CN104133492A - 一种双轴光伏发电机反跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴光伏发电机反跟踪方法，其通过一天中太阳高度角和方位角的变化，充分考虑太阳光线被遮挡后造成的太阳电池板发电量下降的因素，着重优化了跟踪器的跟踪轨迹，使双轴光伏发电机在不同时段处于跟踪与反跟踪两种状态，经过测量，具有反跟踪功能的双轴光伏发电机发电量相比不具有反跟踪功能的双轴光伏发电机发电量提高了3%～5%。

Description

一种双轴光伏发电机反跟踪方法

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种应用于大型光伏发电系统中的双轴光伏发电机反跟踪方法。

背景技术

太阳能具有清洁、无资源地域限制、对人类来说永无枯竭等优良性质，因此越来越受到人们的关注，其中太阳能光伏利用即太阳光通过光伏器件直接转换成电能的技术尤其引人注目。

目前，国内双轴光伏太阳能发电系统制造技术已日趋成熟，其生产成本因聚光技术的发展硅电池制造技术的提升已大幅降低，光伏发电已出现高转换率低成本的特点。

但是实际过程中研究人员发现一天中大型双轴光伏发电机组中大部分电池板受到的太阳光在特定的几段时间中会被少量太阳电池板遮挡，使得整体光伏发电机组效率降低。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在双轴光伏发电系统运行过程中，能够有效保证整体发电系统效率最高的反跟踪方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种双轴光伏发电机反跟踪方法，其特征在于：包括以下运行步骤：

a)、将若干光伏发电机按照阵列的方式进行排布，使其行列个数以及相邻光伏发电机之间间距相等，确定行距为h_西，间距为h_北，并确定太阳能电池板的长为a，宽为b；

b)、在一天中，所述双轴光伏发电机根据太阳高度角和方位角的变化，分为跟踪时段和反跟踪时段，在所述跟踪时段中，所述双轴光伏发电机始终保持太阳光垂直照射在太阳能电池板上，在反跟踪时段中，所述双轴光伏发电机始终保持太阳能电池板全部被太阳光照射；

c)、由预置的双轴光伏发电机跟踪器提供给双轴光伏发电机反跟踪时段时的反跟踪系统实时太阳方位角ω，高度角θ；

d)、根据公式计算出当前坐标光伏发电机组在一天内不同时刻所要调整的方位角ω及高度角θ，并通过传动装置进行调整；

在所述步骤d)中，具体的计算方法是：

设跟踪装置j，太阳能电池板的长为a，宽为b，光伏发电机排布的行距为h_西，间距为h_北，方位角为ω，高度角为θ，当θ＝0，春分时方位角为ω₀，

δ＝∣∣ω∣-∣ω₀∣∣；

当δ≤arcsin(a/h_西)：

则按bcos(β-θ)＝h_西cosδsinθ计算；

若h_西cosδsinθ/b≥1时j按ω、θ转；

若h_西cosδsinθ/b≤1时j按ω、β转；

当δ≥arcsin(a/h_西)：

则①ω₀<ω<∣ω₀∣，则计算；

若j按ω、θ转；

若j按ω、β转；

②ω₀<ω或ω>∣ω₀∣,则计算；

若j按ω、θ转；

若j按ω、β转。

本发明所述的双轴光伏发电机反跟踪方法，其在所述步骤b)中，在所述跟踪时段中，由于要保证太阳光垂直照射在太阳能电池板上，因此在太阳的高度角和方位角发生变化时，部分太阳能电池板上的太阳光会被遮挡，当经过系统计算出存在太阳能电池板被遮挡的时间段时，所述双轴光伏发电机由跟踪系统切换到反跟踪系统。

本发明所述的双轴光伏发电机反跟踪方法，其在进入反跟踪时段后，由反跟踪算法计算出一个新的高度角以及方位角赋予传动装置以此来改变太阳能电池板的高度角以及方位角，使得前一太阳能电池板面遮挡太阳光线所造成的阴影恰好与后一板面的下底相切。

