CN106933255A - 不同地形自适应太阳能跟踪方法 - Google Patents

不同地形自适应太阳能跟踪方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106933255A
CN106933255A CN201710129835.0A CN201710129835A CN106933255A CN 106933255 A CN106933255 A CN 106933255A CN 201710129835 A CN201710129835 A CN 201710129835A CN 106933255 A CN106933255 A CN 106933255A
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
tracking
shade
photovoltaic module
angles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710129835.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106933255B (zh
Inventor
包西平
吴克明
孙伟
胡湘江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANGZHOU WEISHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
HANGZHOU WEISHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANGZHOU WEISHENG TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical HANGZHOU WEISHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201710129835.0A priority Critical patent/CN106933255B/zh
Publication of CN106933255A publication Critical patent/CN106933255A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106933255B publication Critical patent/CN106933255B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种太阳能的跟踪方法。一种不同地形自适应太阳能跟踪方法,提出了一种基于现代天文算法准确计算太阳位置,根据组件宽度和前后排电池板组件间距及相差的高度,设计一个等效位置,并且根据相应计算公式调整电池板组件角度的太阳能跟踪器。本发明提供了一种能不改变原有结构的情况下,对于地形复杂,光伏组件前后排具有高度差的布置结构上,依然能保证任意时间前后排光伏组件东西方向上都不产生阴影,达到太阳光线垂直于光伏组件光射强度的最大化,提高光伏转化率的不同地形自适应太阳能跟踪方法;解决了现有技术中存在的太阳能的电池板组件容易相互遮挡产生阴影,影响太阳光的接收,从而影响光伏转化率的技术问题。

Description

不同地形自适应太阳能跟踪方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能的跟踪方法,尤其涉及不同地形自适应太阳能跟踪方法。
背景技术
开发新能源和可再生清洁能源是全世界面临的共同课题。在新能源中,光伏发电倍受瞩目。但由于过高的成本,目前还未能充分进入市场。光伏发电市场前景广阔,但太阳能利用效率低下,面临着建设成本高,投资回报率低的问题。光伏发电的组件安装形式主要有固定倾角式、单轴跟踪、双轴跟踪等方式。
固定倾角式安装是组件以一定的倾角固定在地面上,整个发电过程组件处于静态,该安装方式简单易行,成本低。但太阳处于动态运动过程,在一天中太阳光与太阳能电池板相对位置时刻都在发生变化,光线与电池板相对垂直的时间很短。研究表明,太阳能电池板发电能力与接收垂直光强成正比,每天有35%以上的能量被无形的浪费掉。另外,为了防止大风、大雪等恶劣天气可能损坏太阳能电池板的支架,一般将基础和支架的安全系数设计的很高。
为了克服上述问题,提高太阳能的利用效率,增加发电量,降低太阳能发电的运营成本,控制电池板组件旋转的光伏发电方式,即单轴和双轴跟踪系统。其中单轴是指电池板组件只有一个旋转自由度,在方位角(东西方向)上跟踪太阳,双轴跟踪系统是指同时在太阳方位角和高度角上跟踪太阳运动的方式。
