CN107402585B - 光伏板的太阳方位角测量及转角控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光伏板的太阳方位角测量及转角控制方法、装置和系统，方法包括：获取第一测点和第二测点处的经、维度，并计算两测点间的第一距离；根据两测点的经、维度分别计算照射在两测点的太阳光线在对应水平面上的第一投影距离和第二投影距离；根据第一距离、第一投影距离和第二投影距离计算由第一距离和第一投影距离构成的第一角度和/或由第一距离和第二投影距离构成的第二角度；根据第一角度以及由第一距离和参考线构成的第三角度，计算第一测点处的太阳方位角；和/或，根据第二角度以及由第一距离和参考线构成的第四角度，计算第二测点处的太阳方位角。本发明的技术方案可实现对太阳方位角的准确跟踪，以及对光伏板转角进行修正。

Description

光伏板的太阳方位角测量及转角控制方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光伏板的太阳方位角测量及转角控制方法、装置和系统。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。太阳能跟踪系统是能让电池板时刻正对太阳，让光线随时垂直照射电池板的系统装置，能显著提高光伏组件的发电效率。目前，跟踪系统从控制手段上可分为传感器跟踪和程序跟踪(也称视日运动轨迹跟踪)。

传感器跟踪是利用传感器检测太阳光线是否偏离电池板法线，传感器安装在太阳电池方阵上,与其同步运行。光线方向一旦发生细微改变,则传感器失衡，系统输出信号产生偏差。当偏差达到一定幅度时，传感器输出相应信号，执行机构开始进行纠偏，使光电传感器重新达到平衡，即由传感器输出信号控制的太阳电池方阵平面与光线成直角时停止转动，完成一次调整周期。这种跟踪方法具有以下缺点：

(1)这种跟踪装置灵敏度高，但是容易受环境影响，如乌云遮住时。

(2)跟踪精度与照度和时段有关，日照强度较弱时，跟踪精度很差。

程序轨迹跟踪(也称视日运动轨迹跟踪)，是根据太阳的实际运行轨迹，按照预定的程序调整跟踪装置。这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，但其精度不是很高。

发明内容

本发明提供一种光伏板的太阳方位角测量及转角控制方法、装置和系统，以实现对太阳方位角的准确跟踪，从而对光伏板转角进行准确控制，使光线垂直照射在光伏板上。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种光伏板的太阳方位角测量方法，包括：获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度；根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度计算所述第一测点到所述第二测点间的第一距离；根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度分别计算照射在所述第一测点和所述第二测点的太阳光线在对应所述第一测点和所述第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离；根据所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离计算由所述第一距离和所述第一投影距离构成的第一角度和/或由所述第一距离和所述第二投影距离构成的第二角度；根据所述第一角度以及由所述第一距离和经过所述第一测点的参考线构成的第三角度，计算所述第一测点处的太阳方位角，以用于修正所述第一测点处光伏板的实际转角；和/或，根据所述第二角度以及由所述第一距离和经过所述第二测点的参考线构成的第四角度，计算所述第二测点处的太阳方位角，以用于修正所述第二测点处光伏板的实际转角。

本发明的实施例还提供了一种光伏板转角控制方法，包括：采用转角传感器测量位于测点处的光伏板的实际转角；根据如上所述的光伏板的太阳方位角测量方法得到的所述测点处的太阳方位角对所述测点处的光伏板的实际转角进行修正。

本发明的实施例还提供了一种光伏板的太阳方位角测量装置，包括：位置获取模块，用于获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度；距离计算模块，用于根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度计算所述第一测点到所述第二测点间的第一距离；投影计算模块，用于根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度分别计算照射在所述第一测点和所述第二测点的太阳光线在对应所述第一测点和所述第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离；角度计算模块，用于根据所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离计算由所述第一距离和所述第一投影距离构成的第一角度和/或由所述第一距离和所述第二投影距离构成的第二角度；第一方位计算模块，用于根据所述第一角度以及由所述第一距离和经过所述第一测点的参考线构成的第三角度，计算所述第一测点处的太阳方位角，以用于修正所述第一测点处光伏板的实际转角；和/或，第二方位计算模块，用于根据所述第二角度以及由所述第一距离和经过所述第二测点的参考线构成的第四角度，计算所述第二测点处的太阳方位角，以用于修正所述第二测点处光伏板的实际转角。

本发明的实施例还提供了一种光伏板转角控制装置，包括：转角采集模块，用于采用转角传感器测量位于测点处的光伏板的实际转角；转角修正模块，用于根据如上所述的光伏板的太阳方位角测量装置得到的所述测点处的太阳方位角对所述测点处的光伏板的实际转角进行修正。

