CN113515146A - 一种双面组件智能跟踪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双面组件智能跟踪系统，其特征在于它包括天空成像仪、辐照仪、控制器和跟踪支架，其中：天空成像仪安装于光伏区中，以确定天气情况；辐照仪，获取光伏组件实时的辐照数据；控制器中内置控制算法：跟踪支架，用于固定组件，并根据控制器的启闭指令将组件进行旋转操作。本发明是通过天空成像仪判断天气情况，以确定支架的初始角度，提高了最佳幅度角确认的效率；更优选的，根据不同的天气情况确认不同的微调幅度，减少了最佳幅度角确认的工作量；利用安装在组件正面和背面的辐照仪获得组件实时辐照数据，并根据辐照数据来调节支架的角度，这比通过模型调节支架角度准确。

Description

一种双面组件智能跟踪系统
技术领域
本发明属于太阳能发电领域，具体是一种双面组件智能跟踪系统。
背景技术
目前针对双面组件跟踪系统的主要是平单轴系统根据气象站提供的太阳辐照数据，再根据预设的直射模型和反射模型获得瞬时辐照量，从而确定最佳角度。
现有方案的主要不足是：
双面组件跟踪方案需要考虑同时组件正面与背面的辐照量，现有双面组件跟踪方案是根据气象站辐照仪提供的辐照数据再通过预设模型计算得到组件正面和背面的辐照度，由于双面组件背面辐照受背面环境反射率，太阳高度角等多种因素的影响，并且组件背面所受的辐照度并不像正面一样是均匀一致的，所以通过模型得到背面辐照度与实际情况有偏差，模型获得最优倾角不一定是实际的最优倾角。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种双面组件智能跟踪系统。
技术方案：
一种双面组件智能跟踪系统，它包括天空成像仪、辐照仪、控制器和跟踪支架，其中：
-天空成像仪安装于光伏区中，以确定天气情况；
-辐照仪，获取光伏组件实时的辐照数据；
-控制器中内置控制算法：
S1、根据天空成像仪确定天气情况，根据天气情况确定跟踪支架不同的初始角度；
S2、根据天气情况确定跟踪支架不同的调整幅度；
S3、在调整幅度内，辐照仪获取不同角度的辐照数据，并计算双面组件的总辐照度；
S4、选取总辐照度数据最大值对应的角度位置，确定最佳倾角；
S5、跟踪支架调整至最佳倾角持续一定时间进行光能发电；
-跟踪支架，用于固定组件，并根据控制器的启闭指令将组件进行旋转操作。
具体的，控制器执行以下算法计算双面组件的总辐照度：
FZ＝Ff+Frβ
式中，Ff为组件正面辐照量，Fr为组件背面辐照量，β为组件的双面因子。
具体的，它还包括设置组件背面的3组辐照仪，控制器执行以下算法获取组件背面辐照量Fr：
S3-1、获取不同时间内的辐照系数γ1i、γ2i、γ3i：
Figure BDA0003146166610000021
Figure BDA0003146166610000022
Figure BDA0003146166610000023
式中，F1-1i、F1-2i、…、F1-mi分别表示安装至组件背面上部的1组辐照仪获取的辐照数据，并以1-1i、1-2i、1-mi编号，F1-[m/2]i表示该组辐照仪中位于中间的那台，[]表示向上取整；F2-1i、F2-2i、…、F2-mi分别表示安装至组件背面中部的1组辐照仪获取的辐照数据，并以2-1i、2-2i、2-mi编号，F2-[m/2]i表示该组辐照仪中位于中间的那台，[]表示向上取整；F3-1i、F3-2i、…、F3-mi分别表示安装至组件背面下部的1组辐照仪获取的辐照数据，并以3-1i、3-2i、3-mi编号，F3-[m/2]i表示该组辐照仪中位于中间的那台，[]表示向上取整；i表示当前时刻；
S3-2、获取组件背面的上、中、下位置的平均辐照系数γ1、γ2、γ3；
Figure BDA0003146166610000024
Figure BDA0003146166610000025
Figure BDA0003146166610000026
式中，n表示一段时间；
S3-3、确定组件阵列背面某一时刻的辐照量Fr：
Figure BDA0003146166610000027
F1为安装在组件背面的上部中间位置的辐照仪获取的辐照数据，F2为安装在组件背面的中部中间位置的辐照仪获取的辐照数据，F3为安装在组件背面的下部中间位置的辐照仪获取的辐照数据。
优选的，S1中，天空成像仪确定的天气情况包括晴天、多云、阴天。
优选的，S1中，晴天和多云天气根据天文算法确定初始角度，阴天初始角度为0°。
优选的，S2中，晴天天气：跟踪支架的调整幅度为±a；多云天气：跟踪支架的调整幅度为±2a；阴天：跟踪支架的调整幅度为±a。
优选的，S5中，不同的天气情况跟踪支架在最佳倾角位置持续不同的时间。
具体的，晴天天气：持续时间为T；多云天气：持续时间为T/2；阴天：持续时间为T。
优选的，S5中，持续时间结束后，返回S1重新确定最佳倾角。
具体的，S5中，持续时间未结束时，若监控发生下列任一情况，返回S1重新确定最佳倾角：
①天空成像仪判定天气情况发生变化；
②控制器发现总辐照量变化超过20％。
本发明的有益效果
本发明是通过天空成像仪判断天气情况，以确定支架的初始角度，提高了最佳幅度角确认的效率；更优选的，根据不同的天气情况确认不同的微调幅度，减少了最佳幅度角确认的工作量；利用安装在组件正面和背面的辐照仪获得组件实时辐照数据，并根据辐照数据来调节支架的角度，这比通过模型调节支架角度准确。
附图说明
图1为本申请的算法流程图
图2为实施例中组件背面辐照度系数确定时辐照仪设置示意图
图3为实施例中确定组件阵列某一时刻的辐照量时辐照仪设置侧视图
图4为实施例中确定组件阵列某一时刻的辐照量时辐照仪设置示意图
图5为实施例中不同算法辐照量对比曲线图
图6为实施例中智能算法VS天文算法发电量的提升图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
本申请公开了一种双面组件智能跟踪系统，它包括天空成像仪(SONA全自动天空成像仪202U)、辐照仪、控制器和跟踪支架(现有成熟技术)，其中：
-天空成像仪安装于光伏区中，以确定天气情况；
-辐照仪，获取光伏组件实时的辐照数据；
-控制器中内置控制算法，结合图1，具体流程为：
S1、根据天空成像仪确定天气情况，根据天气情况确定跟踪支架不同的初始角度；
S2、根据天气情况确定跟踪支架不同的调整幅度；
S3、在调整幅度内，辐照仪获取不同角度的辐照数据，并计算双面组件的总辐照度；
S4、选取总辐照度数据最大值对应的角度位置，确定最佳倾角；
S5、跟踪支架调整至最佳倾角持续一定时间进行光能发电；
-跟踪支架，用于固定组件，并根据控制器的启闭指令将组件进行旋转操作。
具体的，控制器执行以下算法计算双面组件的总辐照度：
FZ＝Ff+Frβ
式中，Ff为组件正面辐照量，Fr为组件背面辐照量，β为组件的双面因子，双面因子由组件厂家提供，可在组件参数表中查到。
结合图2，它还包括设置组件背面的3组辐照仪，本实施例中每组为5个辐照仪，安装至组件背面上部的1组辐照仪分别记为F1-1，F1-2，F1，F1-3，F1-4；安装至组件背面中部的1组辐照仪F1-1，F1-2，F1，F1-3，F1-4；安装至组件背面下部的1组辐照仪F1-1，F1-2，F1，F1-3，F1-4。控制器执行以下算法获取组件背面辐照量Fr：
S3-1、获取不同时间内的辐照系数γ1i、γ2i、γ3i：
Figure BDA0003146166610000041
Figure BDA0003146166610000042
Figure BDA0003146166610000043
式中，以F1-1i为例，F1-1i表示辐照仪F1-1在时刻i获取的辐照数据；
S3-2、获取组件背面的上、中、下位置的平均附着系数γ1、γ2、γ3；
Figure BDA0003146166610000044
Figure BDA0003146166610000045
Figure BDA0003146166610000046
式中，n表示一段时间；
S3-3、确定组件阵列背面某一时刻的辐照量Fr：
Figure BDA0003146166610000047
结合图3-4，F1为安装在组件背面的上部中间位置的辐照仪获取的辐照数据，F2为安装在组件背面的中部中间位置的辐照仪获取的辐照数据，F3为安装在组件背面的下部中间位置的辐照仪获取的辐照数据。
优选的实施例中，S1中，天空成像仪确定的天气情况包括晴天、多云、阴天。
优选的实施例中，S1中，晴天和多云天气根据天文算法确定初始角度，阴天初始角度为0°。优选的实施例中，S2中，晴天天气：跟踪支架的调整幅度为±a；多云天气：跟踪支架的调整幅度为±2a；阴天：跟踪支架的调整幅度为±a。
优选的实施例中，S5中，不同的天气情况跟踪支架在最佳倾角位置持续不同的时间。
优选的实施例中，晴天天气：持续时间为T；多云天气：持续时间为T/2；阴天：持续时间为T。
优选的实施例中，S5中，持续时间结束后，返回S1重新确定最佳倾角。
优选的实施例中，S5中，持续时间未结束时，若监控发生下列任一情况，返回S1重新确定最佳倾角：
①天空成像仪判定天气情况发生变化；
②控制器发现总辐照量变化超过20％。