一般的平单轴太阳跟踪器,都采用了根据天文算法计算太阳方位角控制光伏组件转动的控制方式,但在跟踪系统跟踪太阳的过程中,即使两排光伏组件之间留有一定距离以避免前排阴影遮住后排光伏组件影响发电效率,但这段距离并不能保证所有时段光伏组件都不受阴影的遮挡,尤其当太阳刚刚升起或即将落山时,太阳高度角很低,此时如果光伏组件继续对准太阳,遮挡是不可避免的。随着控制算法的更新,现在市场上通用的平单轴跟踪系统在地形比较平整的情况下已经基本解决了阴影遮挡问题,但是该天文算法应用在地形较为复杂如前后排组件存在明显高度差的情况下,前后排光伏组件仍然存在较为明显的阴影遮挡。
发明内容
本发明提供了一种能不改变原有结构的情况下,对于地形复杂,光伏组件前后排具有高度差的布置结构上,依然能保证任意时间前后排光伏组件东西方向上都不产生阴影,达到太阳光线垂直于光伏组件光射强度的最大化,提高光伏转化率的不同地形自适应太阳能跟踪方法;解决了现有技术中存在的太阳能的电池板组件容易相互遮挡产生阴影,影响太阳光的接收,从而影响光伏转化率的技术问题。
本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的:
一种不同地形自适应太阳能跟踪方法,其特征在于:
第一步,根据电池板组件的安装地所处的经度γ、纬度和北京时间T,计算当地时t,表明时间变化的时角ω和赤纬角δ;其中,t=T-[(120-γ)/15],ω=(t-12)×15,δ=23.45·sin[360×(284+n)/365];
第二步,根据太阳高度角h的正切值和太阳方位角α的正弦值计算P角的正切值,P角为太阳光线的空间矢量投射到跟踪器电池板组件上得到的一个垂直于面板的向量与水平面之间的夹角;
第三步,根据第二步得到的P角的正切值,计算跟踪系统的正常跟踪目标角Q,Q=90°-P;
第四步,根据电池板组件的长度L、前后两排电池板组件立柱之间的距离D以及前后两排光伏组件的立柱的高度差H,还有P角的正弦值算出跟踪系统的反阴影跟踪的反阴影跟踪目标角Q
由于光伏组件的立柱存在前后的高度差,顺着太阳光线的方向,后排组件高于或低于前排组件,设计一个等效位置,等效位置为与前排组件位于同一水平面上,由此,等效位置与后排组件的实际位置在水平方向上的差距为d,垂直方向上的差距为H,等效位置与前排组件的距离为D’,d=H/tanp,D’=D±d,反阴影跟踪目标角Q的计算如下:
第五步,太阳从升起至正午12点P角由0°增大至90°,期间P角由0°增大至45°为上午反阴影跟踪,P角由45°增大至90°为上午正常跟踪;从正午12点至太阳落山P角由90°减小至0°,期间P角由90°减小至45°为下午正常跟踪,P角由45°减小0°为下午反阴影跟踪;
第六步,通过倾角传感器可实时监测光伏组件的实际倾斜角度Q,为提高光伏组件的发电效率,通过实时计算跟踪目标角和实际倾斜角的角度差,当角度差达到一定角度时驱动执行机构使光伏组件转至跟踪目标角:在光伏跟踪系统处于正常跟踪阶段时当组件实际倾斜角Q与正常跟踪目标角Q角度差达到1°~5°时,控制器发送指令给执行机构,调整光伏组件实际倾角至Q;在光伏跟踪系统处于反阴影跟踪阶段时当组件实际倾斜角Q与反阴影跟踪目标角Q角度差达到3°~8°时,控制器发送指令给执行机构,调整光伏组件实际倾角至Q
针对单轴跟踪系统,提出了一种基于现代天文算法准确计算太阳位置,针对前后排的光伏组件存在高度差,预设一个等效位置,当在实际组件上不产生阴影时,等效位置上也不会产生阴影,通过等效位置与前排组件之间的间距和组件宽度,计算电池板组件影子长度,调整电池板组件角度的太阳能跟踪器,从而保证任意时间前后排电池板组件东西方向上都不产生阴影,达到太阳光线垂直于电池板组件光射强度的最大化,提高光伏转化率。该控制器适用于转动主轴南北向安装的平单轴和斜单轴跟踪系统。
正常跟踪时,当计算得出的电池板组件角度和实际电池板组件有偏差时,旋转电池板组件,间歇动作,耗能少,实现节能目的,又能最大限度的对准太阳,接受太阳直射。偏差角度以2°为最优,根据调整的频率和吸收太阳能的多少而选定。
反阴影跟踪时候,计算得出的电池板组件角度和实际电池板组件有偏差时,旋转电池板组件,间歇动作,耗能少,实现节能目的,既能避免东西组件产生阴影遮挡,又能最大限度的提高太阳直射辐射光强度。偏差角度最优为5°,吸收太阳能最多,调整的频率合适。
作为优选,所述的P角的计算公式为:
tanP=tanh/sinα。
因此,本发明的不同地形自适应太阳能跟踪方法具备下述优点:
1、当跟踪器处于跟踪阶段,通过实时计算跟踪目标角和实际倾斜角的角度差,当角度差达到一定角度时驱动执行机构使光伏组件转至跟踪目标角,通过间歇跟踪,避免光伏组件阴影遮挡提高组件发电效率的同时也最大化减小了驱动机构的耗能。
2、该天文算法在地形较为复杂如前后排组件存在明显高度差的情况下,仍能保证前后排光伏组件不产生阴影,做到了对不同地形的自适性。
