CN109039268A - 一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统以及增加该系统发电量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统，包括双面光伏组件，在所述双面光伏组件两侧上方设置有正面反射镜，所述正面反射镜的内侧边缘与双面光伏组件的外侧边缘重合，所述正面反射镜用于将太阳光反射至双面光伏组件的正面，在所述双面光伏组件下方两侧分别设置有背面反射镜，所述背面反射镜用于将太阳光反射至双面光伏组件的背面，所述正面反射镜的外侧边缘与背面反射镜的内侧边缘在同一竖直面上。本发明通过在双面光伏组件正、背面增加反射镜，同时对反射镜的尺寸及位置进行确定，使照射在反射镜上的太阳光线能够全部被反射至双面光伏组件上，大大增加了双面光伏组件接收的光通量，进而实现了充分利用双面光伏组件以增加双面光伏组件发电量的目的。

Description

一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统以及增加该系 统发电量的方法

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统以及增加该系统发电量的方法。

背景技术

针对市场上出现的双面双玻光伏组件，该类光伏组件除正面与传统单面光伏组件一样常发电外，其背面同时能接收反射和散射光并发电，目前依然按照传统单面光伏组件使用方法，即正面接收直射光，背面接收反射和散射光，这种传统方法导致双面光伏组件的背面利用率极低，根据安装环境的不同，增加发电量仅10％左右，可见现有双面光伏组件的使用并未充分利用其正、背面区域的发电能力，造成双面光伏组件的发电量未得到有效的提高。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能有效提高双面光伏组件的利用率，进而大幅提高其发电量的基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统以及增加该系统发电量的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统，包括双面光伏组件，其特征在于：所述双面光伏组件与双轴太阳跟踪器连接，在所述双面光伏组件两侧上方设置有正面反射镜，所述正面反射镜的内侧边缘与双面光伏组件的外侧边缘重合，所述正面反射镜用于将太阳光反射至双面光伏组件的正面，在所述双面光伏组件下方两侧分别设置有背面反射镜，所述背面反射镜用于将太阳光反射至双面光伏组件的背面，所述正面反射镜的外侧边缘与背面反射镜的内侧边缘在同一竖直面上。

本发明所述的基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统，其所述正面反射镜相对于双面光伏组件的具体安装位置为：

其中，δ为正面反射镜的安装角度，即正面反射镜与水平面的锐角夹角；α为双面光伏组件与正面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；B₁为正面反射镜的宽度；H₁为正面反射镜的安装高度；

所述背面反射镜相对于双面光伏组件的具体安装位置为：

B₂＝b₂/cosγ

h₂₂＝tgγ·b₂

h₂₁＝tgβ·(b₁+b₂)

H₂＝h₂₁+h₂₂，

其中，γ为背面反射镜的安装角度，即背面反射镜与水平面的锐角夹角；β为双面光伏组件与背面反射镜内侧边缘反射光线的夹角；B₂为背面反射镜的宽度；b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度；h₂₁为背面反射镜上端部与双面光伏组件之间的垂直高度；h₂₂为背面反射镜上端部与背面反射镜下端部之间的垂直高度；H₂为背面反射镜的安装高度，即背面反射镜下端部与双面光伏组件之间的垂直高度。

一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统中增加发电量的方法，其特征在于：所述双面光伏组件与双轴太阳跟踪器连接，在所述双面光伏组件两侧上方设置有正面反射镜，所述正面反射镜将其镜面反射的太阳光线全部照射在双面光伏组件的正面区域内，在所述双面光伏组件下方两侧分别设置有背面反射镜，所述背面反射镜将其镜面反射的太阳光线全部照射在双面光伏组件的背面区域内，假设双面光伏组件正面接收的光通量为φ，背面接收的光通量为0.1 φ，则在双面光伏组件增加正、反面反射镜后，双面光伏组件正面接收的光通量为φ，(0＜b₁＜B)，其中，B为双面光伏组件的宽度，b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；双面光伏组件背面接收的光通量为,φ，(0＜b₂＜B)，其中，B为双面光伏组件的宽度，b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度。