采用本申请的方案于2020年9月-11月于安徽淮北进行3个月的试验，本申请智能算法与传统天文算法的辐照量对比示意如图5所示，2020年10月24日中辐照量比较，智能算法辐照量比天文算法高出3.6％。9月-11月发电量提升图表如图6所示，智能算法与天文算法每日发电量对比，最高发电量多出9％。总发电量智能算法比天文算法高1.52％。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种双面组件智能跟踪系统，其特征在于它包括天空成像仪、辐照仪、控制器和跟踪支架，其中：
-天空成像仪安装于光伏区中，以确定天气情况；
-辐照仪，获取光伏组件实时的辐照数据；
-控制器中内置控制算法：
S1、根据天空成像仪确定天气情况，根据天气情况确定跟踪支架不同的初始角度；
S2、根据天气情况确定跟踪支架不同的调整幅度；
S3、在调整幅度内，辐照仪获取不同角度的辐照数据，并计算双面组件的总辐照度；
S4、选取总辐照度数据最大值对应的角度位置，确定最佳倾角；
S5、跟踪支架调整至最佳倾角持续一定时间进行光能发电；
-跟踪支架，用于固定组件，并根据控制器的启闭指令将组件进行旋转操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于控制器执行以下算法计算双面组件的总辐照度：
FZ＝Ff+Frβ
式中，Ff为组件正面辐照量，Fr为组件背面辐照量，β为组件的双面因子。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于它还包括设置组件背面的3组辐照仪，控制器执行以下算法获取组件背面辐照量Fr：
S3-1、获取不同时间内的辐照系数γ1i、γ2i、γ3i：
Figure FDA0003146166600000011
Figure FDA0003146166600000012
Figure FDA0003146166600000013
式中，F1-1i、F1-2i、…、F1-mi分别表示安装至组件背面上部的1组辐照仪获取的辐照数据，并以1-1i、1-2i、1-mi编号，F1-[m/2]i表示该组辐照仪中位于中间的那台，[]表示向上取整；F2-1i、F2-2i、…、F2-mi分别表示安装至组件背面中部的1组辐照仪获取的辐照数据，并以2-1i、2-2i、2-mi编号，F2-[m/2]i表示该组辐照仪中位于中间的那台，[]表示向上取整；F3-1i、F3-2i、…、F3-mi分别表示安装至组件背面下部的1组辐照仪获取的辐照数据，并以3-1i、3-2i、3-mi编号，F3-[m/2]i表示该组辐照仪中位于中间的那台，[]表示向上取整；i表示当前时刻；
S3-2、获取组件背面的上、中、下位置的平均辐照系数γ1、γ2、γ3；
Figure FDA0003146166600000021
Figure FDA0003146166600000022
Figure FDA0003146166600000023
式中，n表示一段时间；
S3-3、确定组件阵列背面某一时刻的辐照量Fr：
Figure FDA0003146166600000024
F1为安装在组件背面的上部中间位置的辐照仪获取的辐照数据，F2为安装在组件背面的中部中间位置的辐照仪获取的辐照数据，F3为安装在组件背面的下部中间位置的辐照仪获取的辐照数据。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于S1中，天空成像仪确定的天气情况包括晴天、多云、阴天。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于S1中，晴天和多云天气根据天文算法确定初始角度，阴天初始角度为0°。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于S2中，晴天天气：跟踪支架的调整幅度为±a；多云天气：跟踪支架的调整幅度为±2a；阴天：跟踪支架的调整幅度为±a。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于S5中，不同的天气情况跟踪支架在最佳倾角位置持续不同的时间。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于晴天天气：持续时间为T；多云天气：持续时间为T/2；阴天：持续时间为T。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于S5中，持续时间结束后，返回S1重新确定最佳倾角。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于S5中，持续时间未结束时，若监控发生下列任一情况，返回S1重新确定最佳倾角：
①天空成像仪判定天气情况发生变化；
②控制器发现总辐照量变化超过20％。
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