本发明通过一天中太阳高度角和方位角的变化，充分考虑太阳光线被遮挡后造成的太阳电池板发电量下降的因素，着重优化了跟踪器的跟踪轨迹，使双轴光伏发电机在不同时段处于跟踪与反跟踪两种状态，经过测量，具有反跟踪功能的双轴光伏发电机发电量相比不具有反跟踪功能的双轴光伏发电机发电量提高了3％～5％。

附图说明

图1是本发明的工作流程示意图。

图2是经纬度103.9627，30.504的太阳高度角和方位角曲线图。

图3是经纬度103.9627，30.504的双轴光伏发电机高度角和方位角曲线图。

图4是方位在北纬27度春分秋分、太阳时间为早上七点零八分双轴光伏发电机组反跟踪效果图。

图5是方位在北纬27度春分秋分、太阳时间为早上七点零八分双轴光伏发电机组跟踪效果图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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，此处所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。

如图1所示，一种双轴光伏发电机反跟踪方法，包括以下运行步骤：

a)、将若干光伏发电机按照阵列的方式进行排布，使其行列个数以及相邻光伏发电机之间间距相等，确定行距为h_西，间距为h_北，并确定太阳能电池板的长为a，宽为b。

b)、在一天中，所述双轴光伏发电机根据太阳高度角和方位角的变化，分为跟踪时段和反跟踪时段，在所述跟踪时段中，所述双轴光伏发电机始终保持太阳光垂直照射在太阳能电池板上，在反跟踪时段中，所述双轴光伏发电机始终保持太阳能电池板全部被太阳光照射；如图5所示，在所述跟踪时段中，由于要保证太阳光垂直照射在太阳能电池板上，因此在太阳的高度角和方位角发生变化时，部分太阳能电池板上的太阳光会被遮挡，当经过系统计算出存在太阳能电池板被遮挡的时间段时，所述双轴光伏发电机由跟踪系统切换到反跟踪系统；如图4所示，当太阳高度角、方位角达到一定值，跟踪器给出的高度角方位角符合启动反跟踪条件时，进入反跟踪时段，由反跟踪算法计算出一个新的高度角以及方位角赋予传动装置以此来改变太阳能电池板的高度角以及方位角，使得前一太阳能电池板面遮挡太阳光线所造成的阴影恰好与后一板面的下底相切。

如图2所示，太阳高度角大致在一天中早晨以及黄昏时比较低，此时由太阳所发出的光线容易被部分双轴光伏发电机组遮挡，上述时间段则为反跟踪系统工作时间段，图中太阳方位角为0时刻太阳高度角为一天中最大值，太阳高度角最大的前后部分时间，太阳光线照射光伏发电机组所产生的阴影比较小，不会对其他电池板造成影响，因此上述时间段内反跟踪系统不会启动；如图3所示，当双轴光伏发电机组不具备反跟踪技术时，其高度角的变化曲线与太阳的高度角变化曲线重合，当双轴光伏发电机组具备反跟踪技术时，其高度角变化曲线与太阳高度角变化曲线只在前端和末端是不同的，因此双轴光伏发电机组的反跟踪启动的时间段是一天中太阳高度比较低使得双轴光伏发电机组相互产生遮挡时。

c)、由预置的双轴光伏发电机跟踪器提供给双轴光伏发电机反跟踪时段时的反跟踪系统实时太阳方位角ω，高度角θ。

d)、根据公式计算出当前坐标光伏发电机组在一天内不同时刻所要调整的方位角ω及高度角θ，并通过传动装置进行调整。

在所述步骤d)中，具体的计算方法是：

设跟踪装置j，太阳能电池板的长为a，宽为b，光伏发电机排布的行距为h_西，间距为h_北，方位角为ω，高度角为θ，当θ＝0，春分时方位角为ω₀，

δ＝∣∣ω∣-∣ω₀∣∣；

当δ≤arcsin(a/h_西)：

则按bcos(β-θ)＝h_西cosδsinθ计算；

若h_西cosδsinθ/b≥1时j按ω、θ转；

若h_西cosδsinθ/b≤1时j按ω、β转；

当δ≥arcsin(a/h_西)：

则①ω₀<ω<∣ω₀∣，则计算；

若j按ω、θ转；

若j按ω、β转；

②ω₀<ω或ω>∣ω₀∣,则计算；

若j按ω、θ转；

若j按ω、β转。

在本实施例中，在一片广阔平坦的区域上放置九架双轴光伏发电机，使其行列个数以及间距相等。假设此时太阳以某一角度照射此机组，整体机组通过跟踪系统调节使离太阳最近的三台机组能够完全被光线覆盖，此时板面法线与太阳光线平行，根据光的直线传播性质，剩余的六块太阳能电池板面不能完全被太阳光线覆盖，使得这六块太阳电池板发电量下降。为了避免上述情况的发生并提高发电量，我们采用上述双轴光伏发电机反跟踪方法。该方法根据公式计算出当前方位的太阳能电池板高度角及方位角，通过跟踪器的调整增大整体板面高度角到前一太阳能电池板面遮挡太阳光线所造成的阴影恰好存在于后一板面的下底。由于跟踪器不断的调整，太阳能电池板在一天当中根据公式计算出的时间段内所有板面都不会垂直于太阳光线，而是存在一定的偏角。当太阳光线以足够的高度角照射光伏发电机组，由于离太阳光线更近的太阳能电池板遮挡造成的阴影不再覆盖在离太阳光线更远的太阳能电池板，此时跟踪器调整整体太阳能电池板使其均与太阳光线垂直。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双轴光伏发电机反跟踪方法，其特征在于：包括以下运行步骤：

a)、将若干光伏发电机按照阵列的方式进行排布，使其行列个数以及相邻光伏发电机之间间距相等，确定行距为h_西，间距为h_北，并确定太阳能电池板的长为a，宽为b；

b)、在一天中，所述双轴光伏发电机根据太阳高度角和方位角的变化，分为跟踪时段和反跟踪时段，在所述跟踪时段中，所述双轴光伏发电机始终保持太阳光垂直照射在太阳能电池板上，在反跟踪时段中，所述双轴光伏发电机始终保持太阳能电池板全部被太阳光照射；

c)、由预置的双轴光伏发电机跟踪器提供给双轴光伏发电机反跟踪时段时的反跟踪系统实时太阳方位角ω，高度角θ；

d)、根据公式计算出当前坐标光伏发电机组在一天内不同时刻所要调整的方位角ω及高度角θ，并通过传动装置进行调整；

在所述步骤d)中，具体的计算方法是：

设跟踪装置j，太阳能电池板的长为a，宽为b，光伏发电机排布的行距为h_西，间距为h_北，方位角为ω，高度角为θ，当θ＝0，春分时方位角为ω₀，

δ＝∣∣ω∣-∣ω₀∣∣；

当δ≤arcsin(a/h_西)：

则按bcos(β-θ)＝h_西cosδsinθ计算；

若h_西cosδsinθ/b≥1时j按ω、θ转；

若h_西cosδsinθ/b≤1时j按ω、β转；

当δ≥arcsin(a/h_西)：

则①ω₀<ω<∣ω₀∣，则计算；

若j按ω、θ转；

若j按ω、β转；

②ω₀<ω或ω>∣ω₀∣,则计算；

若j按ω、θ转；

若j按ω、β转。

2.根据权利要求1所述的双轴光伏发电机反跟踪方法，其特征在于：在所述步骤b)中，在所述跟踪时段中，由于要保证太阳光垂直照射在太阳能电池板上，因此在太阳的高度角和方位角发生变化时，部分太阳能电池板上的太阳光会被遮挡，当经过系统计算出存在太阳能电池板被遮挡的时间段时，所述双轴光伏发电机由跟踪系统切换到反跟踪系统。

3.根据权利要求2所述的双轴光伏发电机反跟踪方法，其特征在于：在进入反跟踪时段后，由反跟踪算法计算出一个新的高度角以及方位角赋予传动装置以此来改变太阳能电池板的高度角以及方位角，使得前一太阳能电池板面遮挡太阳光线所造成的阴影恰好与后一板面的下底相切。