3、算法公式简单明了适用于各种编程语言,且在原有的光伏跟踪系统控制算法基础上优化保证了算法的可靠稳定性。
附图说明
图1是根据天文算法的太阳位置图。
图2是相互平行的光伏组件的追踪示意图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:
如图1和2所示,不同地形自适应太阳能跟踪方法,第一步,根据电池板组件的安装地的经度γ、纬度和北京时间T,计算当地时t,表明时间变化的时角ω和赤纬角δ;其中,t=T-[(120-γ)/15],ω=(t-12)×15,δ=23.45·sin[360×(284+n)/365];第二步,根据太阳高度角h的正切值和太阳方位角α的正弦值计算P角的正切值,tanP=tanh/sinα,P角为太阳光线的空间矢量投射到跟踪器电池板组件上得到的一个垂直于面板的向量与水平面之间的夹角;P角的计算公式为:
tanP=tanh/sinα;
第三步,根据第二步得到的P角的正切值,计算跟踪系统的正常跟踪目标角Q,Q=90°-P;
第四步,根据电池板组件的长度L、前后两排电池板的立柱组件之间的距离D以及前后两排光伏组件的立柱的高度差H,还有P角的正弦值算出跟踪系统的反阴影跟踪的反阴影跟踪目标角Q
由于光伏组件存在前后的高度差,顺着太阳光线的方向,后排组件高于或低于前排组件,设计一个等效位置,等效位置为与前排组件1位于同一水平面上,由此,等效位置与后排组件2的实际位置在水平方向上的差距为d,垂直方向上的差距为H,等效位置与前排组件的距离为D’,d=H/tanp,D’=D±d,反阴影跟踪目标角Q的计算如下:
第五步,太阳从升起至正午12点P角由0°增大至90°,期间P角由0°增大至45°为上午反阴影跟踪,P角由45°增大至90°为上午正常跟踪;从正午12点至太阳落山P角由90°减小至0°,期间P角由90°减小至45°为下午正常跟踪,P角由45°减小0°为下午反阴影跟踪;
第六步,通过倾角传感器可实时监测光伏组件的实际倾斜角度Q,为提高光伏组件的发电效率,通过实时计算跟踪目标角和实际倾斜角的角度差,当角度差达到一定角度时驱动执行机构使光伏组件转至跟踪目标角:在光伏跟踪系统处于正常跟踪阶段时当组件实际倾斜角Q与正常跟踪目标角Q角度差达到2°时,控制器发送指令给执行机构,调整光伏组件实际倾角至Q;在光伏跟踪系统处于反阴影跟踪阶段时当组件实际倾斜角Q与反阴影跟踪目标角Q角度差达到5°时,控制器发送指令给执行机构,调整光伏组件实际倾角至Q

Claims (2)

1.一种不同地形自适应太阳能跟踪方法,其特征在于:
第一步,根据电池板组件的安装地所处的经度γ、纬度和北京时间T,计算当地时t,表明时间变化的时角ω和赤纬角δ;其中,t=T-[(120-γ)/15],ω=(t-12)×15,δ=23.45·sin[360×(284+n)/365];
第二步,根据太阳高度角h的正切值和太阳方位角α的正弦值计算P角的正切值,P角为太阳光线的空间矢量投射到跟踪器电池板组件上得到的一个垂直于面板的向量与水平面之间的夹角;
第三步,根据第二步得到的P角的正切值,计算跟踪系统的正常跟踪目标角Q,Q=90°-P;
第四步,根据电池板组件的长度L、前后两排电池板组件立柱之间的距离D以及前后两排光伏组件的立柱的高度差H,还有P角的正弦值算出跟踪系统的反阴影跟踪的反阴影跟踪目标角Q
由于光伏组件立柱存在前后的高度差,顺着太阳光线的方向,后排组件高于或低于前排组件,设计一个等效位置,等效位置为与前排组件位于同一水平面上,由此,等效位置与后排组件的实际位置在水平方向上的差距为d,垂直方向上的差距为H,等效位置与前排组件的距离为D’,d=H/tanp,D’=D±d,反阴影跟踪目标角Q的计算如下:
第五步,太阳从升起至正午12点P角由0°增大至90°,期间P角由0°增大至45°为上午反阴影跟踪,P角由45°增大至90°为上午正常跟踪;从正午12点至太阳落山P角由90°减小至0°,期间P角由90°减小至45°为下午正常跟踪,P角由45°减小0°为下午反阴影跟踪;
第六步,通过倾角传感器可实时监测光伏组件的实际倾斜角度Q,为提高光伏组件的发电效率,通过实时计算跟踪目标角和实际倾斜角的角度差,当角度差达到一定角度时驱动执行机构使光伏组件转至跟踪目标角:在光伏跟踪系统处于正常跟踪阶段时当组件实际倾斜角Q与正常跟踪目标角Q角度差达到1°~5°时,控制器发送指令给执行机构,调整光伏组件实际倾角至Q;在光伏跟踪系统处于反阴影跟踪阶段时当组件实际倾斜角Q与反阴影跟踪目标角Q角度差达到3°~8°时,控制器发送指令给执行机构,调整光伏组件实际倾角至Q
2.根据权利要求1或2所述不同地形自适应太阳能跟踪方法,其特征在于:所述的P角的计算公式为:
tanP=tanh/sinα。