本发明的实施例还提供了一种光伏板转角控制系统，包括：位于不同光伏电站的至少两个光伏板处的如上所述的光伏板的太阳方位角测量装置；位于不同光伏电站的至少两个光伏板处的如上所述的光伏板转角控制装置；以及，一个云端服务器；所述云端服务器与各所述光伏板的太阳方位角测量装置连接，用于完成各所述光伏板的太阳方位角测量装置之间的数据交互；各所述光伏板的太阳方位角测量装置与位于同一所述光伏板处的所述光伏板转角控制装置连接。

本发明实施例提供的光伏板的太阳方位角测量及转角控制方法、装置和系统，通过测量太阳照射在两个测点所在水平面的光线的投影，以及两侧点的距离所围成的三角形中，位于两个测点处的角度，然后根据该测点处的角度以及经过该测点的参考线与两侧点间距离构成的角度，计算对应测点处的太阳方位角；在计算出测点处的太阳方位角后，依据该太阳方位角对测点处光伏板的转角进行准确修正，从而使光线垂直照射在光伏板上，让光伏板最大程度吸收光能进行发电。

附图说明

图1为本发明提供的太阳方位角测量方法一个实施例的方法流程图；

图2为本发明提供的太阳光线的投影示意图一；

图3为本发明提供的太阳光线的投影示意图二；

图4为本发明提供的第一测点处的太阳方位角示意图；

图5为本发明提供的第二测点处的太阳方位角示意图；

图6为本发明提供的太阳方位角测量方法另一个实施例的方法流程图；

图7为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的流程图；

图8为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图一；

图9为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图二；

图10为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图三；

图11为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图四；

图12为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图五；

图13为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图六；

图14为本发明提供的第一测点太阳方位角测量方法的示意图七；

图15为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的流程图；

图16为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的示意图一；

图17为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的示意图二；

图18为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的示意图三；

图19为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的示意图四；

图20为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的示意图五；

图21为本发明提供的第二测点太阳方位角测量方法的示意图六；

图22为本发明提供的光伏板转角控制方法一个实施例的方法流程图；

图23为本发明提供的太阳方位角测量装置一个实施例的结构示意图；

图24为本发明提供的太阳方位角测量装置另一个实施例的结构示意图；

图25为本发明提供的光伏板转角控制装置一个实施例的结构示意图；

图26为本发明提供的光伏板转角控制装置另一个实施例的结构示意图；

图27为本发明提供的光伏板转角控制系统一个实施例的结构示意图。

附图标号说明：

L-太阳光线投影、T-测点、T1-第一测点、T2-第二测点、L1-第一投影距离、L2-第二投影距离、L3-第一距离、H-太阳光线到达地球表面的距离、H’-太阳到投影面距离、a1-第一太阳方位角、a2-第二太阳方位角、hs1-第一太阳高度角、hs2-第二太阳高度角、c1-第一角度、c2-第二角度、d1-第三角度、d2-第四角度、231-位置获取模块、232-距离计算模块、233-投影计算模块、234-角度计算模块、235-第一方位计算模块、236-第二方位计算模块、2321-坐标转换单元、2322-距离计算单元、237-第三方位角计算模块、251-转角采集模块、252-转角修正模块、2521-角度差计算单元、2522-转角修正单元、271-光伏电站、272-光伏板的太阳方位角测量装置、273-光伏板转角控制装置、274-云端服务器、275-集群控制器。

具体实施方式

现有技术中，在利用理论公式等数学方法计算太阳高度角以及太阳方位角时都会引入计算误差，这些误差的产生主要是在计算过程中引入了地球的经、纬度，而经、纬度值在转换成平面直角坐标系下的坐标值或依据平面直角坐标系下的理论公式进行相关计算时，就会产生误差。

本发明的发明构思，是通过求解地球表面上第一测点和第二测点的距离，以及太阳光线照射在这两个测点的光线在对应水平面上的投影之间所构成的角度；然后根据该角度以及经过测点处的参考线与两侧点距离构成的角度，计算两测点处的太阳方位角。

实施例一

图1为本发明提供的太阳方位角测量方法一个实施例的方法流程图，该方法的执行主体可以为具有空间坐标数据处理功能的终端。如图1所示，该太阳方位角测量方法具体包括：

S110，获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度。

其中，所述的第一测点和第二测点为地面上任意选取的光伏板所在的两个点。这两个光伏板可以为同一光伏电站中的两个光伏板，也可以为不同光伏电站的两个光伏板。在光伏板所在测点处安装如GPS定位装置可以得到相应光伏板的测点处的经、纬度数据。

当两个光伏板不在同一个光伏电站时，可以通过搭建云端服务器，利用无线网络式来实现数据交互。

S120，根据第一测点和第二测点的经、维度计算第一测点到第二测点间的第一距离。

根据两个测点的经纬度坐标可以确定两点之间的距离，且本实施中将该距离记为第一距离。

在具体应用场景中，当两个测点的距离很远时，其在地面上的距离实际为一曲线，而本实施例将该曲线近似为直线距离，即第一距离。

S130，根据第一测点和第二测点的经、维度分别计算照射在第一测点和第二测点的太阳光线在对应第一测点和第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离。

