CN114584068A - 一种光伏组件地面反光材料调节方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件地面反光材料调节方法、系统及装置，所述方法包括：获取光照相关参数和组件相关参数，其中，光照相关参数包括太阳光高度角，组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度；根据光照相关参数和组件相关参数计算光亮区尺寸；获取反光材料尺寸，判断反光材料尺寸是否大于或等于光亮区尺寸；若是，则将反光材料调整至覆盖光亮区的位置；若否，则将反光材料调整至光亮区内辐照量最大的位置。本发明基于太阳光高度角及组件安装倾角等参数确定光亮区，对反光材料实行动态控制，保证反光材料尽可能位于光亮区内，最大程度利用直射光，进而有效提升光伏组件的背面发电增益。

Description

一种光伏组件地面反光材料调节方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏组件地面反光材料调节方法、系统及装置。

背景技术

目前土地资源稀缺，大型光伏电站建设面临如何在有限土地上获得更高的发电量问题。相比于之前的单面组件，发电量更高、度电成本更低的双面组件越来越受欢迎，逐渐成为主流。对于双面组件来说，如何利用好背面的发电增益是双面组件电站的重要技术。

目前提高双面组件背面发电增益方面，现有技术主要是通过在建设过程中抬高桩基高度、适当改变组件角度、适当增加桩基间距等办法。然而，当高度或桩基间距增加到一定程度时，背面增益提升基本达到饱和，其中，桩基间距过大又会降低土地利用率，造成成本增加，得不偿失。组件角度变化基本是在组件最优角度附近变化，背面增益提升有限。也有技术开始考虑太阳光入射地面后的反射问题，尝试通过增加地面反光材料来提升光伏组件背面接收的反射辐照量，进而增加光伏组件背面增益，但缺乏相关反光材料控制、调节策略。

发明内容

本发明解决的问题是现有的通过增加地面反光材料的发电增益方式缺乏相关反光材料控制策略。

本发明提出一种光伏组件地面反光材料调节方法，包括：

获取光照相关参数和组件相关参数，其中，所述光照相关参数包括太阳光高度角，所述组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度；

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；

获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

若是，则将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置；

若否，则将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置。

可选地，所述组件相关参数还包括组件桩基高度，所述获取光照相关参数和组件相关参数之后，还包括：

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区；

若是，则执行所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸的步骤；

若否，则返回执行所述获取光照相关参数和组件相关参数的步骤。

可选地，所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区包括：

根据所述组件相关参数生成高度角最低阈值和所述光亮区置放反光材料的最小角度阈值；

判断是否存在所述太阳光高度角大于或等于所述高度角最低阈值，且所述太阳光高度角大于或等于所述最小角度阈值；

若是，则判定有光亮区；

若否，则判定无光亮区。

可选地，所述光伏组件地面反光材料调节方法还包括按照预设的调节周期调节反光材料，每个所述调节周期包括初调节点和终调节点，每个所述调节周期内的所述初调节点对应时间早于所述终调节点对应时间；所述按照预设的调节周期调节反光材料包括：

在所述调节周期的初调节点，获取所述调节周期的所述终调节点对应时间的光照相关参数和组件相关参数；

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；

获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

若是，则将所述反光材料调整至覆盖所述光亮区的位置，调整完后等待下一个所述调节周期；

若否，则将所述反光材料调整至所述光亮区内，使所述反光材料置于所述光亮区内，在所述调节周期的终调节点，将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置，调整完后等待下一个所述调节周期。

可选地，所述将所述反光材料调整至所述光亮区内，使所述反光材料置于所述光亮区内包括：

将所述反光材料调整至所述光亮区的中间位置。

可选地，所述光亮区的中间位置通过所述光亮区近太阳侧桩基位置及其到所述光亮区的中间位置的距离计算而得；

当光伏组件为固定支架或固定可调支架时，按照第二预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，所述第二预设公式如下：

当光伏组件为跟踪支架时，按照第三预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，所述第三预设公式如下：

其中，l表示所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ为组件安装倾角，h表示组件桩基高度，β₁表示所述太阳光高度角，γ表示太阳方位角。

可选地，所述光伏组件地面反光材料调节方法包括：

当所述光伏组件为跟踪支架时，所述反光材料的调节周期长度小于或等于所述跟踪支架的跟踪周期长度。

可选地，所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸包括：

将所述组件安装倾角、所述组件阵列间距、所述组件长度和所述太阳光高度角代入第一预设公式，生成所述光亮区的宽度；

其中，所述第一预设公式如下：

其中，D表示所述光亮区的宽度，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ表示所述组件安装倾角，β₁表示所述太阳光高度角。

本发明还提出一种光伏组件地面反光材料调节系统，包括：信息收集交互模块、光亮区计算模块及反光材料控制模块；

所述信息收集交互模块用于获取光照相关参数和组件相关参数，其中，所述光照相关参数包括太阳光高度角，所述组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度；

所述光亮区计算模块用于根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

所述反光材料控制模块用于在所述反光材料尺寸大于或等于所述光亮区尺寸时，将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置；在所述反光材料尺寸小于所述光亮区尺寸时，将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置。

本发明还提出一种光伏组件地面反光材料调节装置，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的光伏组件地面反光材料调节方法。

本发明通过获取光照相关参数和组件相关参数，根据光照相关参数和组件相关参数计算光亮区尺寸，再判断反光材料与光亮区的尺寸大小关系，确定反光材料的调节策略，对反光材料实行动态控制，保证反光材料尽可能位于光亮区内，最大程度利用直射光，高效利用光资源，从而使组件安装倾角、组件阵列间距等参数变化能够与反光材料调节策略相辅相成，最终达到提升双面组件背面增益的效果。相比于单纯直接铺反光膜的方法，本发明所述方法通过动态控制反光材料，高效利用光资源，提升发电量更明显。

附图说明

图1为本发明实施例光伏组件地面反光材料调节方法一流程示意图；

图2为本发明实施例光伏组件地面反光材料调节方法中固定支架及极限角度示意图；

图3为本发明实施例光伏组件地面反光材料调节方法中调节周期关键节点示意图；

图4为本发明实施例光伏组件地面反光材料调节方法中固定可调支架及极限角度示意图；

图5为本发明实施例光伏组件地面反光材料调节方法一实例示意图；

图6为本发明实施例光伏组件地面反光材料调节系统一示意图；

图7为本发明实施例中光亮区的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1，在本发明一实施例中，所述光伏组件地面反光材料调节方法包括：

步骤S1，获取光照相关参数和组件相关参数，其中，所述光照相关参数包括太阳光高度角，所述组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度。

其中，太阳光高度角可提前根据光伏组件所在地区典型年太阳光高度角行踪进行收集，获得不同时间点的太阳光高度角；也可实时获取光伏组件所在地区的太阳光高度角。组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度，均可由人工输入并存储，也可采用传感器等装置检测获得，例如，对于固定支架，因组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度等组件相关参数较为固定，可由人工输入，对于固定可调支架，因组件安装倾角为可调整的，可由人工输入，也可采用相关的传感器实时检测组件安装倾角，在检测到组件安装倾角发生变化时，将变化后的组件安装倾角输入并存储。

可将预先获取的光照相关参数和组件相关参数存储在预置数据库，以供执行相关计算程序时随时调用。

步骤S2，根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸。

如图7，本发明中，每排光伏阵列对应一个光亮区，光亮区为太阳直射光在光伏阵列的一侧地面形成的矩形光亮区域，光亮区的长度方向与光伏阵列的长度方向平行，光亮区的宽度方向与光伏阵列的宽度方向平行。

一实施方式中，本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度。因为光亮区的长度方向与光伏阵列的长度方向平行，光亮区的长度不会因为太阳光高度角或光伏组件相关参数的不同而变化，可将光亮区的长度限定为等于所对应的光伏阵列的长度，此时因光伏阵列的长度相对固定，光亮区的长度也相对固定，可预先将光亮区的长度存储，在需要时调用获取，也可基于组件长度和一排光伏阵列的组件数量计算而得。

一实施方式中，本发明中光亮区尺寸指光亮区的宽度。光亮区的宽度随着太阳光高度角或光伏组件相关参数的不同而变化，光亮区的宽度通过太阳光高度角等光照相关参数和组件安装倾角、组件阵列间距等组件相关参数计算而得。

另一实施方式中，本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度和宽度。光亮区的长度可限定为等于所对应的光伏阵列的长度，此时因光伏阵列的长度相对固定，光亮区的长度也相对固定，可预先将光亮区的长度存储，在需要时调用获取，也可基于组件长度和一排光伏阵列的组件数量计算而得。光亮区的宽度通过太阳光高度角等光照相关参数和组件安装倾角、组件阵列间距等组件相关参数计算而得。

可选地，光亮区尺寸包括光亮区的宽度，步骤S2包括：将所述组件安装倾角、所述组件阵列间距、所述组件长度和所述太阳光高度角代入第一预设公式，生成光亮区的宽度；其中，所述第一预设公式如下：