CN201710129835.0A 2017-03-06 2017-03-06 不同地形自适应太阳能跟踪方法 Active CN106933255B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710129835.0A CN106933255B (zh) 2017-03-06 2017-03-06 不同地形自适应太阳能跟踪方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710129835.0A CN106933255B (zh) 2017-03-06 2017-03-06 不同地形自适应太阳能跟踪方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106933255A true CN106933255A (zh) 2017-07-07
CN106933255B CN106933255B (zh) 2019-12-13

Family

ID=59423294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710129835.0A Active CN106933255B (zh) 2017-03-06 2017-03-06 不同地形自适应太阳能跟踪方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106933255B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109116872A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 天合光能股份有限公司 一种双面光伏组件跟踪角度的优选方法
CN109283945A (zh) * 2017-07-19 2019-01-29 双清阁(北京)科技有限公司 一种采用方位角-仰角跟踪方式的太阳能发电装置
CN110658858A (zh) * 2019-10-19 2020-01-07 天合光能股份有限公司 一种基于智能光伏组件的不平坦地势逆跟踪方法
CN113359870A (zh) * 2021-06-25 2021-09-07 阳光电源(上海)有限公司 一种光伏跟踪支架的控制方法、装置及光伏跟踪支架系统
CN114020049A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 江扬科技(无锡)有限公司 一种单轴追踪式光伏系统
CN114442678A (zh) * 2021-12-28 2022-05-06 浙江朝泰科技有限公司 一种用于光伏组件的太阳跟踪设备及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10121437A1 (de) * 2001-05-02 2002-11-21 Helmut Juran Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung
CN103149947A (zh) * 2013-01-08 2013-06-12 杭州帷盛科技有限公司 一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法
CN103838249A (zh) * 2013-12-26 2014-06-04 杭州帷盛科技有限公司 一种太阳能光伏组件跟踪装置及其安装方法
US20150367714A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-24 Grey Matter Fusion, Inc. Sun Tracking Tint Visor
CN106169907A (zh) * 2016-06-30 2016-11-30 华夏聚光(内蒙古)光伏电力有限公司 一种追日太阳能发电系统
CN106325307A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 重庆三峡学院 一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10121437A1 (de) * 2001-05-02 2002-11-21 Helmut Juran Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung
CN103149947A (zh) * 2013-01-08 2013-06-12 杭州帷盛科技有限公司 一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法
CN103838249A (zh) * 2013-12-26 2014-06-04 杭州帷盛科技有限公司 一种太阳能光伏组件跟踪装置及其安装方法
