CN113093813B - 基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统，在当前时刻为晴天时确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值，当该发电功率梯度值大于与当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，确定在当前时刻当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡，基于当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度以对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。本发明在通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定存在阴影遮挡时实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，达到最大发电效益。

Description

基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体的说，涉及一种基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统。

背景技术

为提高光伏组件的发电量，现有的光伏组件主要通过光伏跟踪支架来调节倾角，以获取最优光照强度。目前光伏跟踪支架对光伏组件调节的角度，主要基于视日跟踪算法进行设定，也即，光伏组件按照太阳运动轨迹进行跟踪和角度调节。

然而在早晚时段，视日跟踪可能会造成光伏阵列间出现阴影遮挡情况，尤其是晴朗天气，早晚的阵列遮挡会严重影响光伏组件的发电量。因此现有方案中在太阳高度角较低的早晚时段，根据光伏电站施工前预先设定的光伏阵列垂直高度和阵列间距，结合太阳高度角计算阵列间的遮挡距离和逆跟踪时刻，并在逆跟踪时刻采用逆跟踪方式，即按照与太阳运动轨迹相反的方向进行跟踪，以减少光伏阵列之间的遮挡。

在实际应用中，光伏电站大多数都安装在不平坦地势上，即使是平坦的地势，光伏阵列垂直高度和阵列间距都可能有很大差异，且光伏阵列的安装方位也随着地势不同而存在较大差异，因此仅利用预先设定的阵列间距和光伏阵列垂直高度计算阵列间的遮挡距离及遮挡时间点进行逆跟踪控制，依然会出现前后排阵列互相遮挡的情况，造成发电量损失。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统，以实现能够针对不同的地势，自适应优化逆跟踪角度，以尽可能降低电站各个阵列在早晚时段的阴影遮挡情况。

一种基于光伏组件的逆跟踪方法，应用于光伏跟踪系统中的控制器，所述逆跟踪方法包括：

在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在所述当前时刻的发电功率梯度值；

判断所述发电功率梯度值是否大于与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值；

如果是，则确定在所述当前时刻所述当前排光伏阵列对所述下一排光伏阵列存在阴影遮挡；

基于所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度；

根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

可选的，在根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制之后，还包括：

获取光伏电站在所述当前时刻的下一个时刻的瞬时总辐射值；

基于所述下一个时刻的瞬时总辐射值确定所述下一个时刻是否为晴天；

当所述下一个时刻为晴天时，再次确定所述下一排光伏阵列在所述下一个时刻的发电功率梯度值，以基于所述下一个时刻的发电功率梯度值对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制；

如此反复，直至晴天时刻的所述下一排光伏阵列的发电功率梯度值不大于与所述晴天时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，结束对所述当前排光伏阵列的逆跟踪控制，并继续将所述下一排光伏阵列作为当前排光伏阵列进行逆跟踪角度优化调整。

可选的，所述晴天辐射基准梯度值的获取过程包括：

获取光伏电站在预设历史时间段内的每日瞬时总辐射值；

基于所述光伏电站的经纬度位置确定所述预设历史时间段内的每日地外瞬时辐射值；

计算同一天的所述每日瞬时总辐射值和对应的所述每日地外瞬时辐射值的日相关性；

从所述预设历史时间段内筛选出所述日相关性大于日相关性阈值的各个目标日期作为晴天日期；

计算各个所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值；

对所有的所述晴天日期中相同时刻对应的所述晴天辐射梯度值求平均数，得到所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将所述晴天辐射平均梯度值确定为所述晴天辐射基准梯度值。

可选的，在所述当前时刻属于上午时间段时，所述当前光伏阵列位于所述下一排光伏阵列的东面方向；在所述当前时刻属于下午时间段时，所述当前光伏阵列位于所述下一排光伏阵列的西面方向。

可选的，确定所述当前时刻为晴天的过程包括：

获取光伏电站在所述当前时刻的瞬时总辐射值；

基于所述瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值；

当所述当前辐射梯度值不大于与所述晴天辐射基准梯度值时，确定所述当前时刻为晴天。

可选的，所述基于所述瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值的过程具体包括：

获取所述光伏电站在所述当前时刻的上一个时刻的瞬时总辐射值，记为参考瞬时总辐射值；

计算所述瞬时总辐射值与所述参考瞬时总辐射值之间的瞬时总辐射差值，以及所述当前时刻与所述上一个时刻之间的时间差；

将所述瞬时总辐射差值与所述时间差求商，得到所述当前辐射梯度值。

可选的，还包括：

当所述当前辐射梯度值大于所述晴天辐射基准梯度值时，确定所述当前时刻为非晴天，对所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度不进行调整。

一种光伏跟踪系统中的控制器，包括：

第一梯度值确定单元，用于在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在所述当前时刻的发电功率梯度值；

第一判断单元，用于判断所述发电功率梯度值是否大于与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值；

阴影遮挡确定单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，确定在所述当前时刻所述当前排光伏阵列对所述下一排光伏阵列存在阴影遮挡；

目标逆跟踪角度确定单元，用于基于所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度；

控制单元，用于根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

可选的，还包括：

辐射值获取单元，用于在所述控制单元根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制之后，获取光伏电站在所述当前时刻的下一个时刻的瞬时总辐射值；

晴天确定单元，用于基于所述下一个时刻的瞬时总辐射值确定所述下一个时刻是否为晴天；

第二梯度值确定单元，用于当所述下一个时刻为晴天时，再次确定所述下一排光伏阵列在所述下一个时刻的发电功率梯度值，以基于所述下一个时刻的发电功率梯度值对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制；

角度调整单元，用于当晴天时刻的所述下一排光伏阵列的发电功率梯度值不大于与所述晴天时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，结束对所述当前排光伏阵列的逆跟踪控制，并继续将所述下一排光伏阵列作为当前排光伏阵列进行逆跟踪角度优化调整。

可选的，还包括：

基准梯度值获取单元，用于获取所述晴天辐射基准梯度值；

所述基准梯度值获取单元具体包括：

总辐射值获取子单元，用于获取光伏电站在预设历史时间段内的每日瞬时总辐射值；

瞬时辐射值确定子单元，用于基于所述光伏电站的经纬度位置确定所述预设历史时间段内的每日地外瞬时辐射值；

日相关性计算子单元，用于计算同一天的所述每日瞬时总辐射值和对应的所述每日地外瞬时辐射值的日相关性；

筛选子单元，用于从所述预设历史时间段内筛选出所述日相关性大于日相关性阈值的各个目标日期作为晴天日期；

梯度值计算子单元，用于计算各个所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值；

平均数计算子单元，用于对所有的所述晴天日期中相同时刻对应的所述晴天辐射梯度值求平均数，得到所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将所述晴天辐射平均梯度值确定为所述晴天辐射基准梯度值。

一种光伏跟踪系统，所述光伏跟踪系统包括上述所述的控制器。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统，光伏跟踪系统中的控制器在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值，当该发电功率梯度值大于与当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，确定在当前时刻当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡，基于当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度，根据目标逆跟踪角度对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。本发明在无需获取光伏阵列垂直高度和阵列间距的前提下，预先确定了晴天中各个时刻的晴天辐射基准梯度值，通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡时，可实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，从而能够达到最大发电效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种基于光伏组件的逆跟踪方法流程图；

图2为本发明实施例公开的另一种基于光伏组件的逆跟踪方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种晴天辐射基准梯度值的获取方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种确定当前时刻为晴天或非晴天的方法流程图；

图5为本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统中控制器的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的另一种光伏跟踪系统中控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于光伏组件的逆跟踪方法、控制器及光伏跟踪系统，光伏跟踪系统中的控制器在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值，当该发电功率梯度值大于与当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，确定在当前时刻当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡，基于当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度，根据目标逆跟踪角度对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。本发明在无需获取光伏阵列垂直高度和阵列间距的前提下，预先确定了晴天中各个时刻的晴天辐射基准梯度值，通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡时，可实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，从而能够达到最大发电效益。

参见图1，本发明实施例公开的一种基于光伏组件的逆跟踪方法流程图，该方法应用于光伏跟踪系统中的控制器，所述逆跟踪方法包括：

步骤S101、在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值；

需要说明的是，光伏阵列只有在晴天时才会出现阴影遮挡的情况，因此，本发明是在当前时刻为晴天的条件下对光伏阵列进行逆跟踪角度的调整；反之，在当前时刻为非晴天时，比如，当前时刻为阴天，则对光伏阵列不进行逆跟踪角度的调整。

其中，下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值的获取过程包括：

(1)获取下一排光伏阵列在当前时刻的当前发电总功率，以及下一排光伏阵列在当前时刻的上一时刻的发电总功率，记为参考发电总功率；

(2)计算所述当前发电总功率和所述参考发电总功率之间的总功率差值，以及所述当前时刻与所述上一时刻的时间差；

(3)将所述总功率差值与所述时间差求商，得到下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值。

本发明的发明人经过研究后发现，针对相同的光伏阵列，在上午时段和下午时段的遮挡情况会存在差别。本发明中上午时段按照光伏组件和太阳方位的变化情况，从东面方向的第一排逐渐向西面方向进行逆跟踪角度的调整；下午时段从西面方向的第一排逐渐向东面方向进行逆跟踪角度的调整。

也即本实施例中，在当前时刻属于上午时间段时，当前光伏阵列位于下一排光伏阵列的东面方向；在当前时刻属于下午时间段时，当前光伏阵列位于下一排光伏阵列的西面方向。本发明在当前光伏阵列的逆跟踪角度调整结束后，继续对第一排光伏阵列的逆跟踪角度进行调整。

步骤S102、判断所述发电功率梯度值是否大于与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，如果是，则执行步骤S103；

本实施例中，相同时刻的晴天辐射基准梯度值为：基于多个历史晴天日期中每个时刻的辐照梯度值，计算得到的每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将该晴天辐射平均梯度值确定为晴天辐射基准梯度值C_i，i表示各个时刻。

当下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值大于相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，表明下一排光伏阵列的发电功率幅度变化较大，此时，确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡。

在逆跟踪角度优化开始时，假设当前排光伏阵列为第一排光伏阵列，下一排光伏阵列为第二排光伏阵列，首先确定第二排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值D_i2，其中i表示逆跟踪各个时刻，2表示第二批光伏阵列。其次将第二排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值D_i2和与当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值C_i进行大小比较，若D_i2>C_i,，则确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡。

步骤S103、确定在当前时刻当前排光伏阵列对所述下一排光伏阵列存在阴影遮挡；

步骤S104、基于所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度；

具体的，将当前排光伏阵列的逆跟踪角度的绝对值减去预设角度调整幅度a得到目标逆跟踪角度，将目标逆跟踪角度作为当前时刻的临时优化后的逆跟踪角度，对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

其中，预设角度调整幅度a的取值范围，可以根据光伏跟踪控制器的最小调整角度范围设置，如每次按照1度进行自适应调整，预设角度调整幅度a设定的越小，逆跟踪的自适应调整周期相应越长，同时逆跟踪角度调整的准确性越高。

步骤S105、根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

综上可知，本发明公开了一种基于光伏组件的逆跟踪方法，该方法应用于光伏跟踪系统中的控制器，控制器在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值，当该发电功率梯度值大于与当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，确定在当前时刻当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡，基于当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度，根据目标逆跟踪角度对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。本发明在无需获取光伏阵列垂直高度和阵列间距的前提下，预先确定了晴天中各个时刻的晴天辐射基准梯度值，通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡时，可实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，从而能够达到最大发电效益。

为进一步优化上述实施例，参见图2，本发明另一实施例公开的一种基于光伏组件的逆跟踪方法流程图，在图1所示实施例的基础上，在步骤S105之后，还包括：

步骤S106、获取光伏电站在当前时刻的下一个时刻的瞬时总辐射值；

其中，瞬时总辐射值可以通过辐射仪直接获取。

步骤S107、基于下一个时刻的瞬时总辐射值判断下一个时刻是否为晴天，如果是，则执行步骤S108，；

具体的，根据下一个时刻的瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值；当所述当前辐射梯度值不大于与所述晴天辐射基准梯度值时，确定所述当前时刻为晴天。

步骤S108、获取下一时刻第一排光伏阵列的发电功率梯度值；

步骤S109、判断下一排光伏阵列的发电功率梯度值是否大于与晴天时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，如果否，则执行步骤S110，如果是，则返回步骤S101再次确定所述下一排光伏阵列在所述下一个时刻的发电功率梯度值，以对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制；

步骤S110、结束对所述当前排光伏阵列的逆跟踪控制，将下一排光伏阵列作为当前排光伏阵列进行逆跟踪角度优化调整。

本实施例中，当第一次将将目标逆跟踪角度作为当前时刻的临时优化后的逆跟踪角度，对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制后，会继续跳转到当前时刻的下一个晴天时刻，继续判定D_i2与C_i的大小关系。若D_i2≤C_i，则停止对第一排光伏阵列的逆跟踪角度的优化调整，此时，第一排光伏阵列的逆跟踪角度自适应调整周期结束。

也就是说，本发明利用预设角度调整幅度a不断的调整逆跟踪角度来对当前排光伏阵列进行自适应逆跟踪调整，直至D_i2≤C_i，停止对第一排光伏阵列的逆跟踪角度的自适应优化调整，此时，第一排光伏阵列的逆跟踪角度自适应调整周期结束。然后在后续的晴朗日期中，开始将第二排光伏阵列作为当前排光伏阵列，采用相同的方式进行逆跟踪角度的自适应调整优化。依次类推，直至第j-1排光伏阵列的逆跟踪角度自适应调整结束，整个光伏电站的逆跟踪角度优化结束，其中j表示光伏电站的阵列排数。

由此可以看出本发明判定阴影遮挡的目的是为了确定光伏阵列进行逆跟踪角度自适应优化调整的起止时刻。

由于太阳高度角在一年四季呈现周期性变化，因此在实际应用中，可以依据光伏电站地形复杂程度，决定是否需要针对某个电站分季节性进行逆跟踪角度的优化。

综上可知，本发明公开了一种基于光伏组件的逆跟踪方法，在无需获取光伏阵列垂直高度和阵列间距的前提下，预先确定了晴天中各个时刻的晴天辐射基准梯度值，通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡时，可实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，找到逆跟踪每个时刻的最佳逆跟踪角度，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，从而能够达到最大发电效益。

另外，本发明中的光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整是逐排进行的，能够尽可能避免每个光伏阵列由于逆跟踪角度优化，使得光伏组件表面总辐射能量减小情况的出现，从而提高光伏组件的发电量，使得发电效益达到最大化。

需要特别说明的是，本发明保护的逆跟踪方法不局限于单面跟踪组件、双面跟踪组件；也不局限于平单轴、斜单轴、双轴等某一种或几种跟踪方式。

上述实施例中，晴天辐射基准梯度值为基于多个历史晴天日期中每个时刻的辐照梯度值计算得到的。为便于理解，参见图3，本发明实施例公开的一种晴天辐射基准梯度值的获取方法流程图，该方法包括：

步骤S201、获取光伏电站在预设历史时间段内的每日瞬时总辐射值；

其中，预设历史时间段的取值依据实际需要而定，比如，一个星期，一个月，本发明在此不做限定。

每日瞬时总辐射值可以通过辐射仪直接获取。

步骤S202、基于光伏电站的经纬度位置确定预设历史时间段内的每日地外瞬时辐射值；

其中，每日地外瞬时辐射值的具体计算过程可参见现有成熟方案，此处不再赘述。

步骤S203、计算同一天的所述每日瞬时总辐射值和对应的所述每日地外瞬时辐射值的日相关性；

其中，同一天的每日瞬时总辐射值和对应的每日地外瞬时辐射值的日相关性可以采用相关性公式计算得到，具体可参见现有成熟方案，此处不再赘述。

本发明通过计算出预设历史时间段内各个日期的每日瞬时总辐射值和对应的每日地外瞬时辐射值的日相关性，来将预设历史时间段中的每个日期区分为晴天和阴天，并将日相关性大于日相关性阈值的目标日期作为晴天日期，剩余日期则确定为非晴天日期。

需要说明的是，本发明将预设历史时间段内各个日期进行晴天判定的目的为：使光伏阵列选择在晴天进行逆跟踪角度优化，避免光伏阵列在优化逆跟踪角度进行自适应调整时，被其他气象因素干扰。

步骤S204、从所述预设历史时间段内筛选出所述日相关性大于日相关性阈值的各个目标日期作为晴天日期；

其中，日相关性阈值的取值依据实际需要而定，比如，日相关性阈值为0.99，本发明在此不做限定。

步骤S205、计算各个所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值；

具体的，假设计算晴天日期中当前时刻的晴天辐射梯度值，具体过程如下：

(1)获取当前时刻的晴天辐射值，以及当前时刻的上一时刻的晴天辐射值，记为参考天辐射值；

(2)计算晴天辐射值和参考天辐射值之间的辐射差值，以及所述当前时刻与所述上一时刻的时间差；

(3)将辐射差值与时间差求商，得到当前时刻的晴天辐射梯度值。

本发明采用上述方法计算晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值。

步骤S206、对所有的晴天日期中相同时刻对应的所述晴天辐射梯度值求平均数，得到晴天日期中每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将所述晴天辐射平均梯度值确定为晴天辐射基准梯度值。

需要说明的是，本发明基于晴天日期中每个时刻的晴天辐射基准梯度值进行阴影遮挡的判定。若在同样的晴天日期中，光伏阵列在某时刻的发电功率梯度值大于对应时刻的晴天辐射基准梯度值C_i，则判定该时刻光伏阵列被上一排光伏阵列遮挡。

为进一步优化图1所示的实施例，参见图4，本发明实施例公开的一种确定当前时刻为晴天或非晴天的方法流程图，该方法包括：

步骤S301、获取光伏电站在当前时刻的瞬时总辐射值；

步骤S302、基于瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值；

具体的，获取光伏电站在所述当前时刻的上一个时刻的瞬时总辐射值，记为参考瞬时总辐射值；

计算所述瞬时总辐射值与所述参考瞬时总辐射值之间的瞬时总辐射差值，以及所述当前时刻与所述上一个时刻之间的时间差；

将所述瞬时总辐射差值与所述时间差求商，得到所述当前辐射梯度值。

步骤S303、判断当前辐射梯度值是否大于晴天辐射基准梯度值，如果否，则执行步骤S304，如果是，则执行步骤S305；

步骤S304、确定当前时刻为晴天；

步骤S305、确定当前时刻为非晴天，对当前排光伏阵列的逆跟踪角度不进行调整。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种光伏跟踪系统中的控制器。

参见图5，本发明实施例公开的一种光伏跟踪系统中控制器的结构示意图，控制器包括：

第一梯度值确定单元401，用于在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在所述当前时刻的发电功率梯度值；

需要说明的是，光伏阵列只有在晴天时才会出现阴影遮挡的情况，因此，本发明是在当前时刻为晴天的条件下对光伏阵列进行逆跟踪角度的调整；反之，在当前时刻为非晴天时，比如，当前时刻为阴天，则对光伏阵列不进行逆跟踪角度的调整。

本发明中上午时段按照光伏组件和太阳方位的变化情况，从东面方向的第一排逐渐向西面方向进行逆跟踪角度的调整；下午时段从西面方向的第一排逐渐向东面方向进行逆跟踪角度的调整。

也即本实施例中，在当前时刻属于上午时间段时，当前光伏阵列位于下一排光伏阵列的东面方向；在当前时刻属于下午时间段时，当前光伏阵列位于下一排光伏阵列的西面方向。本发明在当前光伏阵列的逆跟踪角度调整结束后，继续对第一排光伏阵列的逆跟踪角度进行调整。

其中，第一梯度值确定单元401还可以用于确定当前时刻是否为晴天。

因此，第一梯度值确定单元401具体还可以用于：

获取光伏电站在所述当前时刻的瞬时总辐射值；

基于所述瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值；

当所述当前辐射梯度值不大于与所述晴天辐射基准梯度值时，确定所述当前时刻为晴天。

第一判断单元402，用于判断所述发电功率梯度值是否大于与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值；

本实施例中，相同时刻的晴天辐射基准梯度值为：基于多个历史晴天日期中每个时刻的辐照梯度值，计算得到的每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将晴天辐射平均梯度值确定为晴天辐射基准梯度值C_i，i表示各个时刻。

当下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值大于相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，表明下一排光伏阵列的发电功率幅度变化较大，此时，确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡。

阴影遮挡确定单元403，用于在所述第一判断单元402判断为是的情况下，确定在所述当前时刻所述当前排光伏阵列对所述下一排光伏阵列存在阴影遮挡；

目标逆跟踪角度确定单元404，用于基于所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度；

具体的，将当前排光伏阵列的逆跟踪角度的绝对值减去预设角度调整幅度a得到目标逆跟踪角度，将目标逆跟踪角度作为当前时刻的临时优化后的逆跟踪角度，对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

其中，预设角度调整幅度a的取值范围，可以根据光伏跟踪控制器的最小调整角度范围设置，如每次按照1度进行自适应调整，预设角度调整幅度a设定的越小，逆跟踪的自适应调整周期相应越长，同时逆跟踪角度调整的准确性越高。

控制单元405，用于根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

综上可知，本发明中光伏跟踪系统中的控制器在当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在当前时刻的发电功率梯度值，当该发电功率梯度值大于与当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值时，确定在当前时刻当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡，基于当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度，根据目标逆跟踪角度对当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。本发明在无需获取光伏阵列垂直高度和阵列间距的前提下，预先确定了晴天中各个时刻的晴天辐射基准梯度值，通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡时，可实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，从而能够达到最大发电效益。

为进一步优化上述实施例，参见图6，本发明另一实施例公开的一种光伏跟踪系统中控制器的结构示意图，在图5所示实施例的基础上，控制器还可以包括：

辐射值获取单元406，用于在所述控制单元405根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制之后，获取光伏电站在所述当前时刻的下一个时刻的瞬时总辐射值；

晴天确定单元407，用于基于所述下一个时刻的瞬时总辐射值确定所述下一个时刻是否为晴天；

第二梯度值确定单元408，用于当所述下一个时刻为晴天时，再次确定所述下一排光伏阵列在所述下一个时刻的发电功率梯度值，以对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制；

角度调整单元409，用于当晴天时刻的所述下一排光伏阵列的发电功率梯度值不大于与所述晴天时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，结束对所述当前排光伏阵列的逆跟踪控制，并继续将所述下一排光伏阵列作为当前排光伏阵列进行逆跟踪角度优化调整。

也就是说，本发明利用预设角度调整幅度a不断的调整逆跟踪角度来对当前排光伏阵列进行自适应逆跟踪调整，直至D_i2≤C_i，停止对第一排光伏阵列的逆跟踪角度的自适应优化调整，此时，第一排光伏阵列的逆跟踪角度自适应调整周期结束。然后在后续的晴朗日期中，开始将第二排光伏阵列作为当前排光伏阵列，采用相同的方式进行逆跟踪角度的自适应调整优化。依次类推，直至第j-1排光伏阵列的逆跟踪角度自适应调整结束，整个光伏电站的逆跟踪角度优化结束，其中j表示光伏电站的阵列排数。

由此可以看出本发明判定阴影遮挡的目的是为了确定光伏阵列进行逆跟踪角度自适应优化调整的起止时刻。

由于太阳高度角在一年四季呈现周期性变化，因此在实际应用中，可以依据光伏电站地形复杂程度，决定是否需要针对某个电站分季节性进行逆跟踪角度的优化。

综上可知，本发明在无需获取光伏阵列垂直高度和阵列间距的前提下，预先确定了晴天中各个时刻的晴天辐射基准梯度值，通过将晴天当前时刻的发电功率梯度值与相同时刻的晴天辐射基准梯度值进行比较来判定逆跟踪时段的阴影遮挡情况，并在确定当前排光伏阵列对下一排光伏阵列存在阴影遮挡时，可实现对当前排光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整，找到逆跟踪每个时刻的最佳逆跟踪角度，避免光伏阵列间出现阴影遮挡情况，从而能够达到最大发电效益。

另外，本发明中的光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整是逐排进行的，能够尽可能避免每个光伏阵列由于逆跟踪角度优化，使得光伏组件表面总辐射能量减小情况的出现，从而提高光伏组件的发电量，使得发电效益达到最大化。

需要特别说明的是，本发明针对安装在平地和山地上的光伏阵列的阴影遮挡问题，均可以实现逆跟踪角度的自适应调整。相比于安装在平地的光伏阵列，安装在山地的光伏阵列随着地势不同存在的差异更大，采用本发明所要保护的逆跟踪方法的发电效益优势会更加明显。

为进一步优化上述实施例，控制器还可以包括：

基准梯度值获取单元，用于获取晴天辐射基准梯度值。

本实施例中，基准梯度值获取单元具体包括：

总辐射值获取子单元，用于获取光伏电站在预设历史时间段内的每日瞬时总辐射值；

瞬时辐射值确定子单元，用于基于所述光伏电站的经纬度位置确定所述预设历史时间段内的的每日地外瞬时辐射值；

日相关性计算子单元，用于计算同一天的所述每日瞬时总辐射值和对应的所述每日地外瞬时辐射值的日相关性；

筛选子单元，用于从所述预设历史时间段内筛选出所述日相关性大于日相关性阈值的各个目标日期作为晴天日期；

梯度值计算子单元，用于计算各个所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值；

平均数计算子单元，用于对所有的所述晴天日期中相同时刻对应的所述晴天辐射梯度值求平均数，得到所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将所述晴天辐射平均梯度值确定为晴天辐射基准梯度值。

需要特别说明的是，控制器中各组成部分的具体工作原理请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

本发明还公开了一种光伏跟踪系统，光伏跟踪系统包括上述实施例中所述的控制器，光伏跟踪系统对光伏阵列逆跟踪角度的自适应调整过程可参见上述方法实施例对应部分，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种基于光伏组件的逆跟踪方法，其特征在于，应用于光伏跟踪系统中的控制器，所述逆跟踪方法包括：

在基于当前时刻的当前辐射梯度值和与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值确定当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在所述当前时刻的发电功率梯度值；

判断所述发电功率梯度值是否大于与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值；

如果是，则确定在所述当前时刻所述当前排光伏阵列对所述下一排光伏阵列存在阴影遮挡；

基于所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度；

根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

2.根据权利要求1所述的逆跟踪方法，其特征在于，在根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制之后，还包括：

获取光伏电站在所述当前时刻的下一个时刻的瞬时总辐射值；

基于所述下一个时刻的瞬时总辐射值确定所述下一个时刻是否为晴天；

当所述下一个时刻为晴天时，再次确定所述下一排光伏阵列在所述下一个时刻的发电功率梯度值，以基于所述下一个时刻的发电功率梯度值对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制；

如此反复，直至晴天时刻的所述下一排光伏阵列的发电功率梯度值不大于与所述晴天时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，结束对所述当前排光伏阵列的逆跟踪控制，并继续将所述下一排光伏阵列作为当前排光伏阵列进行逆跟踪角度优化调整。

3.根据权利要求1所述的逆跟踪方法，其特征在于，所述晴天辐射基准梯度值的获取过程包括：

获取光伏电站在预设历史时间段内的每日瞬时总辐射值；

基于所述光伏电站的经纬度位置确定所述预设历史时间段内的每日地外瞬时辐射值；

计算同一天的所述每日瞬时总辐射值和对应的所述每日地外瞬时辐射值的日相关性；

从所述预设历史时间段内筛选出所述日相关性大于日相关性阈值的各个目标日期作为晴天日期；

计算各个所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值；

对所有的所述晴天日期中相同时刻对应的所述晴天辐射梯度值求平均数，得到所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将所述晴天辐射平均梯度值确定为所述晴天辐射基准梯度值。