如图2所示，为太阳光线的投影示意图。图2中，太阳的光线照射在地球表面的测点T处，且光线在过测点T的水平面上留下投影，投影的长度为L。

本实施例中，基于图2所示的太阳投影的示意方式，在地球表面任意选取的第一测点和第二测点处定义出太阳光线在对应第一测点和第二测点所在水平面上的投影，并且定义第一测点处的投影长度为第一投影距离、第二测点处的投影长度为第二投影距离。当第一测点和第二测点距离较近时，第一测点所在光线的投影面和第二测点所在的光线投影面可近似为一个平面。

在预知第一测点和第二测点的经、维度后，可根据经、纬度以及测点处当地的时间确定测点处太阳光线投影的距离。

S140，根据第一距离、第一投影距离和第二投影距离计算由第一距离和第一投影距离构成的第一角度和/或由第一距离和第二投影距离构成的第二角度。

具体地，如图3所示，太阳光线照射在地球表面的第一测点T1处产生第一投影距离L1、太阳光线照射在地球表面的第二测点T2处产生第二投影距离L2。太阳光线到达地球表面的距离近似为H，太阳到达两个投影平面的距离近似为H’。第一测点T1与第二测点T2之间的第一距离为L3。

从图3中获悉，在已知第一距离L3、第一投影距离L1和第二投影距离L2后，即可确定一个由这三个距离为边构成的三角形。进而可计算出该三角形中由第一距离L3和第一投影距离L1构成的第一角度和/或由第一距离L3和第二投影距离L2构成的第二角度。

S150，根据第一角度以及由第一距离和经过第一测点的参考线构成的第三角度，计算第一测点处的太阳方位角，以用于修正第一测点处光伏板的实际转角。

具体的，如图4所示，所述的参考线即为太阳方位角为0度方向的直线。在测量第一测点T1处的太阳方位角时，所述的参考线即经过第一测点T1的参考线。本实施例中将正南方的方向定义为太阳方位角0度方向，且顺时针旋转方向为角度正方向。

从图4中可以获悉，第一测点T1处的太阳方位角位于参考线的偏西方向，且角度大小可通过第一投影距离L1与第一距离L3所构成的第一角度以及由第一距离L3和经过第一测点的参考线构成的第三角度通过如直角定理、平角定理、角度差关系计算等方式得到太阳方位角的具体值。例如图4中，第一测点T1处的太阳方位角等于第一角度与第三角度的差值。和/或，

执行S160，根据第二角度以及由第一距离和经过第二测点的参考线构成的第四角度，计算第二测点处的太阳方位角，以用于修正第二测点处光伏板的实际转角。

具体的，如图5所示，所述的参考线即为太阳方位角为0度方向的直线。在测量第二测点T2处的太阳方位角时，所述的参考线即经过第二测点T2的参考线。本实施例中将正南方的方向定义为太阳方位角0度方向，且顺时针旋转方向为角度正方向。

从图5中可以获悉，第一测点T1处的太阳方位角位于参考线的偏西方向，且角度大小可通过第二投影距离L2与第一距离L3所构成的第二角度以及由第一距离L3和经过第二测点的参考线构成的第四角度通过如直角定理、平角定理、角度差关系计算等方式得到太阳方位角的具体值。例如图5中，第二测点T2处的太阳方位角等于第四角度减去第二角度的差值。

在具体应用场景中，由于第一测点和第二测点的位置任意，对应的太阳方位角的大小不局限于图4和图5所示的情况。但是，总体来说，根据第一角度以及由第一距离和经过第一测点的参考线构成的第三角度，可计算得到第一测点处的太阳方位角；同时，根据第二角度以及由第一距离和经过第二测点的参考线构成的第四角度，计算第二测点处的太阳方位角都是可以实现的。

计算得到的测点处的太阳方位角可用于修正相应测点处光伏板的实际转角，以使得光伏板尽可能与太阳光线垂直，最大程度吸收光能进行发电。

本发明实施例提供的太阳方位角测量方法，通过测量太阳照射在两个测点所在水平面的光线的投影，以及两侧点的距离所围成的三角形中，位于两个测点处的角度，然后根据该测点处的角度以及经过该测点的参考线与两侧点间距离构成的角度，计算对应测点处的太阳方位角；在计算出测点处的太阳方位角后，依据该太阳方位角对测点处光伏板的转角进行准确修正，从而使光线垂直照射在光伏板上，让光伏板最大程度吸收光能进行发电。