其中，D表示所述光亮区的宽度，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ表示所述组件安装倾角，β₁表示所述太阳光高度角。

通过将组件安装倾角、组件阵列间距、组件长度和太阳光高度角代入第一预设公式计算光亮区的宽度，在组件安装倾角、组件阵列间距、组件长度或太阳光高度角发生变化时，可随之计算出变化后的光亮区的宽度，进而保证光亮区的宽度的准确性，以保证反光材料调节的准确性。

步骤S3，获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸。

本文中的反光材料，可以为具有反光功能的材料，例如，反光膜、反光镜面、铝箔纸等。本文中的反光材料，设置于每排光伏阵列的光亮区，每排光伏阵列对应的反光材料为独立的调节对象。反光材料可设置为具有一定长度和宽度的矩形材料，在铺设反光材料时，其初始位置方位设置为：反光材料的长度方向与光伏阵列的长度方向平行，反光材料的宽度方向与光伏阵列的宽度方向平行。当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度时，反光材料尺寸指反光材料的长度。当本发明中光亮区尺寸指光亮区的宽度时，反光材料尺寸指反光材料的宽度。当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度和宽度时，反光材料尺寸指反光材料的长度和宽度。此处的反光材料尺寸，指光伏组件的光亮区的、作为独立的调节对象的反光材料的尺寸。例如，假设五排光伏阵列对应设置了五块反光材料，则此处的反光材料尺寸指单块反光材料的尺寸。

计算出一排光伏阵列的光亮区尺寸后，将该排光伏阵列的光亮区尺寸与设置于该排光伏阵列光亮区的反光材料尺寸进行大小对比，以确定后续的调节操作。

在不同的实施方式中，步骤S3中的判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸具有不同含义，具体如下：

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度，反光材料尺寸指反光材料的长度时，将光亮区尺寸与反光材料尺寸进行大小对比具体包括：将光亮区的长度与反光材料的长度进行对比。

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的宽度，反光材料尺寸指反光材料的宽度时，将光亮区尺寸与反光材料尺寸进行大小对比具体包括：将光亮区的宽度与反光材料的宽度进行对比。

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度和宽度，反光材料尺寸指反光材料的长度和宽度时，将光亮区尺寸与反光材料尺寸进行大小对比具体包括：将光亮区的长度与反光材料的长度进行对比、将光亮区的宽度与反光材料的宽度进行对比。

步骤S4，若是，则将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置。

在不同的实施方式中，步骤S4中的将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置具有不同含义，具体如下：

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度，反光材料尺寸指反光材料的长度时，若反光材料尺寸大于或等于光亮区尺寸，在反光材料的长度方向调整反光材料的位置，在反光材料和光亮区的长度方向上，使反光材料覆盖光亮区。

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的宽度，反光材料尺寸指反光材料的宽度时，若反光材料尺寸大于或等于光亮区尺寸，在反光材料的宽度方向调整反光材料的位置，在反光材料和光亮区的宽度方向上，使反光材料覆盖光亮区。

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度和宽度，反光材料尺寸指反光材料的长度和宽度时，分别获取光亮区与反光材料的长度大小关系和光亮区与反光材料的宽度大小关系。若反光材料的长度大于或等于光亮区的长度，且反光材料的宽度大于或等于光亮区的宽度，则分别在反光材料和光亮区的长度方向和宽度方向上，控制反光材料覆盖光亮区。

若反光材料尺寸大于或等于光亮区尺寸，控制反光材料占满光亮区，即控制反光材料覆盖光亮区的位置，即可获得较大的辐照量。由此，通过在反光材料尺寸大于或等于光亮区尺寸时，将反光材料的位置调整至覆盖光亮区，可在简化控制逻辑的同时，获得较大的辐照量，进而有效提升光伏组件的背面增益。

进一步地，可确定光亮区的中间位置，将反光材料的中间位置置于光亮区的中间位置，以实现将反光材料覆盖光亮区。当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度，反光材料尺寸指反光材料的长度时，反光材料的中间位置和光亮区的中间位置均指长度方向上的中间位置。当本发明中光亮区尺寸指光亮区的宽度，反光材料尺寸指反光材料的宽度时，反光材料的中间位置和光亮区的中间位置均指宽度方向上的中间位置。当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度和宽度，反光材料尺寸指反光材料的长度和宽度时，反光材料的中间位置和光亮区的中间位置均指长度方向和宽度方向的中间位置。

反光材料的尺寸为已知参数，在获取反光材料的尺寸后，即可计算出反光材料长度方向上的中间位置、宽度方向上的中间位置以及长度方向和宽度方向的中间位置。

光亮区的长度为预先定义好的，因而可以直接获取光亮区的长度，进而计算出光亮区的长度方向上的中间位置。

光亮区的宽度，需通过光照相关参数和组件相关参数计算而得。可选地，光亮区的中间位置通过光亮区近太阳侧桩基位置及其到所述光亮区的中间位置的距离计算而得。光亮区近太阳侧桩基位置，指与光亮区相邻且靠近太阳一侧的桩基。将光亮区近太阳侧桩基位置记为A点，将光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区的中间位置的距离记为l，光亮区近太阳侧桩基位置A点可预先记录下来，在计算出l后，可确定光亮区内距光亮区近太阳侧桩基位置A点长为l的位置即为光亮区的中间位置。

可选地，当光伏组件为固定支架或固定可调支架时，按照第二预设公式计算光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区的中间位置的距离，所述第二预设公式如下：

当光伏组件为跟踪支架时，因跟踪支架实时跟踪太阳方位角及高度角，且跟踪支架上午和下午时组件正面均是面向太阳一侧，因此在上午和下午时b取值变化也应该作相应改变，故而，按照第三预设公式计算光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区的中间位置的距离，所述第三预设公式如下：

其中，l表示所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ为组件安装倾角，h表示组件桩基高度，β₁表示所述太阳光高度角，γ表示太阳方位角。

步骤S5，若否，则将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置。

在不同的实施方式中，步骤S5中的将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置具有不同含义，具体如下：

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度，反光材料尺寸指反光材料的长度时，若反光材料尺寸小于光亮区尺寸，将反光材料调整至光亮区内辐照量最大的位置。

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的宽度，反光材料尺寸指反光材料的宽度时，若反光材料尺寸小于光亮区尺寸，将反光材料调整至光亮区内辐照量最大的位置。

当本发明中光亮区尺寸指光亮区的长度和宽度，反光材料尺寸指反光材料的长度和宽度时，分别获取光亮区与反光材料的长度大小关系和光亮区与反光材料的宽度大小关系。若反光材料的长度小于光亮区的长度，且反光材料的宽度小于光亮区的宽度，将反光材料调整至光亮区内辐照量最大的位置。若反光材料的长度小于光亮区的长度，但反光材料的宽度大于或等于光亮区的宽度，则在反光材料和光亮区的宽度方向上，使反光材料覆盖光亮区，在反光材料和光亮区的长度方向上，将反光材料调整至光亮区内辐照量最大的位置。若反光材料的宽度小于光亮区的宽度，但反光材料的长度大于或等于光亮区的长度，则在反光材料和光亮区的长度方向上，使反光材料覆盖光亮区，在反光材料和光亮区的宽度方向上，将反光材料调整至光亮区内辐照量最大的位置。

通过获取光照相关参数和组件相关参数，根据光照相关参数和组件相关参数计算光亮区尺寸，再判断反光材料与光亮区的尺寸大小关系，确定反光材料的调节策略，对反光材料实行动态控制，保证反光材料尽可能位于光亮区内，最大程度利用直射光，高效利用光资源，从而使组件安装倾角、组件阵列间距等参数变化能够与反光材料调节策略相辅相成，最终达到提升双面组件背面增益的效果。相比于单纯直接铺反光膜的方法，本发明所述方法通过动态控制反光材料，高效利用光资源，提升发电量更明显。

可选地，所述组件相关参数还包括组件桩基高度，所述获取光照相关参数和组件相关参数之后，还包括：

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区；

若有光亮区，则执行所述步骤S2及其之后的步骤；

若无光亮区，则返回执行所述步骤S1及其之后的步骤，即重新获取光照相关参数和组件相关参数，根据重新获取的光照相关参数和组件相关参数判断是否有光亮区。

即，在判定有光亮区时，反光材料根据光亮区位置进行步骤S2及其之后步骤所述的调节，无光亮区时不进行步骤S2及其之后步骤所述的调节。可选地，在无光亮区时，可将反光材料保持在原位，不调整其位置，也可将反光材料放置在特定位置，例如，放置在相邻两排阵列中间。

通过在获取光照相关参数和组件相关参数之后，判断是否有光亮区，在有光亮区时才计算光亮区的尺寸，并根据光亮区的尺寸执行后续反光材料的调节操作，在无光亮区时，重新获取光照相关参数和组件相关参数，再判断是否有光亮区，不执行反光材料的调节操作，以减低无效计算量，降低能耗。

可选地，所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区包括：

根据所述组件相关参数生成高度角最低阈值和所述光亮区置放反光材料的最小角度阈值；判断是否存在所述太阳光高度角大于或等于所述高度角最低阈值，且所述太阳光高度角大于或等于所述最小角度阈值；若是，则判定有光亮区；若否，则判定无光亮区。

如图2，示出了光亮区的两个极限角度：高度角最低阈值α和光亮区置放反光材料的最小角度阈值β₂。高度角最低阈值α，当太阳光高度角小于该值时没有光亮区，无需调节反光材料。光亮区置放反光材料的最小角度阈值β₂，其限制了反光材料放置位置，当高度角最低阈值α小于最小角度阈值β₂时，反光材料位置按照最小角度阈值β₂进行调节。不同经纬度地区，由于阵列间距和倾角的不同，α、β₂大小可能不一样，α<β₂的地区，按照最小角度为β₂调节反光材料放置位置，即当太阳光高度角小于β₂时，无光亮区，太阳光高度角大于β₂时，有光亮区；β₂<α的地区，按照最小角度为α进行调节反光材料放置位置，即当太阳光高度角小于α时，无光亮区，太阳光高度角大于α时，有光亮区。

其中，高度角最低阈值α的计算方式如下：

光亮区置放反光材料的最小角度阈值β₂的计算方式如下：

其中，d为组件阵列间距，即相邻两排阵列的间距；L为组件长度；θ为组件安装倾角；h为地面上组件桩基高度。

β₁指光照相关参数中获取的太阳光高度角，当α、β₂和β₁满足如下大小关系时，判断有光亮区，反之，则无光亮区：

α＜β₂耀β₁或β₂＜α耀β₁，

通过将太阳光高度角与高度角最低阈值、光亮区置放反光材料的最小角度阈值进行大小比较，实现有无光亮区的判断，从而明确何时需要进行反光材料的调节，何时不需要进行反光材料的调节，在及时将反光材料调整至光亮区区域内的同时，避免无效的调节操作。

可选地，所述光伏组件地面反光材料调节方法还包括按照预设的调节周期调节反光材料。每个所述调节周期包括初调节点和终调节点，每个所述调节周期内的所述初调节点对应时间早于所述终调节点对应时间。所述按照预设的调节周期调节反光材料包括：

在所述调节周期的初调节点，获取所述调节周期的所述终调节点对应时间的光照相关参数和组件相关参数；

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；

获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

若是，则将所述反光材料调整至覆盖所述光亮区的位置，调整完后等待下一个所述调节周期，下一调节周期循环上述步骤，直至一天结束；

若否，则将所述反光材料调整至所述光亮区内，使所述反光材料置于所述光亮区内，在所述调节周期的终调节点，将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置，调整完后等待下一个所述调节周期，下一调节周期循环上述步骤，直至一天结束。

其中，通过预先设置调节周期，按照调节周期调节反光材料。反光材料的每个调节周期，都分为初调和终调两个阶段。在初调节点，执行步骤S1至步骤S4，以及步骤S5的前半部分，即，执行获取光照相关参数和组件相关参数，其中，获取的是调节周期的终调节点对应时间的光照相关参数和组件相关参数，根据光照相关参数和组件相关参数计算光亮区尺寸；获取反光材料尺寸，判断反光材料尺寸是否大于或等于光亮区尺寸；若是，则将反光材料调整至覆盖光亮区的位置，调整完后等待下一个调节周期；若否，则将反光材料调整至光亮区内，使反光材料置于光亮区内。随后，当时间进行到终调节点时，在光亮区内不断微调，同时通过光强传感器计算反光材料处于不同位置时组件正面和/或背面幅照量，选择辐照量最大时对应的反光材料位置作为最终位置。

如图3，可将调节周期T1的1/4时刻设置为初调节点，将调节周期T1的1/2时刻设置为终调节点。当时间到达1/4T1时，若反光材料尺寸大于或等于光亮区尺寸，则将反光材料调整至占满1/2T1时对应的光亮区位置，无需再终调；若反光材料尺寸小于光亮区尺寸，则将反光材料调节至1/2T1时对应的光亮区位置内，作为初调，当时间到达1/2T1时，不断微调反光材料位置，并实时通过光强传感器计算光伏组件正面和/或背面接收的辐照量，选择辐照量最大时对应的反光材料位置作为终调位置，并保持该终调位置直至达到下一个调节周期的1/4T1时再进行调节。

可选地，根据纬度的不同设定不同的调节周期时长，纬度越高，则调节周期时长越短，纬度越低，则调节周期时长越长。

可选地，根据高度角的高低设置不同的调节周期时长，高度角越低，调节周期时长越短，高度角越高，调节周期时长越长。例如，中午的高度角比下午的高度角高，则可设定中午的调节周期时长比下午的调节周期时长更长。

可选地，对于固定支架和固定可调支架，调节周期的时长可自由设定；对于跟踪支架，调节周期的时长应小于或等于跟踪支架的跟踪周期时长。

通过预先设定调节周期，在调节周期的初调节点采用终调节点对应时间的光照相关参数和组件相关参数计算终调节点对应时间的光亮区的尺寸，实现对短时未来光亮区的预测，基于对短时未来光亮区的预测调节反光材料的位置，在反光材料的尺寸小于光亮区的尺寸时，先将反光材料调节至预测的光亮区的位置，在时间进行到终调节点对应时间时，可通过如光强传感器等对实际的辐照量进行测量，从而确定辐照量最大的位置。

可选地，所述将所述反光材料调整至所述光亮区内，使所述反光材料置于所述光亮区内包括：将所述反光材料调整至所述光亮区的中间位置。

在初调节点，当反光材料尺寸小于光亮区尺寸时，将反光材料调整至光亮区的中间位置。将反光材料调整至光亮区的中间位置，具体可将反光材料的中间位置调整至光亮区的中间位置。在光亮区尺寸和反光材料尺寸的不同实施方式中，光亮区的中间位置具有不同含义，具体内容已在上文详述，此处不赘述。因初调节点到终调节点这段时间，太阳光高度角和方位角也在实时变化，而将反光材料置于光亮区的中间位置，即使因太阳光高度角和方位角变化导致光亮区位置变化，也能尽可能保证反光材料位于光亮区内，以尽可能充分利用直射光。

可选地，所述光亮区的中间位置通过所述光亮区近太阳侧桩基位置及其到所述光亮区的中间位置的距离计算而得。将光亮区近太阳侧桩基位置记为A点，将光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区的中间位置的距离记为l，可预先将光亮区近太阳侧桩基位置A点记录下来，同时计算光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区中间位置的长度l，在实际调整时，将反光材料的中心位置调整至距光亮区近太阳侧桩基位置A点长为l的位置处。

有关光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区的中间位置的距离l，当光伏组件为固定支架或固定可调支架时，按照第二预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离l，所述第二预设公式如下：

当光伏组件为跟踪支架时，因跟踪支架实时跟踪太阳方位角及高度角，且跟踪支架上午和下午时组件正面均是面向太阳一侧，因此在上午和下午时b取值变化也应该作相应改变，故而，按照第三预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离l，所述第三预设公式如下：

其中，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ为组件安装倾角，h表示组件桩基高度，β₁表示所述太阳光高度角，γ表示太阳方位角。

通过上述公式计算光亮区近太阳侧桩基位置到光亮区的中间位置的距离，便于后续确定光亮区的中间位置，明确光亮区位置，以便于反光材料的位置调节。

可选地，所述光伏组件地面反光材料调节方法包括：

当所述光伏组件为固定可调支架时，如图4，其组件安装倾角随季节或月份变化，因而在组件安装倾角更新后，采用更新后的组件安装倾角进行本发明光伏组件地面反光材料调节方法的上述计算。

当所述光伏组件为跟踪支架时，因为跟踪支架实时跟踪太阳方位角及高度角，其组件安装倾角可能随之变化，因而在其组件安装倾角更新后，采用更新后的组件安装倾角进行本发明光伏组件地面反光材料调节方法的上述计算。跟踪支架具有一定的跟踪周期，跟踪角度呈周期性实时变化，且因为是双面组件，跟踪支架组件倾角不一定与太阳光高度角垂直，因此需要在每一个跟踪周期内测量跟踪支架的组件安装倾角，将最新获取的组件安装倾角用于上述计算，以确保计算结果的准确性。可选地，为保证用于本发明光伏组件地面反光材料调节方法的组件安装倾角为最新的倾角，设定反光材料的调节周期长度小于或等于跟踪支架的跟踪周期长度。可选地，反光材料的调节周期与跟踪支架跟踪周期一致，即二者的周期长度一致，且周期的开始节点和终止节点一致。

由此，通过提前获取太阳光高度角和方位角等光照相关参数，若为固定支架，合理控制反光材料位置；若为固定可调支架，合理控制下垫面反光材料位置与组件安装倾角的变化；若为跟踪支架，合理控制反光材料位置与组件安装倾角及跟踪周期的变化，以适应多种支架类型的电站，应用范围广泛，可有效提升光伏组件背面发电量增益。

为便于理解本发明，现给出一如图5所示实例，在该实例中，预设反光材料的长度和光亮区的长度相等，反光材料在长度方向上始终覆盖在光亮区。

步骤1：提前获取太阳光高度角、方位角轨迹信息；提前获取组件安装倾角、组件阵列间距、组件长度、组件桩基高度等信息。

步骤2：划分调节周期，制定反光材料初调节点、终调节点的调节时间。

步骤3：判断有无光亮区，有光亮区则执行步骤4及之后的调节；无光亮区则不执行后续调节，等待下一个周期。

步骤4：开始初调。

步骤5：计算反光材料放置位置极限角。

步骤6：计算光亮区的宽度。

步骤7：计算光亮区中间位置到相邻光亮区且靠近太阳侧的桩基的长度。

步骤8：比较光亮区的宽度和反光材料的宽度，若光亮区的宽度小于或等于反光材料的宽度，则控制反光材料占满光亮区即可，无需终调；若光亮区的宽度大于反光材料的宽度，则控制反光材料位于光亮区中间位置。

步骤9：终调。当时间进行到终调节点的调节时间时，在光亮区内不断微调，同时通过光强传感器计算组件正反面辐照量和，选择辐照量最大时对应的位置作为反光材料最终位置。

步骤10：下一周期循环上述步骤，直至一天结束。

本发明一实施例中，如图6，光伏组件地面反光材料调节系统包括：信息收集交互模块、光亮区计算模块及反光材料控制模块；

所述信息收集交互模块用于获取光照相关参数和组件相关参数，其中，所述光照相关参数包括太阳光高度角，所述组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度；

所述光亮区计算模块用于根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

所述反光材料控制模块用于在所述反光材料尺寸大于或等于所述光亮区尺寸时，将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置；在所述反光材料尺寸小于所述光亮区尺寸时，将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置。

其中，信息收集交互模块还可与人工交互，人为输入需要的信息。光亮区计算模块主要负责计算，将接收到的太阳光高度角及方位角等以时光伏阵列信息等代入算法公式，形成结果传递给反光材料控制模块。反光材料控制模块负责将接收到的结果形成控制指令，控制反光材料动作。

上述光伏组件地面反光材料调节系统省去了中央控制模块，将信息收集交互模块作为指令发起端，反光材料控制模块作为指令执行端，简化系统模块，提高整个系统的鲁棒性。

可选地，所述组件相关参数还包括组件桩基高度，所述光亮区计算模块还用于在所述信息收集交互模块获取光照相关参数和组件相关参数之后，执行：根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区；若是，则执行所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸的步骤；若否，则返回由所述信息收集交互模块重新获取光照相关参数和组件相关参数。

可选地，所述光亮区计算模块还用于根据所述组件相关参数生成高度角最低阈值和所述光亮区置放反光材料的最小角度阈值；判断是否存在所述太阳光高度角大于或等于所述高度角最低阈值，且所述太阳光高度角大于或等于所述最小角度阈值；若是，则判定有光亮区；若否，则判定无光亮区。

可选地，所述光伏组件地面反光材料调节方法还包括按照预设的调节周期调节反光材料，每个所述调节周期包括初调节点和终调节点，每个所述调节周期内的所述初调节点对应时间早于所述终调节点对应时间。在所述调节周期的初调节点，由所述信息收集交互模块获取所述调节周期的所述终调节点对应时间的光照相关参数和组件相关参数，并由所述光亮区计算模块根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸，根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸，获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸，并将所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸的判断结果发送给反光材料控制模块，若反光材料尺寸大于或等于光亮区尺寸，则反光材料控制模块将所述反光材料调整至覆盖所述光亮区的位置，调整完后等待下一个所述调节周期，若反光材料尺寸小于光亮区尺寸，则反光材料控制模块将反光材料调整至光亮区内，使反光材料置于光亮区内，并在所述调节周期的终调节点，反光材料控制模块将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置，调整完后等待下一个所述调节周期。

可选地，反光材料控制模块具体用于若反光材料尺寸小于光亮区尺寸，则将反光材料调整至所述光亮区的中间位置。

可选地，所述光亮区的中间位置通过所述光亮区近太阳侧桩基位置及其到所述光亮区的中间位置的距离计算而得；

当光伏组件为固定支架或固定可调支架时，按照第二预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，所述第二预设公式如下：

当光伏组件为跟踪支架时，按照第三预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，所述第三预设公式如下：

其中，l表示所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ为组件安装倾角，h表示组件桩基高度，β₁表示所述太阳光高度角，γ表示太阳方位角。