US20150367714A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-24 Grey Matter Fusion, Inc. Sun Tracking Tint Visor
CN106169907A (zh) * 2016-06-30 2016-11-30 华夏聚光(内蒙古)光伏电力有限公司 一种追日太阳能发电系统
CN106325307A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 重庆三峡学院 一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何银涛: "《光伏发电跟踪支架阴影数学模型研究》", 《太阳能》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109283945A (zh) * 2017-07-19 2019-01-29 双清阁(北京)科技有限公司 一种采用方位角-仰角跟踪方式的太阳能发电装置
CN109116872A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 天合光能股份有限公司 一种双面光伏组件跟踪角度的优选方法
CN110658858A (zh) * 2019-10-19 2020-01-07 天合光能股份有限公司 一种基于智能光伏组件的不平坦地势逆跟踪方法
CN113359870A (zh) * 2021-06-25 2021-09-07 阳光电源(上海)有限公司 一种光伏跟踪支架的控制方法、装置及光伏跟踪支架系统
CN114020049A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 江扬科技(无锡)有限公司 一种单轴追踪式光伏系统
CN114020049B (zh) * 2021-11-05 2024-02-23 江扬科技(无锡)有限公司 一种单轴追踪式光伏系统
CN114442678A (zh) * 2021-12-28 2022-05-06 浙江朝泰科技有限公司 一种用于光伏组件的太阳跟踪设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106933255B (zh) 2019-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106933255A (zh) 不同地形自适应太阳能跟踪方法
CN103149947B (zh) 一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法
US11437950B2 (en) Method to reduce shading in a photovoltaic plant
CN101521478B (zh) 一种太阳能自动跟踪系统
CN105958930B (zh) 一种智慧型太阳跟踪器控制系统及其跟踪支架
CN105242693A (zh) 光伏系统跟踪及逆跟踪的方法
CN102354222A (zh) 一种双轴太阳能光伏阵列发电系统的无阴影跟踪方法
Lee et al. A novel algorithm for single-axis maximum power generation sun trackers
KR101602740B1 (ko) 태양에너지 집열장치 및 집열방법
CN102809972A (zh) 光伏跟踪系统的回追跟踪方法
CN103116363B (zh) 光伏发电机太阳轨迹跟踪方法及系统
CN107894781A (zh) 高效率太阳能发电装置
KR100814974B1 (ko) 태양광 발전장치
CN219436927U (zh) 一种多点支撑的单立柱光伏跟踪装置
CN204832971U (zh) 一种太阳能板跟踪控制装置
CN106169907A (zh) 一种追日太阳能发电系统
CN102566600B (zh) 跟踪式太阳能光伏发电系统的自动校正系统及其实现方法
CN109283945A (zh) 一种采用方位角-仰角跟踪方式的太阳能发电装置
CN201622470U (zh) 一种节能环保型太阳光跟踪装置
CN205142102U (zh) 一种跟踪式太阳能板
CN213092167U (zh) 一种光伏智能追日装置
CN209805748U (zh) 一种新型双轴光伏跟踪器
CN207625502U (zh) 一种倾斜角可调节的光伏支架系统
JP2017229195A (ja) 太陽光発電方法
CN108153335A (zh) 高效率太阳能板旋转控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant