CN113419567B - 一种跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统，基于光伏电站测绘数据仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，基于阴影遮挡情况确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案，从至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。本发明通过将能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少，同时光伏组件累计接收到的辐照总量最高的跟踪角度优化方案作为各个单轴跟踪支架的最优跟踪角度优化方案，实现光伏电站发电量的最大化。

Description

一种跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体的说，涉及一种跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统。

背景技术

目前，跟踪支架因其可以实时跟踪太阳方位角，在发电量上相对于固定支架具有明显优势，因此被广泛应用。在实际光伏电站中，对于像山地电站这类地面明显不平整的光伏电站，在设计光伏跟踪系统中跟踪支架之间的间距时，一般考虑支架间的高低落差。对于平地电站这类地面平整度较好的光伏电站，一般默认无高低落差。然而，在实际情况中，光伏电站的地面(基面)不一定是平整的，同时在光伏电站施工过程中，也无法保证支架立柱完全齐平，因此，相邻跟踪支架之间会存在一定的高低落差，从而可能会造成跟踪太阳光阶段光伏组件之间出现非设计规划中的阴影遮挡，降低光伏电站的发电量。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统，以实现在相邻跟踪支架之间存在高低落差时，可以在避免阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的同时，实现光伏电站发电量的最大化。

一种跟踪支架的跟踪角度优化方法，包括：

基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况；

基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案；

从所述至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案；

其中，所述预设阴影遮挡条件包括：无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少。

可选的，还包括：

将所述最优跟踪角度优化方案发送至各个支架控制器进行跟踪角度调整。

可选的，所述基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，具体包括：

获取所述光伏电站测绘数据，所述光伏电站测绘数据包含各个相邻跟踪支架之间的间距以及各个跟踪支架距离基准线的水平高度；

基于各个所述水平高度得到前后相邻两个跟踪支架的支架高度差；

基于各个所述支架高度差、当前时刻的太阳位置以及各个所述跟踪支架的旋转角度，确定当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况。

可选的，光伏组件之间不存在阴影遮挡时满足如下不等式：

L′＜S+S'；

式中，L′表示阴影遮挡在两排支架垂直方向上的距离，S表示第i个单轴跟踪支架之间的间距，S′表示阴影遮挡在被遮挡组串上的垂直距离，与L′方向一致。

可选的，光伏组件影子长度在光伏组件朝向轴上的分量L′的表达式如下：

式中，β为太阳方位角，β_m为光伏组件的方位角，L为光伏组件影子长度，L的表达式如下：

式中，A为单个光伏组件的宽度，α为太阳高度角，z为跟踪支架的旋转角度。

可选的，当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝上轴上的分量S′的表达式如下：

式中，β为太阳方位角，β_m为光伏组件的方位角，B为支架高度差带来的影子增减量，B的表达式如下：

式中，h为前后相邻两个跟踪支架的支架高度差，α为太阳高度角。

可选的，所述基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案，具体包括：

判断当前时刻光伏组件之间是否存在阴影遮挡；

如果存在阴影遮挡，则利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，判断是否存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案；

如果存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案，或当前时刻光伏组件之间不存在阴影遮挡，则利用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的至少一个所述目标跟踪角度优化方案；

如果不存在所述目标跟踪角度优化方案，利用所述最优化算法计算阴影遮挡程度最小的至少一个所述目标跟踪角度优化方案。

可选的，光伏电站的阴影遮挡程度包括两种情况，分别为光伏组件短边与东西方向平行时的组件竖排排布，以及光伏组件长边与东西方向平行时的组件横排排布；

当光伏组件的排布方式为所述组件竖排排布时，阴影遮挡程度为：d_i＜0的光伏电站组件板面阴影遮挡距离累和，d_i为第i组支架间阴影遮挡距离；

当所述光伏组件的排布方式为所述组件横排排布时，阴影遮挡程度D的表达式如下：

式中，A为单个光伏组件的宽度，M为一块光伏组件具有的旁路二极管数量，每个阴影遮挡程度间阴影的距离差为A/M。

一种跟踪支架的跟踪角度优化系统，包括：

仿真计算单元，用于基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况；

优化方案确定单元，用于基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案；

优化方案选取单元，用于从所述至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案；

其中，所述预设阴影遮挡条件包括：无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少。

可选的，还包括：

发送单元，用于将所述最优跟踪角度优化方案发送至各个支架控制器进行跟踪角度调整。

可选的，所述仿真计算单元具体包括：

数据获取子单元，拥有获取所述光伏电站测绘数据，所述光伏电站测绘数据包含各个相邻跟踪支架之间的间距以及各个跟踪支架距离基准线的水平高度；

高度差确定子单元，用于基于各个所述水平高度得到前后相邻两个跟踪支架的支架高度差；

仿真计算子单元，用于基于各个所述支架高度差、当前时刻的太阳位置以及各个所述跟踪支架的旋转角度，确定当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况。

可选的，所述优化方案确定单元具体包括：

第一判断子单元，用于判断当前时刻光伏组件之间是否存在阴影遮挡；

第二判断子单元，用于在所述第一判断子单元判断为是的情况下，利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，判断是否存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案；

第一优化方案确定子单元，用于在所述第一判断子单元判断为否的情况下，或是所述第二判断子单元判断为是的情况下，利用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的至少一个所述目标跟踪角度优化方案；

第二优化方案确定子单元，用于在所述第二判断子单元判断为否的情况下，利用所述最优化算法计算阴影遮挡程度最小的至少一个所述目标跟踪角度优化方案。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统，基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，基于阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案，从至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。本发明实现了在无需增加硬件设备的前提下，通过将能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少，同时光伏组件累计接收到的辐照总量最高的跟踪角度优化方案，作为各个单轴跟踪支架的最优跟踪角度优化方案，实现了在相邻跟踪支架之间存在高低落差时，可以在避免阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的同时，实现光伏电站发电量的最大化。

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跟踪支架的跟踪角度优化方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况的方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种单轴跟踪支架产生阴影遮挡的侧视图；

图4为本发明实施例公开的一种单轴跟踪支架产生阴影遮挡的俯视图；

图5为本发明实施例公开的一种基于阴影遮挡情况确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案的方法流程图；

图6为本发明实施例公开的一种跟踪支架的跟踪角度优化系统的结构示意图。

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跟踪支架的跟踪角度优化方法及系统，基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，基于阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案，从至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。本发明实现了在无需增加硬件设备的前提下，通过将能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少，同时光伏组件累计接收到的辐照总量最高的跟踪角度优化方案，作为各个单轴跟踪支架的最优跟踪角度优化方案，实现了在相邻跟踪支架之间存在高低落差时，可以在避免阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的同时，实现光伏电站发电量的最大化。

参见图1，本发明实施例公开的一种跟踪支架的跟踪角度优化方法流程图，该方法包括：

步骤S101、基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况；

其中，光伏电站测绘数据指的是预先测绘得到的光伏电站规划图中的数据，包含各个相邻跟踪支架之间的间距S以及各个跟踪支架距离基准线(规定水平线)的水平高度H等。在实际应用中，可以通过后期人工测量或无人机空间扫描获得。

需要说明的是，本发明中的跟踪支架可以为平单轴跟踪支架或双轴跟踪支架。

本实施例中的阴影遮挡情况包括存在阴影遮挡和不存在阴影遮挡。

步骤S102、基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案；

其中，预设阴影遮挡条件包括：无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少。

在实际应用中，可以采用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案。

其中，最优化算法比如穷举算法、遗传算法、粒子群算法等。

穷举算法是一种简单的算法，依赖于计算机的强大计算能力来穷尽每一种可能的情况，从而达到求解的目的，穷举算法的基本思想就是从所有可能的情况中搜索正确的答案。

遗传算法在求解较为复杂的组合优化问题时，相对一些常规的优化算法,可以能够较快地获得较好的优化结果。

粒子群算法是通过模拟鸟群觅食行为而发展起来的一种基于群体协作的随机搜索算法。

步骤S103、从所述至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。

在实际应用中，可以利用当前时刻的辐照数据，比如，GHI(Global HorizontalIrradiance，水平总辐射)、DNI(DirectNormal Irradiance，直射辐射)和DHI(DiffuseHorizontal Irradiance，散射辐射)，计算在同一时间段内，不同的目标跟踪角度优化方案下光伏组件累计接收到的辐照总量，并最终选择辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为最优跟踪角度优化方案。

综上可知，本发明公开了一种跟踪支架的跟踪角度优化方法，基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，基于阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案，从至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。本发明实现了在无需增加硬件设备的前提下，通过将能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少，同时光伏组件累计接收到的辐照总量最高的跟踪角度优化方案，作为各个单轴跟踪支架的最优跟踪角度优化方案，实现了在相邻跟踪支架之间存在高低落差时，可以在避免阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的同时，实现光伏电站发电量的最大化。

为进一步优化上述实施例，在步骤S103之后，还可以包括：

将所述最优跟踪角度优化方案发送至各个支架控制器进行跟踪角度调整。

本发明通过各个支架控制器按照最优跟踪角度优化方案对相对应的跟踪支架进行跟踪角度调整，可以实现在相邻跟踪支架之间存在一定的高低落差时，避免跟踪太阳光阶段光伏组件之间出现非设计规划中的阴影遮挡，并可以保证光伏组件累计接收到的辐照总量最高，从而提高光伏电站的发电效率。

为进一步优化上述实施例，参见图2，本发明实施例公开的一种基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况的方法流程图，也即步骤S101具体可以包括：

步骤S201、获取光伏电站测绘数据；

其中，所述光伏电站测绘数据包含各个相邻跟踪支架之间的间距以及各个跟踪支架距离基准线的水平高度。

步骤S202、基于各个所述水平高度得到前后相邻两个跟踪支架的支架高度差；

步骤S203、基于各个所述支架高度差、当前时刻的太阳位置以及各个所述跟踪支架的旋转角度，确定当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况。

其中，太阳位置包括：太阳高度角α和太阳方位角β。

光伏组件之间的阴影遮挡情况包括：光伏组件之间存在阴影遮挡和不存在阴影遮挡。

光伏组件之间存在阴影遮挡的判定依据是满足不等式L′＜S+S′，也即，当该不等式成立时，表明光伏组件之间存在阴影遮挡，反之，当不等式L′＜S+S′不成立时，表明光伏组件之间不存在阴影遮挡，其中，L′表示阴影遮挡在两排支架垂直方向上的距离，S表示第i个单轴跟踪支架之间的间距，S′表示阴影遮挡在被遮挡组串上的垂直距离，与L′方向一致。

参见图3和图4分别示出的单轴跟踪支架产生阴影遮挡的侧视图和俯视图图，上述不等式中各个参数的表达式如下：

假设，L为光伏组件影子长度，A为单个光伏组件的宽度，α为太阳高度角，z为跟踪支架的旋转角度，则L的表达式如公式(1)所示，公式(1)如下：

L′为光伏组件影子长度在光伏组件朝向轴上的分量，β为太阳方位角，β_m为光伏组件的方位角，则L′的表达式如公式(2)所示，公式(2)如下：

B为支架高度差带来的影子增减量，h为前后相邻两个跟踪支架的支架高度差，B的表达式如公式(3)所示，公式(3)如下：

S′是当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝上轴上的分量，表达式如公式(4)所示，公式(4)如下：

为进一步优化上述实施例，参见图5，本发明实施例公开的一种基于阴影遮挡情况确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案的方法流程图，也即步骤S102具体可以包括：

步骤S301、判断当前时刻光伏组件之间是否存在阴影遮挡，如果是，则执行步骤S302，如果否，则执行步骤S303；

光伏组件之间不存在阴影遮挡的判断依据是满足不等式L′≥S+S′。

步骤S302、利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，判断是否存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的目标跟踪角度优化方案，如果是，则执行步骤S303，如果否，则执行步骤S304；

在实际应用中，可以利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，通过改变各个支架旋转角度，穷举计算跟踪角度优化方案，确定是否存在至少一组支架旋转角度，使得所有的光伏组件满足不等式L′≥S+S′。

步骤S303、利用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的至少一个目标跟踪角度优化方案。

其中，光伏组件之间无阴影遮挡指的是光伏组件阴影遮挡距离d_i＜0，d_i为第i组支架间阴影遮挡距离，阴影遮挡距离d的表达式如下：

步骤S304、利用所述最优化算法计算阴影遮挡程度最小的至少一个目标跟踪角度优化方案。

其中，阴影遮挡程度最小，比如阴影遮挡的光伏组件个数最少，即d_i＜0的光伏组件个数最少。

具体的，光伏电站的阴影遮挡程度分为两种情况，分别为：组件竖排排布(即光伏组件短边与东西方向平行)和组件横排排布(即光伏组件长边与东西方向平行)。

针对组件竖排排布，阴影遮挡程度即为：d_i＜0的光伏电站组件板面阴影遮挡距离累和，即∑d_i。

针对组件横排排布，假设光伏组件在短边出有N(N一般为偶数)排太阳能电池板上的电池硅片，一块光伏组件有M个旁路二极管(N/M为整数)，则阴影遮挡程度分为M个阴影遮挡程度，每个阴影遮挡程度间阴影的距离差为A/M，A为单个光伏组件的宽度，因此，阴影遮挡程度为

向上取整。由此可以得到阴影遮挡程度D的表达式如公式(6)所示，公式(6)如下：

式中，d_i为第i组支架间阴影遮挡距离，当d_i＜0时替换为d_i＝0。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种跟踪支架的跟踪角度优化系统。

参见图6，本发明实施例公开的一种跟踪支架的跟踪角度优化系统的结构示意图，该系统包括：

仿真计算单元401，用于基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况；

其中，光伏电站测绘数据指的是预先测绘得到的光伏电站规划图中的数据，包含各个相邻跟踪支架之间的间距S以及各个跟踪支架距离基准线(规定水平线)的水平高度H等。在实际应用中，可以通过后期人工测量或无人机空间扫描获得。

本实施例中的阴影遮挡情况包括存在阴影遮挡和不存在阴影遮挡。

优化方案确定单元402，用于基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案；

其中，预设阴影遮挡条件包括：无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少。

在实际应用中，可以采用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案。

其中，最优化算法比如穷举算法、遗传算法、粒子群算法等。

优化方案选取单元403，用于从所述至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。

在实际应用中，可以利用当前时刻的辐照数据，比如，GHI(Global HorizontalIrradiance，水平总辐射)、DNI(DirectNormal Irradiance，直射辐射)和DHI(DiffuseHorizontal Irradiance，散射辐射)，计算在同一时间段内，不同的目标跟踪角度优化方案下光伏组件累计接收到的辐照总量，并最终选择辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为最优跟踪角度优化方案。

综上可知，本发明公开了一种跟踪支架的跟踪角度优化系统，基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，基于阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的至少一个目标跟踪角度优化方案，从至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案。本发明实现了在无需增加硬件设备的前提下，通过将能够实现光伏组件之间无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少，同时光伏组件累计接收到的辐照总量最高的跟踪角度优化方案，作为各个单轴跟踪支架的最优跟踪角度优化方案，实现了在相邻跟踪支架之间存在高低落差时，可以在避免阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少的同时，实现光伏电站发电量的最大化。

为进一步优化上述实施例，跟踪角度优化系统还可以包括：

发送单元，用于将最优跟踪角度优化方案发送至各个支架控制器进行跟踪角度调整。

本发明通过各个支架控制器按照最优跟踪角度优化方案对相对应的跟踪支架进行跟踪角度调整，可以实现在相邻跟踪支架之间存在一定的高低落差时，避免跟踪太阳光阶段光伏组件之间出现非设计规划中的阴影遮挡，并可以保证光伏组件累计接收到的辐照总量最高，从而提高光伏电站的发电效率。

为进一步优化上述实施例，仿真计算单元401具体可以包括：

数据获取子单元，拥有获取所述光伏电站测绘数据，所述光伏电站测绘数据包含各个相邻跟踪支架之间的间距以及各个跟踪支架距离基准线的水平高度；

高度差确定子单元，用于基于各个所述水平高度得到前后相邻两个跟踪支架的支架高度差；

仿真计算子单元，用于基于各个所述支架高度差、当前时刻的太阳位置以及各个所述跟踪支架的旋转角度，确定当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况。

为进一步优化上述实施例，优化方案确定单元402具体可以包括：

第一判断子单元，用于判断当前时刻光伏组件之间是否存在阴影遮挡；

第二判断子单元，用于在所述第一判断子单元判断为是的情况下，利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，判断是否存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案；

第一优化方案确定子单元，用于在所述第一判断子单元判断为否的情况下，或是所述第二判断子单元判断为是的情况下，利用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的至少一个所述目标跟踪角度优化方案；

第二优化方案确定子单元，用于在所述第二判断子单元判断为否的情况下，利用所述最优化算法计算阴影遮挡程度最小的至少一个所述目标跟踪角度优化方案。

在实际应用中，可以利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，通过改变各个支架旋转角度，穷举计算跟踪角度优化方案，确定是否存在至少一组支架旋转角度，使得所有的光伏组件满足不等式L'≥S+S'。

其中，阴影遮挡程度最小，比如阴影遮挡的光伏组件个数最少，即d_i＜0的光伏组件个数最少。

需要特别说明的是，系统实施例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。

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 (12)

1.一种跟踪支架的跟踪角度优化方法，其特征在于，包括：

基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况；

基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案；

从所述至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案；

其中，所述预设阴影遮挡条件包括：无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少；

当所述光伏组件的排布方式为光伏组件短边与东西方向平行时的组件竖排排布时，所述阴影遮挡程度为：d_i＜0的光伏电站组件板面阴影遮挡距离累和，d_i为第i组支架间阴影遮挡距离；

阴影遮挡距离d的表达式如下：

式中，L′表示阴影遮挡在两排支架垂直方向上的距离，S表示第i个单轴跟踪支架之间的间距，S′表示当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝向轴上的分量，与L′方向一致，α为太阳高度角，z为跟踪支架的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，还包括：

将所述最优跟踪角度优化方案发送至各个支架控制器进行跟踪角度调整。

3.根据权利要求1所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，所述基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况，具体包括：

获取所述光伏电站测绘数据，所述光伏电站测绘数据包含各个相邻跟踪支架之间的间距以及各个跟踪支架距离基准线的水平高度；

基于各个所述水平高度得到前后相邻两个跟踪支架的支架高度差；

基于各个所述支架高度差、当前时刻的太阳位置以及各个所述跟踪支架的旋转角度，确定当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况。

4.根据权利要求1所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，光伏组件之间不存在阴影遮挡时满足如下不等式：

L′＜S+S′；

式中，L′表示阴影遮挡在两排支架垂直方向上的距离，S表示第i个单轴跟踪支架之间的间距，S′表示当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝向轴上的分量，与L′方向一致。

5.根据权利要求4所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，光伏组件影子长度在光伏组件朝向轴上的分量L′的表达式如下：

式中，β为太阳方位角，β_m为光伏组件的方位角，L为光伏组件影子长度，L的表达式如下：

式中，A为单个光伏组件的宽度，α为太阳高度角，z为跟踪支架的旋转角度。

6.根据权利要求4所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝向轴上的分量S′的表达式如下：

式中，β为太阳方位角，β_m为光伏组件的方位角，B为支架高度差带来的影子增减量，B的表达式如下：

式中，h为前后相邻两个跟踪支架的支架高度差，α为太阳高度角。

7.根据权利要求1所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，所述基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案，具体包括：

判断当前时刻光伏组件之间是否存在阴影遮挡；

如果存在阴影遮挡，则利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，判断是否存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案；

如果存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案，或当前时刻光伏组件之间不存在阴影遮挡，则利用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的至少一个所述目标跟踪角度优化方案；