本发明所述的基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统中增加发电量的方法，其利用双面光伏组件正、背面增加组件接收光线的光通量，其具体方法是：

首先根据设定的拟增加量和双面光伏组件的宽度B，确定正面反射镜在水平面上的投影宽度b₁以及背面反射镜在水平面上的投影宽度b₂，并分别计算出正面反射镜和背面反射镜的安装位置、安装角度及反射镜宽度，具体计算过程如下：

(1)正面反射镜O₁O₂，

由∠B＝∠C＝∠D；∠F＝∠δ；∠D＝90°-∠δ；∠E＝90°-∠F，其中，∠B为正面反射镜外侧边缘垂直入射光线与正面反射镜的锐角夹角；∠C为正面反射镜外侧边缘反射光线与正面反射镜的夹角；∠D为正面反射镜与竖直面的锐角夹角；∠F为正面反射镜上端与水平面的锐角夹角；∠δ为正面反射镜的安装角度，即正面反射镜下端与水平面的锐角夹角；∠E为正面反射镜下端与竖直面的锐角夹角；

得到∠E＝∠C，且O₁O₃＝O₂O₃＝h₁₂；

又∠A＝∠α；其中，∠A为O₁O₃与水平面的夹角，∠α为双面光伏组件与正面反射镜外侧边缘反射光线的夹角，h₁₂为O₃与正面反射镜上端部之间的垂直距离，b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；

得到

又

故

又H₁＝tgα·(b₁+B)，其中，H₁为正面反射镜的安装高度；

得到即正面反射镜的安装角度；

又

得到即正面反射镜的宽度；

(2)反面反射镜O₄O₅，

由∠β＝∠a，其中，∠β为双面光伏组件与背面反射镜内侧边缘反射光线的夹角；∠a为双面光伏组件与背面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；

得到其中，h₂₁为背面反射镜上端部与双面光伏组件之间的垂直高度；h₂₂为背面反射镜上端部与背面反射镜下端部之间的垂直高度；b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；

又∠c＝∠g＝∠f，∠γ＝90°-∠g＝∠e＝∠d，其中，∠c为垂直入射光线与背面反射镜的锐角夹角；∠g为背面反射镜与竖直面的锐角夹角；∠f为背面反射镜外侧边缘反射光线与背面反射镜的夹角；∠γ为背面反射镜的安装角度，即背面反射镜与水平面的锐角夹角；∠e为为背面反射镜的垂直面与背面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；∠d为背面反射镜的垂直面与竖直面的夹角；

得到即背面反射镜的安装角度；

又

得到化简得：

又设且0＜sinβ＜1；

方程①可化为：

(其中)；

(其中)；

故：背面反射镜的安装角度

背面反射镜的宽度B₂＝b₂/cosγ；

其中，h₂₂＝tgγ·b₂，h₂₁＝tgβ·(b₁+b₂)；

背面反射镜的的安装高度H₂＝h₂₁+h₂₂；

即采用上述正、背面反射镜相对于双面光伏组件的安装位置，能充分利用双面光伏组件的正、背面，增加双面光伏组件接收光线的光通量并增加双面光伏组件的发电量。

本发明通过在双面光伏组件正、背面增加反射镜，同时对反射镜的尺寸及其相对于双面光伏组件的安装位置进行确定，从而使照射在反射镜上的太阳光线能够全部被反射至双面光伏组件的正、背面区域内，大大增加了双面光伏组件正、背面接收的光通量，进而实现了充分利用双面光伏组件的正、背面以增加双面光伏组件发电量的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中用于确定反射镜安装位置的示意图。

图中标记：1为双面光伏组件，2为正面反射镜，3为背面反射镜。

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和2所示，一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统，包括双面光伏组件1，本系统采用双轴太阳跟踪器，即所述双面光伏组件1与双轴太阳跟踪器连接，在所述双面光伏组件1两侧上方设置有正面反射镜2，所述正面反射镜2的内侧边缘与双面光伏组件1的外侧边缘重合，所述正面反射镜2用于将太阳光反射至双面光伏组件1的正面，在所述双面光伏组件1下方两侧分别设置有背面反射镜3，所述背面反射镜3用于将太阳光反射至双面光伏组件1的背面，所述正面反射镜2的外侧边缘与背面反射镜3的内侧边缘在同一竖直面上。

在本实施例中，所述正面反射镜2相对于双面光伏组件1的具体安装位置为：

其中，δ为正面反射镜的安装角度，即正面反射镜与水平面的锐角夹角；α为双面光伏组件与正面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；B₁为正面反射镜的宽度；H₁为正面反射镜的安装高度。

所述背面反射镜3相对于双面光伏组件1的具体安装位置为：

B₂＝b₂/cosγ

h₂₂＝tgγ·b₂

h₂₁＝tgβ·(b₁+b₂)

H₂＝h₂₁+h₂₂，

其中，γ为背面反射镜的安装角度，即背面反射镜与水平面的锐角夹角；β为双面光伏组件与背面反射镜内侧边缘反射光线的夹角；B₂为背面反射镜的宽度；b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度；h₂₁为背面反射镜上端部与双面光伏组件之间的垂直高度；h₂₂为背面反射镜上端部与背面反射镜下端部之间的垂直高度；H₂为背面反射镜的安装高度，即背面反射镜下端部与双面光伏组件之间的垂直高度。

如图2所示，一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统中增加发电量的方法，在所述双面光伏组件两侧上方设置有正面反射镜，所述正面反射镜将其镜面反射的太阳光线全部照射在双面光伏组件的正面区域内，在所述双面光伏组件下方两侧分别设置有背面反射镜，所述背面反射镜将其镜面反射的太阳光线全部照射在双面光伏组件的背面区域内，假设不增加反射镜时双面光伏组件正面接收的光通量为φ，背面接收的光通量为0.1φ，则在双面光伏组件增加正、反面反射镜后，理想状态下双面光伏组件正面接收的光通量为φ， (0＜b₁＜B)，其中，B为双面光伏组件的宽度，b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；双面光伏组件背面接收的光通量为,φ，(0＜b₂＜B)，其中，B为双面光伏组件的宽度，b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度。

在本实施例中，利用双面光伏组件正、背面增加组件接收光线的光通量，其具体方法是：

首先根据设定的拟增加量和双面光伏组件的宽度B，确定正面反射镜在水平面上的投影宽度b₁以及背面反射镜在水平面上的投影宽度b₂，并分别计算出正面反射镜和背面反射镜的安装位置、安装角度及反射镜宽度，具体计算过程如下：

(1)正面反射镜O₁O₂，

由∠B＝∠C＝∠D；∠F＝∠δ；∠D＝90°-∠δ；∠E＝90°-∠F，其中，∠B为正面反射镜外侧边缘垂直入射光线与正面反射镜的锐角夹角；∠C为正面反射镜外侧边缘反射光线与正面反射镜的夹角；∠D为正面反射镜与竖直面的锐角夹角；∠F为正面反射镜上端与水平面的锐角夹角；∠δ为正面反射镜的安装角度，即正面反射镜下端与水平面的锐角夹角；∠E为正面反射镜下端与竖直面的锐角夹角；

得到∠E＝∠C，且O₁O₃＝O₂O₃＝h₁₂。

又∠A＝∠α；其中，∠A为O₁O₃与水平面的夹角，∠α为双面光伏组件与正面反射镜外侧边缘反射光线的夹角，h₁₂为O₃与正面反射镜上端部之间的垂直距离，b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；

得到

又

故

又H₁＝tgα·(b₁+B)，其中，H₁为正面反射镜的安装高度；

得到即正面反射镜的安装角度。

又

得到即正面反射镜的宽度。

(2)反面反射镜O₄O₅，

由∠β＝∠a，其中，∠β为双面光伏组件与背面反射镜内侧边缘反射光线的夹角；∠a为双面光伏组件与背面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；

得到其中，h₂₁为背面反射镜上端部与双面光伏组件之间的垂直高度；h₂₂为背面反射镜上端部与背面反射镜下端部之间的垂直高度；b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度。

又∠c＝∠g＝∠f，∠γ＝90°-∠g＝∠e＝∠d，其中，∠c为垂直入射光线与背面反射镜的锐角夹角；∠g为背面反射镜与竖直面的锐角夹角；∠f为背面反射镜外侧边缘反射光线与背面反射镜的夹角；∠γ为背面反射镜的安装角度，即背面反射镜与水平面的锐角夹角；∠e为为背面反射镜的垂直面与背面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；∠d为背面反射镜的垂直面与竖直面的夹角；

得到即背面反射镜的安装角度。

又

得到化简得：

又设且0＜sinβ＜1；

方程①可化为：

(其中)；

(其中)。

故：背面反射镜的安装角度

背面反射镜的宽度B₂＝b₂/cosγ。

其中，h₂₂＝tgγ·b₂，h₂₁＝tgβ·(b₁+b₂)。

背面反射镜的的安装高度H₂＝h₂₁+h₂₂。

即采用上述正、背面反射镜相对于双面光伏组件的安装位置，能充分利用双面光伏组件的正、背面，增加双面光伏组件接收光线的光通量并增加双面光伏组件的发电量。

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 (4)

1.一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统，包括双面光伏组件(1)，其特征在于：所述双面光伏组件(1)与双轴太阳跟踪器连接，在所述双面光伏组件(1)两侧上方设置有正面反射镜(2)，所述正面反射镜(2)的内侧边缘与双面光伏组件(1)的外侧边缘重合，所述正面反射镜(2)用于将太阳光反射至双面光伏组件(1)的正面，在所述双面光伏组件(1)下方两侧分别设置有背面反射镜(3)，所述背面反射镜(3)用于将太阳光反射至双面光伏组件(1)的背面，所述正面反射镜(2)的外侧边缘与背面反射镜(3)的内侧边缘在同一竖直面上。

2.根据权利要求1所述的基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统，其特征在于：所述正面反射镜(2)相对于双面光伏组件(1)的具体安装位置为：

其中，δ为正面反射镜的安装角度，即正面反射镜与水平面的锐角夹角；α为双面光伏组件与正面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；B₁为正面反射镜的宽度；H₁为正面反射镜的安装高度；

所述背面反射镜(3)相对于双面光伏组件(1)的具体安装位置为：

B₂＝b₂/cosγ

h₂₂＝tgγ·b₂

h₂₁＝tgβ·(b₁+b₂)

H₂＝h₂₁+h₂₂，

其中，γ为背面反射镜的安装角度，即背面反射镜与水平面的锐角夹角；β为双面光伏组件与背面反射镜内侧边缘反射光线的夹角；B₂为背面反射镜的宽度；b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度；h₂₁为背面反射镜上端部与双面光伏组件之间的垂直高度；h₂₂为背面反射镜上端部与背面反射镜下端部之间的垂直高度；H₂为背面反射镜的安装高度，即背面反射镜下端部与双面光伏组件之间的垂直高度。