实施例二

图6为本发明提供的太阳方位角测量方法另一个实施例的方法流程图，可视为图1所示实施例的具体实现方式。如图6所示，该太阳方位角测量方法包括步骤如下：

S610，获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度。步骤S610与前述步骤S110相似。

S620，根据第一测点和第二测点的经、维度计算第一测点到第二测点间的第一距离。步骤S620与前述步骤S120相似。

具体的，可将第一测点T1和第二测点T2的经、纬度转换为平面直角坐标系下的坐标点，并根据坐标点的值计算第一距离。

例如图4所示，假设第一测点T1处的坐标为(X1，Y1)，第二测点T2处的坐标为(X2，Y2)，则第一测点T1和第二测点T2之间的第一距离L3可由下式计算得到：

S630，根据第一测点和第二测点的经、维度分别计算照射在第一测点和第二测点的太阳光线在对应第一测点和第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离。步骤S630与前述步骤S130相似。

具体的，如图4所示，太阳光线在第一测点T1或第二测点T2所在水平面上的投影L1和L2与相应太阳光线所成的夹角即为相应测点处的太阳高度角hs1和hs2。

根据理论计算公式：

可得到地球表面任意点位置的太阳高度角理论值hs，其中，

为观测地的地理纬度、δ为太阳赤纬，t为地方时角。以第一测点T1和第二测点T2作为观测地，得到相应的第一测点T1处的太阳高度角理论值hs1，第二测点T2处的太阳高度角理论值hs2。

从图4或图5中可以获悉，在由距离H、H’、L1组成的直角三角形，以及由距离H、H’、L2组成的直角三角形中分别满足：

L1＝H/p*cos(hs1)…………………….…………………….(3)

L2＝H/p*cos(hs2)…………………….…………………….(4)

其中，p为计算过程中引入的误差率，其数值在这里没有实际意义，因为在后面的计算中会被约掉。通过(3)、(4)分别计算得到第一投影距离L1和第二投影距离L2。

S640，根据第一距离、第一投影距离和第二投影距离计算由第一距离和第一投影距离构成的第一角度和/或由第一距离和第二投影距离构成的第二角度。步骤S640与前述步骤S140相似。

具体地，在如图4或图5中，在第一投影距离L1、第二投影距离L2和第一距离L3组成的三角形中，根据余弦定理，可得第一距离L3和第一投影距离L1构成的第一角度c1：

cos(c1)＝(L1*L1+L3*L3-L2*L2)/(2*L1*L3)………….(5)

第一距离L3和第一投影距离L1构成的第一角度c2：

cos(c2)＝(L2*L2+L3*L3-L1*L1)/(2*L2*L3)………….(6)

在计算得到位于第一测点T1处的第一角度以及第二测点T2处的第二角度后，可继续执行S150，根据第一角度以及由第一距离和经过第一测点的参考线构成的第三角度，计算第一测点处的太阳方位角；和/或，执行S160，根据第二角度以及由第一距离和经过第二测点的参考线构成的第四角度，计算第二测点处的太阳方位角。

实施例通过具体执行S650和S660对应完成步骤S150和S160的具体实现过程。

首先，随着太阳方位角0度角方向的设置改变，相应得到的两个测点的太阳方位角也不相同，本实施例中，以太阳投影位于第一距离南侧，参考线的0角度方向为正南方，且顺时针旋转角度为正，第一测点位于第二测点的北侧为例，对步骤S650进行详细说明。

计算第一测点T1处的太阳方位角，即如图7所示，步骤S650具体包括步骤S710～S760。其中，c1为第一角度，d1为第三角度。

S710，如果太阳方位位于参考线西侧，且第二测点位于第一投影距离的西侧，则根据：

a1＝d1-c1…………………………………..……….….(7)

计算得到第一测点处的太阳方位角a1。

如图8中所示，第一测点T1处的太阳方位角a1为第三角度d1与第一角度c1的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a1取正值。

S720，如果太阳方位位于参考线西侧，第二测点位于参考线西侧，且第二测点位于第一投影距离的东侧，则根据：

a1＝c1+d1…………………………………..…….(8)

计算得到第一测点处的太阳方位角a1。

如图9中所示，第一测点T1处的太阳方位角a1为第三角度d1与第一角度c1的和值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a1取正值。

S730，如果太阳方位位于参考线西侧，第二测点位于参考线东侧，则根据：

a1＝c1-d1……………….….….(9)

计算得到第一测点处的太阳方位角a1。

如图10中所示，第一测点T1处的太阳方位角a1为第三角度d1与第一角度c1的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a1取正值。

S740，如果太阳方位位于参考线东侧，且第二测点位于第一投影距离的东侧，则根据：

a1＝-(d1-c1)……………………………..…….(10)

计算得到第一测点处的太阳方位角a1。

如图11中所示，第一测点T1处的太阳方位角a1为第三角度d1与第一角度c1的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的东侧，则太阳方位角a1取负值。

S750，如果太阳方位位于参考线东侧，第二测点位于参考线东侧，且第二测点位于第一投影距离的西侧，则根据：

a1＝-(c1+d1)…………………………..…….(11)

计算得到第一测点处的太阳方位角a1。

如图12中所示，第一测点T1处的太阳方位角a1为第三角度d1与第一角度c1的和值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的东侧，则太阳方位角a1取负值。