如果不存在所述目标跟踪角度优化方案，利用所述最优化算法计算阴影遮挡程度最小的至少一个所述目标跟踪角度优化方案。

8.根据权利要求1所述的跟踪角度优化方法，其特征在于，光伏电站的阴影遮挡程度包括两种情况，分别为光伏组件短边与东西方向平行时的组件竖排排布，以及光伏组件长边与东西方向平行时的组件横排排布；

当所述光伏组件的排布方式为所述组件横排排布时，阴影遮挡程度D的表达式如下：

式中，A为单个光伏组件的宽度，M为一块光伏组件具有的旁路二极管数量，每个阴影遮挡程度间阴影的距离差为A/M。

9.一种跟踪支架的跟踪角度优化系统，其特征在于，包括：

仿真计算单元，用于基于光伏电站测绘数据，仿真计算当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况；

优化方案确定单元，用于基于所述阴影遮挡情况，确定能够实现光伏组件之间满足预设阴影遮挡条件的至少一个目标跟踪角度优化方案；

优化方案选取单元，用于从所述至少一个目标跟踪角度优化方案中选取在同一时间段内光伏组件累计接收到的辐照总量最高的目标跟踪角度优化方案作为各个跟踪支架的最优跟踪角度优化方案；

其中，所述预设阴影遮挡条件包括：无阴影遮挡、阴影遮挡程度最小或阴影遮挡组件个数最少；

当所述光伏组件的排布方式为光伏组件短边与东西方向平行时的组件竖排排布时，所述阴影遮挡程度为：d_i＜0的光伏电站组件板面阴影遮挡距离累和，d_i为第i组支架间阴影遮挡距离；

阴影遮挡距离d的表达式如下：

式中，L′表示阴影遮挡在两排支架垂直方向上的距离，S表示第i个单轴跟踪支架之间的间距，S′表示当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝向轴上的分量，与L′方向一致，α为太阳高度角，z为跟踪支架的旋转角度。

10.根据权利要求9所述的跟踪角度优化系统，其特征在于，还包括：

发送单元，用于将所述最优跟踪角度优化方案发送至各个支架控制器进行跟踪角度调整。

11.根据权利要求9所述的跟踪角度优化系统，其特征在于，所述仿真计算单元具体包括：

数据获取子单元，拥有获取所述光伏电站测绘数据，所述光伏电站测绘数据包含各个相邻跟踪支架之间的间距以及各个跟踪支架距离基准线的水平高度；

高度差确定子单元，用于基于各个所述水平高度得到前后相邻两个跟踪支架的支架高度差；

仿真计算子单元，用于基于各个所述支架高度差、当前时刻的太阳位置以及各个所述跟踪支架的旋转角度，确定当前时刻光伏组件之间的阴影遮挡情况。

12.根据权利要求9所述的跟踪角度优化系统，其特征在于，所述优化方案确定单元具体包括：

第一判断子单元，用于判断当前时刻光伏组件之间是否存在阴影遮挡；

第二判断子单元，用于在所述第一判断子单元判断为是的情况下，利用跟踪支架间的阴影遮挡表达式，判断是否存在至少一个能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的所述目标跟踪角度优化方案；

第一优化方案确定子单元，用于在所述第一判断子单元判断为否的情况下，或是所述第二判断子单元判断为是的情况下，利用最优化算法确定能够实现光伏组件之间无阴影遮挡的至少一个所述目标跟踪角度优化方案；

第二优化方案确定子单元，用于在所述第二判断子单元判断为否的情况下，利用所述最优化算法计算阴影遮挡程度最小的至少一个所述目标跟踪角度优化方案；

当所述光伏组件的排布方式为光伏组件短边与东西方向平行时的组件竖排排布时，所述阴影遮挡程度为：d_i＜0的光伏电站组件板面阴影遮挡距离累和，d_i为第i组支架间阴影遮挡距离；

阴影遮挡距离d的表达式如下：

式中，L′表示阴影遮挡在两排支架垂直方向上的距离，S表示第i个单轴跟踪支架之间的间距，S′表示当前影子方向上，支架间高度差所带来的支架间距的增减量在组件朝向轴上的分量，与L′方向一致，α为太阳高度角，z为跟踪支架的旋转角度。

Images