位置)。电池板组件接受阳光的能量是由最大直射光照强度逐步减少至0。[0018] 安装地当日真太阳时15点到18点新增的累积太阳光能为此发明方法的第二部分太阳光能增量。[0019] 对非夏至日,日落时在真太阳时18点之前,电池板组件在该时段的旋转速度则大于15° /小时。即,根据光伏电站所在的经度、纬度和当天日期,准确计算出当天日落时间, 结合电池板组件安装的停止位置,得到真太阳时15点后的当日平均转速,电池板组件按当日这个转速旋转。[0020] 以上新增两时段的累积太阳光能用于发电,全天可增加大约1/4以上的电能。

Claims (1)

1. 一种太阳能全时段单轴追踪法,包括以安装地当日真太阳时9点到15点太阳能电池板组件接受太阳光的方位角度为-45°至45°为基础方位角度,其特征是所述的本方法是在日出到当地真太阳时9点、当地真太阳时15点到日落这两个时段太阳能电池板组件按以下方式旋转:1)、计算出安装地当日从日出到当地真太阳时9点的时间,使太阳能电池板组件在该时间内与日光旋转方向反向勻速从-90°旋转至-45° ;2)、计算出安装地当日从当地真太阳时15点到日落的时间,使太阳能电池板组件在该时间内与日光旋转方向反向勻速从45°旋转至90°。
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