S760，如果太阳方位位于参考线东侧，且第二测点位于参考线西侧，则根据：

a1＝-(c1-d1)…………………………..…….(12)

计算得到第一测点处的太阳方位角a1。

如图13中所示，第一测点T1处的太阳方位角a1为第三角度d1与第一角度c1的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的东侧，则太阳方位角a1取负值。

进一步的，在计算得到第一测点T1处的太阳方位角a1之后，还可通过该角度值以及第一测点和第二测点的经、维度，计算第二测点处的太阳方位角。

例如，以图14为例，在基于图8所示示意图计算得到第一测点T1处的太阳方位角后，在经过第二测点T2的两投影距离组成的平面上再作一条参考线1，且该参考线1与经过第一测点T1的参考线平行，且0度角方向为正南方。从图14中可以获悉，由第一测点T1和第二测点T2的经、维度关系，可以得到第二测点T2处的太阳方位角a2为第二角度c2与第三角度d1的补角的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a2取正值，即a2＝c2-(180-d1)。

接下来，本实施例中，仍以太阳投影位于第一距离南侧，参考线的0角度方向为正南方，且顺时针旋转角度为正，第一测点位于第二测点的北侧为例，对步骤S650进行详细说明。

计算第二测点T2处的太阳方位角，即如图15所示，步骤S660具体包括步骤S151～S156。其中，c2为第二角度，d2为第四角度。

S151，如果太阳方位位于参考线西侧，且第一测点位于第二投影距离西侧，则根据：

a2＝d2-c2………………………..…….(13)

计算得到第二测点处的太阳方位角a2；其中，d2为第一距离L3与参考线正南方的夹角。

如图16中所示，第二测点T2处的太阳方位角a2为第四角度d2与第二角度c2的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a2取正值。

S152，如果太阳方位位于参考线西侧，第一测点位于参考线东侧，且第一测点位于第二投影距离西侧，则根据：

a2＝180°-(c2-d2)………………………..…….(14)

计算得到第二测点处的太阳方位角a2。

如图17中所示，第二测点T2处的太阳方位角a2为第二角度c2与第四角度d2的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a2取正值。

S153，如果太阳方位位于参考线西侧，第一测点位于参考线东侧，且第一测点位于第二投影距离东侧，则根据：

a2＝(c2-d2)………………………..…….(15)

计算得到第二测点处的太阳方位角a2；其中，d2为第一距离L3与参考线正南方的夹角。

如图18中所示，第二测点T2处的太阳方位角a2为第二角度c2与第四角度d2的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a2取正值。

S154，如果太阳方位位于参考线东侧，且第一测点位于第二投影距离东侧，则根据：

a2＝-(180°-c2-d2)………………………..…….(16)

计算得到第二测点处的太阳方位角a2；

如图19中所示，第二测点T2处的太阳方位角a2为第二角度c2与第四角度d2的和值的补角。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的东侧，则太阳方位角a2取负值。

S155，如果太阳方位位于参考线东侧，且第一测点位于参考线西侧，则根据：

a2＝-(180°-(c2-d2))………………………..…….(17)

计算得到第二测点处的太阳方位角a2。

如图20中所示，第二测点T2处的太阳方位角a2为第二角度c2与第四角度d2的差值的补角。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的东侧，则太阳方位角a2取负值。

进一步的，在计算得到第二测点T2处的太阳方位角a2之后，还可通过该角度值以及第一测点和第二测点的经、维度，计算第一测点处的太阳方位角。

例如，以图21为例，在基于图16所示示意图计算得到第二测点T2处的太阳方位角后，在经过第一测点T1的两投影距离组成的平面上再作一条参考线1，且该参考线1与经过第二测点T2的参考线平行，且0度角方向为正南方。从图21中可以获悉，由第一测点T1和第二测点T2的经、维度关系，可以得到第一测点T1处的太阳方位角a1为第一角度c1与第四角度d2的补角的差值。由于太阳在投影L1、L2所在平面且相对于参考线的西侧，则太阳方位角a1取正值，即a1＝c1-(180-d2)。

以上实施例内容仅用于举例说明步骤S150，根据第一角度以及由第一距离和经过第一测点的参考线构成的第三角度，计算第一测点处的太阳方位角；和/或，说明步骤S160，根据第二角度以及由第一距离和经过第二测点的参考线构成的第四角度，计算第二测点处的太阳方位角的具体实现过程。在具体应用场景中，基于太阳的大体方位，第一测点和第二测点的相对位置，还可以绘制除图8-图14以及图16-图21之外的其他情况的测点处太阳方位角的示意图。本领域技术人员可参考图7和图15中计算测点处太阳方位角的思路，进行等角度换算和替代，进而得到不同情况下测点的太阳方位角。

本发明实施例提供的太阳方位角测量方法，在图1所示实施例的基础上，对图1中各步骤均进行了细化描述，特别是基于太阳高度角计算测点处的投影距离，然后基于两侧点的投影距离以及两侧点距离所围成的三角形计算测点处太阳方位角的过程进行了详细说明。本实施例中，在通过太阳高度角计算测点处光线投影距离以及计算两侧点之间距离时引入的误差率，但该误差率在后续基于三角形的三边计算测点处的第一角度和第二角度时约掉了，进而使得在通过第一角度和第二角度等计算测点处太阳方位角时，使得计算结果更加准确。

实施例三

图22为本发明提供的光伏板转角控制方法一个实施例方法流程图，该方法的执行主体可以为控制光伏板转角的控制器。如图22所示，该光伏板转角控制方法包括如下步骤：

S221，采用转角传感器测量位于测点处的光伏板的实际转角。

其中，转角传感器设置在光伏板的旋转中心轴上，当光伏板沿着中心轴跟随太阳方位发生旋转时，转角传感器可测量光伏板相对于参考线0度角的实际转角。

S222，根据光伏板的太阳方位角测量方法得到的测点处的太阳方位角对测点处的光伏板的实际转角进行修正。

依据上述实施例中所述的光伏板的太阳方位角测量方法，以两个光伏板所在位置作为第一测点和第二测点，计算光伏板在不同时刻对应的太阳方位角。然后，将当前光伏板的转角调整为光伏板接收光表面垂直该太阳方位角，以使得光伏板吸收更多的光能，从而完成对光伏板的实际转角的修正。

在具体应用场景中，可以实时或周期性计算测点处的太阳方位角减去测点处的光伏板的实际转角得到的角度差。然后，控制测点处的光伏板转动角度差的角度。例如，当角度差为正值时，则将光伏板沿着水平面顺时针旋转角度差对应的绝对值角度；当角度差为负值时，则将光伏板沿着水平面逆时针旋转角度差对应的绝对值角度。

为了灵活汇集不同测点处光伏板的位置、光伏板的实际转角以及太阳方位角的信息，本实施例还可通过云端服务器进行这些信息的收集，以及在各方法的执行主体之间进行信息共享。

本发明实施例提供的光伏板转角控制方法，基于前述光伏板的太阳方位角测量方法的实施例，通过计算得到各光伏板所在位置的太阳方位角，对光伏板的实际转角进行修正，以使得光伏板吸收更多的光能，提高光伏板的发电效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

实施例四

图23为本发明提供的光伏板的太阳方位角测量装置一个实施例的结构示意图，可执行如图1所示方法步骤。如图23所示，该光伏板的太阳方位角测量装置包括：位置获取模块231，距离计算模块232、投影计算模块233、角度计算模块234、第一方位计算模块235和/或第二方位计算模块236，其中：

位置获取模块231，用于获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度；距离计算模块232，用于根据第一测点和第二测点的经、维度计算第一测点到第二测点间的第一距离；投影计算模块233，用于根据第一测点和第二测点的经、维度分别计算照射在第一测点和第二测点的太阳光线在对应第一测点和第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离；角度计算模块234，用于根据第一距离、第一投影距离和第二投影距离计算由第一距离和第一投影距离构成的第一角度和/或由第一距离和第二投影距离构成的第二角度；第一方位计算模块235，用于根据第一角度以及由第一距离和经过第一测点的参考线构成的第三角度，计算第一测点处的太阳方位角，以用于修正第一测点处光伏板的实际转角；和/或，第二方位计算模块236，用于根据第二角度以及由第一距离和经过第二测点的参考线构成的第四角度，计算第二测点处的太阳方位角，以用于修正第二测点处光伏板的实际转角。

本发明实施例提供的光伏板的太阳方位角测量装置，通过测量太阳照射在两个测点所在水平面的光线的投影，以及两侧点的距离所围成的三角形中，位于两个测点处的角度，然后根据该测点处的角度以及经过该测点的参考线与两侧点间距离构成的角度，计算对应测点处的太阳方位角；在计算出测点处的太阳方位角后，依据该太阳方位角对测点处光伏板的转角进行准确修正，从而使光线垂直照射在光伏板上，让光伏板最大程度吸收光能进行发电。

实施例五

图24为本发明提供的光伏板的太阳方位角测量装置另一个实施例的结构示意图，为图23所示结构的具体实现方式，可执行如图6所示方法步骤。如图24所示，该太阳方位角测量装置在图23所示结构的基础上，

距离计算模块232具体包括：坐标转换单元2321，用于将第一测点和第二测点的经、维度转换为平面直角坐标系下的坐标点；距离计算单元2322，用于根据坐标点的值计算第一距离。

进一步地，投影计算模块233具体用于：

根据理论计算公式：

L1＝H/p*cos(hs1)

L2＝H/p*cos(hs2)