3.一种基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统中增加发电量的方法，其特征在于：所述双面光伏组件与双轴太阳跟踪器连接，在所述双面光伏组件两侧上方设置有正面反射镜，所述正面反射镜将其镜面反射的太阳光线全部照射在双面光伏组件的正面区域内，在所述双面光伏组件下方两侧分别设置有背面反射镜，所述背面反射镜将其镜面反射的太阳光线全部照射在双面光伏组件的背面区域内，假设双面光伏组件正面接收的光通量为φ，背面接收的光通量为0.1φ，则在双面光伏组件增加正、反面反射镜后，双面光伏组件正面接收的光通量为其中，B为双面光伏组件的宽度，b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；双面光伏组件背面接收的光通量为,

其中，B为双面光伏组件的宽度，b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度。

4.根据权利要求3所述的基于双轴太阳跟踪器的双面光伏组件系统中增加发电量的方法，其特征在于：利用双面光伏组件正、背面增加组件接收光线的光通量，其具体方法是：

首先根据设定的拟增加量和双面光伏组件的宽度B，确定正面反射镜在水平面上的投影宽度b₁以及背面反射镜在水平面上的投影宽度b₂，并分别计算出正面反射镜和背面反射镜的安装位置、安装角度及反射镜宽度，具体计算过程如下：

(1)正面反射镜O₁O₂，

由∠B＝∠C＝∠D；∠F＝∠δ；∠D＝90°-∠δ；∠E＝90°-∠F，其中，∠B为正面反射镜外侧边缘垂直入射光线与正面反射镜的锐角夹角；∠C为正面反射镜外侧边缘反射光线与正面反射镜的夹角；∠D为正面反射镜与竖直面的锐角夹角；∠F为正面反射镜上端与水平面的锐角夹角；∠δ为正面反射镜的安装角度，即正面反射镜下端与水平面的锐角夹角；∠E为正面反射镜下端与竖直面的锐角夹角；

得到∠E＝∠C，且O₁O₃＝O₂O₃＝h₁₂；

又∠A＝∠α；其中，∠A为O₁O₃与水平面的夹角，∠α为双面光伏组件与正面反射镜外侧边缘反射光线的夹角，h₁₂为O₃与正面反射镜上端部之间的垂直距离，b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；

得到

又

故

又H₁＝tgα·(b₁+B)，其中，H₁为正面反射镜的安装高度；

得到即正面反射镜的安装角度；

又

得到即正面反射镜的宽度；

(2)反面反射镜O₄O₅，

由∠β＝∠a，其中，∠β为双面光伏组件与背面反射镜内侧边缘反射光线的夹角；∠a为双面光伏组件与背面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；

得到其中，h₂₁为背面反射镜上端部与双面光伏组件之间的垂直高度；h₂₂为背面反射镜上端部与背面反射镜下端部之间的垂直高度；b₁为正面反射镜在水平面上的投影宽度；b₂为背面反射镜在水平面上的投影宽度；B为双面光伏组件的宽度；

又∠c＝∠g＝∠f，∠γ＝90°-∠g＝∠e＝∠d，其中，∠c为垂直入射光线与背面反射镜的锐角夹角；∠g为背面反射镜与竖直面的锐角夹角；∠f为背面反射镜外侧边缘反射光线与背面反射镜的夹角；∠γ为背面反射镜的安装角度，即背面反射镜与水平面的锐角夹角；∠e为为背面反射镜的垂直面与背面反射镜外侧边缘反射光线的夹角；∠d为背面反射镜的垂直面与竖直面的夹角；

得到即背面反射镜的安装角度；

又

得到化简得：

又设且0＜sinβ＜1；

方程①可化为：

(其中)；

(其中)；

故：背面反射镜的安装角度

背面反射镜的宽度B₂＝b₂/cosγ；

其中，h₂₂＝tgγ·b₂，h₂₁＝tgβ·(b₁+b₂)；

背面反射镜的的安装高度H₂＝h₂₁+h₂₂；

即采用上述正、背面反射镜相对于双面光伏组件的安装位置，能充分利用双面光伏组件的正、背面，增加双面光伏组件接收光线的光通量并增加双面光伏组件的发电量。