可选地，当所述光伏组件为跟踪支架时，所述反光材料的调节周期长度小于或等于所述跟踪支架的跟踪周期长度。

可选地，所述光亮区计算模块还用于将所述组件安装倾角、所述组件阵列间距、所述组件长度和所述太阳光高度角代入第一预设公式，生成所述光亮区的宽度；

其中，所述第一预设公式如下：

其中，D表示所述光亮区的宽度，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ表示所述组件安装倾角，β₁表示所述太阳光高度角。

本发明一实施例中，光伏组件地面反光材料调节装置包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的光伏组件地面反光材料调节方法。本发明光伏组件地面反光材料调节装置相对于现有技术所具有的有益效果与上述光伏组件地面反光材料调节方法一致，此处不赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取光照相关参数和组件相关参数，其中，所述光照相关参数包括太阳光高度角，所述组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度；

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；

获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

若是，则将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置；

若否，则将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置。

2.如权利要求1所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，所述组件相关参数还包括组件桩基高度，所述获取光照相关参数和组件相关参数之后，还包括：

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区；

若是，则执行所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸的步骤；

若否，则返回执行所述获取光照相关参数和组件相关参数的步骤。

3.如权利要求2所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数，判断是否有光亮区包括：

根据所述组件相关参数生成高度角最低阈值和所述光亮区置放反光材料的最小角度阈值；

判断是否存在所述太阳光高度角大于或等于所述高度角最低阈值，且所述太阳光高度角大于或等于所述最小角度阈值；

若是，则判定有光亮区；

若否，则判定无光亮区。

4.如权利要求1所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，还包括按照预设的调节周期调节反光材料，每个所述调节周期包括初调节点和终调节点，每个所述调节周期内的所述初调节点对应时间早于所述终调节点对应时间；所述按照预设的调节周期调节反光材料包括：

在所述调节周期的初调节点，获取所述调节周期的所述终调节点对应时间的光照相关参数和组件相关参数；

根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；

获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

若是，则将所述反光材料调整至覆盖所述光亮区的位置，调整完后等待下一个所述调节周期；

若否，则将所述反光材料调整至所述光亮区内，使所述反光材料置于所述光亮区内，在所述调节周期的终调节点，将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置，调整完后等待下一个所述调节周期。

5.如权利要求4所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，所述将所述反光材料调整至所述光亮区内，使所述反光材料置于所述光亮区内包括：

将所述反光材料调整至所述光亮区的中间位置。

6.如权利要求5所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，所述光亮区的中间位置通过所述光亮区近太阳侧桩基位置及其到所述光亮区的中间位置的距离计算而得；

当光伏组件为固定支架或固定可调支架时，按照第二预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，所述第二预设公式如下：

当光伏组件为跟踪支架时，按照第三预设公式计算所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，所述第三预设公式如下：

其中，l表示所述光亮区近太阳侧桩基位置到所述光亮区的中间位置的距离，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ为组件安装倾角，h表示组件桩基高度，β₁表示所述太阳光高度角，γ表示太阳方位角。

7.如权利要求4所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，包括：

当所述光伏组件为跟踪支架时，所述反光材料的调节周期长度小于或等于所述跟踪支架的跟踪周期长度。

8.如权利要求1所述的光伏组件地面反光材料调节方法，其特征在于，所述根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸包括：

将所述组件安装倾角、所述组件阵列间距、所述组件长度和所述太阳光高度角代入第一预设公式，生成所述光亮区的宽度；

其中，所述第一预设公式如下：

其中，D表示所述光亮区的宽度，d表示所述组件阵列间距，L表示所述组件长度，θ表示所述组件安装倾角，β₁表示所述太阳光高度角。

9.一种光伏组件地面反光材料调节系统，其特征在于，包括：信息收集交互模块、光亮区计算模块及反光材料控制模块；

所述信息收集交互模块用于获取光照相关参数和组件相关参数，其中，所述光照相关参数包括太阳光高度角，所述组件相关参数包括组件安装倾角、组件阵列间距和组件长度；

所述光亮区计算模块用于根据所述光照相关参数和所述组件相关参数生成光亮区尺寸；获取反光材料尺寸，判断所述反光材料尺寸是否大于或等于所述光亮区尺寸；

所述反光材料控制模块用于在所述反光材料尺寸大于或等于所述光亮区尺寸时，将所述反光材料调整至覆盖光亮区的位置；在所述反光材料尺寸小于所述光亮区尺寸时，将所述反光材料调整至所述光亮区内辐照量最大的位置。

10.一种光伏组件地面反光材料调节装置，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1-8任一项所述的光伏组件地面反光材料调节方法。

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