分别计算第一投影距离L1和第二投影距离L2；其中，hs为太阳高度角理论值、

为观测地的地理纬度、δ为太阳赤纬，t为地方时角、hs1为所述第一测点处的太阳高度角理论值、hs2为所述第二测点处的太阳高度角理论值、H为太阳到地面的近似距离、p为误差率。

进一步地，角度计算模块234具体用于，对第一距离、第一投影距离和第二投影距离围成的三角形利用余弦定理计算第一角度和/或第二角度。

进一步地，上述参考线的0角度方向为正南方，且顺时针旋转角度为正。

进一步地，上述光伏板的太阳方位角测量装置中还包括：第三方位角计算模块237，用于根据第一测点处的太阳方位角以及第一测点和第二测点的经、维度，计算第二测点处的太阳方位角，和/或，根据第二测点处的太阳方位角以及第一测点和第二测点的经、维度，计算第一测点处的太阳方位角。

本发明实施例提供的光伏板的太阳方位角测量装置，在图23所示实施例的基础上，对图23中各功能模块均进行了细化描述，特别是基于太阳高度角计算测点处的投影距离，然后基于两侧点的投影距离以及两侧点距离所围成的三角形计算测点处太阳方位角的过程进行了详细说明。本实施例中，在通过太阳高度角计算测点处光线投影距离以及计算两侧点之间距离时引入的误差率，但该误差率在后续基于三角形的三边计算测点处的第一角度和第二角度时约掉了，进而使得在通过第一角度和第二角度等计算测点处太阳方位角时，使得计算结果更加准确。

实施例六

图25为本发明提供的光伏板转角控制装置一个实施例的结构示意图，包括：转角采集模块251和转角修正模块252，其中：

转角采集模块251，用于采用转角传感器测量位于测点处的光伏板的实际转角；转角修正模块252，用于根据如上所述的光伏板的太阳方位角测量装置得到的测点处的太阳方位角对测点处的光伏板的实际转角进行修正。

进一步的，如图26所示，上述转角修正模块252具体包括：角度差计算单元2521，用于计算测点处的太阳方位角减去测点处的光伏板的实际转角得到的角度差；转角修正单元2522，用于控制测点处的光伏板转动角度差的角度。

本发明实施例提供的光伏板转角控制装置，基于前述光伏板的太阳方位角测量装置的实施例，通过计算得到的各光伏板所在位置的太阳方位角，对光伏板的实际转角进行修正，以使得光伏板吸收更多的光能，提高光伏板的发电效率。

进一步地，如图27所示，本发明还提供了一种光伏板转角控制系统，包括：位于不同光伏电站271的至少两个光伏板处的如上所述的光伏板的太阳方位角测量装置272(对应于图23或图24)和位于不同光伏电站271的至少两个光伏板处的如上所述的光伏板转角控制装置273(对应于图25或图26)以及云端服务器274；所述云端服务器274与各光伏板的太阳方位角测量装置272连接，用于完成各光伏板的太阳方位角测量装置272之间的数据交互；各光伏板的太阳方位角测量装置272与位于同一光伏板处的光伏板转角控制装置273连接。

进一步地，上述交互的数据包括：各光伏板处的经、维度和太阳方位角。

在具体应用场景中，可如图27所示，在每个光伏电站271处建立一个光伏电站监控器275，通过光伏电站监控器275汇总对应的光伏电站271中各光伏板的太阳方位角测量装置272的待交互数据，并通过云端服务器274与其他光伏电站的光伏电站监控器275实现数据交互，进而实现各光伏电站之间的数据交互。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种光伏板的太阳方位角测量方法，其特征在于，包括：

获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度；

根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度计算所述第一测点到所述第二测点间的第一距离；

根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度分别计算照射在所述第一测点和所述第二测点的太阳光线在对应所述第一测点和所述第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离；

根据所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离计算由所述第一距离和所述第一投影距离构成的第一角度和/或由所述第一距离和所述第二投影距离构成的第二角度；

根据所述第一角度以及由所述第一距离和经过所述第一测点的参考线构成的第三角度，计算所述第一测点处的太阳方位角，以用于修正所述第一测点处光伏板的实际转角；和/或，根据所述第二角度以及由所述第一距离和经过所述第二测点的参考线构成的第四角度，计算所述第二测点处的太阳方位角，以用于修正所述第二测点处光伏板的实际转角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度计算所述第一测点到所述第二测点间的第一距离，包括：

将所述第一测点和所述第二测点的经、维度转换为平面直角坐标系下的坐标点，并根据所述坐标点的值计算所述第一距离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度分别计算照射在所述第一测点和所述第二测点的太阳光线在对应所述第一测点和所述第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离，包括：

根据理论计算公式：

L1＝H/p*cos(hs1)

L2＝H/p*cos(hs2)