4.根据权利要求1所述的逆跟踪方法，其特征在于，在所述当前时刻属于上午时间段时，所述当前光伏阵列位于所述下一排光伏阵列的东面方向；在所述当前时刻属于下午时间段时，所述当前光伏阵列位于所述下一排光伏阵列的西面方向。

5.根据权利要求1所述的逆跟踪方法，其特征在于，确定所述当前时刻为晴天的过程包括：

获取光伏电站在所述当前时刻的瞬时总辐射值；

基于所述瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值；

当所述当前辐射梯度值不大于与所述晴天辐射基准梯度值时，确定所述当前时刻为晴天。

6.根据权利要求5所述的逆跟踪方法，其特征在于，所述基于所述瞬时总辐射值确定当前辐射梯度值的过程具体包括：

获取所述光伏电站在所述当前时刻的上一个时刻的瞬时总辐射值，记为参考瞬时总辐射值；

计算所述瞬时总辐射值与所述参考瞬时总辐射值之间的瞬时总辐射差值，以及所述当前时刻与所述上一个时刻之间的时间差；

将所述瞬时总辐射差值与所述时间差求商，得到所述当前辐射梯度值。

7.根据权利要求5所述的逆跟踪方法，其特征在于，还包括：

当所述当前辐射梯度值大于所述晴天辐射基准梯度值时，确定所述当前时刻为非晴天，对所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度不进行调整。

8.一种光伏跟踪系统中的控制器，其特征在于，包括：

第一梯度值确定单元，用于在基于当前时刻的当前辐射梯度值和与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值确定当前时刻为晴天时，确定当前排光伏阵列的下一排光伏阵列在所述当前时刻的发电功率梯度值；

第一判断单元，用于判断所述发电功率梯度值是否大于与所述当前时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值；

阴影遮挡确定单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，确定在所述当前时刻所述当前排光伏阵列对所述下一排光伏阵列存在阴影遮挡；

目标逆跟踪角度确定单元，用于基于所述当前排光伏阵列的逆跟踪角度和预设角度调整幅度得到目标逆跟踪角度；

控制单元，用于根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制。

9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，还包括：

辐射值获取单元，用于在所述控制单元根据所述目标逆跟踪角度对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制之后，获取光伏电站在所述当前时刻的下一个时刻的瞬时总辐射值；

晴天确定单元，用于基于所述下一个时刻的瞬时总辐射值确定所述下一个时刻是否为晴天；

第二梯度值确定单元，用于当所述下一个时刻为晴天时，再次确定所述下一排光伏阵列在所述下一个时刻的发电功率梯度值，以基于所述下一个时刻的发电功率梯度值对所述当前排光伏阵列进行逆跟踪控制；

角度调整单元，用于当晴天时刻的所述下一排光伏阵列的发电功率梯度值不大于与所述晴天时刻为相同时刻的晴天辐射基准梯度值，结束对所述当前排光伏阵列的逆跟踪控制，并继续将所述下一排光伏阵列作为当前排光伏阵列进行逆跟踪角度优化调整。

10.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，还包括：

基准梯度值获取单元，用于获取所述晴天辐射基准梯度值；

所述基准梯度值获取单元具体包括：

总辐射值获取子单元，用于获取光伏电站在预设历史时间段内的每日瞬时总辐射值；

瞬时辐射值确定子单元，用于基于所述光伏电站的经纬度位置确定所述预设历史时间段内的每日地外瞬时辐射值；

日相关性计算子单元，用于计算同一天的所述每日瞬时总辐射值和对应的所述每日地外瞬时辐射值的日相关性；

筛选子单元，用于从所述预设历史时间段内筛选出所述日相关性大于日相关性阈值的各个目标日期作为晴天日期；

梯度值计算子单元，用于计算各个所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射梯度值；

平均数计算子单元，用于对所有的所述晴天日期中相同时刻对应的所述晴天辐射梯度值求平均数，得到所述晴天日期中每个时刻的晴天辐射平均梯度值，并将所述晴天辐射平均梯度值确定为所述晴天辐射基准梯度值。

11.一种光伏跟踪系统，其特征在于，所述光伏跟踪系统包括权利要求8～10任意一项所述的控制器。