分别计算所述第一投影距离L1和所述第二投影距离L2；

其中，hs为太阳高度角理论值、

为观测地的地理纬度、δ为太阳赤纬，t为地方时角、hs1为所述第一测点处的太阳高度角理论值、hs2为所述第二测点处的太阳高度角理论值、H为太阳到地面的近似距离、p为误差率。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离计算由所述第一距离和所述第一投影距离构成的第一角度和/或由所述第一距离和所述第二投影距离构成的第二角度，包括：

对所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离围成的三角形利用余弦定理计算所述第一角度和/或所述第二角度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考线的0角度方向为正南方，且顺时针旋转角度为正。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述第一测点处的太阳方位角以及所述第一测点和所述第二测点的经、维度，计算所述第二测点处的太阳方位角，和/或，

根据所述第二测点处的太阳方位角以及所述第一测点和所述第二测点的经、维度，计算所述第一测点处的太阳方位角。

7.一种光伏板转角控制方法，其特征在于，包括：

采用转角传感器测量位于测点处的光伏板的实际转角；

根据如权利要求1-6中任一项所述的光伏板的太阳方位角测量方法得到的所述测点处的太阳方位角对所述测点处的光伏板的实际转角进行修正。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述测点处的太阳方位角对所述测点处的光伏板的实际转角进行修正，包括：

计算所述测点处的太阳方位角减去所述测点处的光伏板的实际转角得到的角度差；

控制所述测点处的光伏板转动所述角度差的角度。

9.一种光伏板的太阳方位角测量装置，其特征在于，包括：

位置获取模块，用于获取地面上第一测点和第二测点处光伏板位置的经、维度；

距离计算模块，用于根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度计算所述第一测点到所述第二测点间的第一距离；

投影计算模块，用于根据所述第一测点和所述第二测点的经、维度分别计算照射在所述第一测点和所述第二测点的太阳光线在对应所述第一测点和所述第二测点所在水平面上的第一投影距离和第二投影距离；

角度计算模块，用于根据所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离计算由所述第一距离和所述第一投影距离构成的第一角度和/或由所述第一距离和所述第二投影距离构成的第二角度；

第一方位计算模块，用于根据所述第一角度以及由所述第一距离和经过所述第一测点的参考线构成的第三角度，计算所述第一测点处的太阳方位角，以用于修正所述第一测点处光伏板的实际转角；和/或，

第二方位计算模块，用于根据所述第二角度以及由所述第一距离和经过所述第二测点的参考线构成的第四角度，计算所述第二测点处的太阳方位角，以用于修正所述第二测点处光伏板的实际转角。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述距离计算模块包括：

坐标转换单元，用于将所述第一测点和所述第二测点的经、维度转换为平面直角坐标系下的坐标点；

距离计算单元，用于根据所述坐标点的值计算所述第一距离。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述投影计算模块具体用于：

根据理论计算公式：

L1＝H/p*cos(hs1)

L2＝H/p*cos(hs2)

分别计算所述第一投影距离L1和所述第二投影距离L2；

其中，hs为太阳高度角理论值、

为观测地的地理纬度、δ为太阳赤纬，t为地方时角、hs1为所述第一测点处的太阳高度角理论值、hs2为所述第二测点处的太阳高度角理论值、H为太阳到地面的近似距离、p为误差率。

12.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述角度计算模块具体用于，

对所述第一距离、所述第一投影距离和所述第二投影距离围成的三角形利用余弦定理计算所述第一角度和/或所述第二角度。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述参考线的0角度方向为正南方，且顺时针旋转角度为正。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第三方位角计算模块，用于根据所述第一测点处的太阳方位角以及所述第一测点和所述第二测点的经、维度，计算所述第二测点处的太阳方位角，和/或，

根据所述第二测点处的太阳方位角以及所述第一测点和所述第二测点的经、维度，计算所述第一测点处的太阳方位角。

15.一种光伏板转角控制装置，其特征在于，包括：

转角采集模块，用于采用转角传感器测量位于测点处的光伏板的实际转角；

转角修正模块，用于根据如权利要求9-14中任一项所述的光伏板的太阳方位角测量装置得到的所述测点处的太阳方位角对所述测点处的光伏板的实际转角进行修正。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述转角修正模块包括：

角度差计算单元，用于计算所述测点处的太阳方位角减去所述测点处的光伏板的实际转角得到的角度差；

转角修正单元，用于控制所述测点处的光伏板转动所述角度差的角度。

17.一种光伏板转角控制系统，其特征在于，包括：

位于不同光伏电站的至少两个光伏板处的如权利要求9-14中任一项所述的光伏板的太阳方位角测量装置；

位于不同光伏电站的至少两个光伏板处的如权利要求15或16所述的光伏板转角控制装置；以及，

一个云端服务器；

所述云端服务器与各所述光伏板的太阳方位角测量装置连接，用于完成各所述光伏板的太阳方位角测量装置之间的数据交互；

各所述光伏板的太阳方位角测量装置与位于同一所述光伏板处的所述光伏板转角控制装置连接。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述数据包括：各所述光伏板处的经、维度和太阳方位角。

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