專(zhuān)利名稱(chēng)：光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及跟蹤式光伏發(fā)電技術(shù)，具體涉及一種光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在光伏發(fā)電領(lǐng)域，按照光伏發(fā)電機(jī)是否對(duì)太陽(yáng)軌跡進(jìn)行跟蹤，可將其分為固定式和跟蹤式兩種類(lèi)型。隨著技術(shù)的發(fā)展，固定式光伏發(fā)電機(jī)所存在的發(fā)電量和土地利用率低下等問(wèn)題逐漸被暴露出來(lái)，于是就出現(xiàn)了跟蹤式光伏發(fā)電機(jī)。依據(jù)跟蹤形式的不同，跟蹤式光伏發(fā)電機(jī)可分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤；其中，單軸跟蹤又分為水平單軸跟蹤、傾斜單軸跟蹤。由于水平單軸跟蹤、傾斜單軸跟蹤和雙軸跟蹤這幾種跟蹤形式均為現(xiàn)有技術(shù)，故在此不再贅述?？傊?，現(xiàn)有的這些跟蹤形式大多存在如下共性問(wèn)題:第一，現(xiàn)有跟蹤式光伏發(fā)電機(jī)主要依靠時(shí)間或太陽(yáng)時(shí)角來(lái)計(jì)算控制光伏發(fā)電機(jī)帆板旋轉(zhuǎn)的光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角，然而，這種方式對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤不準(zhǔn)確，導(dǎo)致帆板采光面積較低，發(fā)電量不高。第二，當(dāng)光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角較大時(shí)(即一天中的早、晚時(shí)段)，光伏發(fā)電陣列中相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的陰影遮擋現(xiàn)象，對(duì)此，光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)者只能通過(guò)加大光伏發(fā)電機(jī)的間距來(lái)改善陰影遮擋，從而降低光伏發(fā)電站對(duì)土地的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可避免相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，包括的步驟為:I)根據(jù)太陽(yáng)位置計(jì) 算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O ;2)判斷所得跟蹤角O是否會(huì)使相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋，若不產(chǎn)生遮擋，則將所述帆板轉(zhuǎn)至與該跟蹤角O對(duì)應(yīng)的方向上，再重復(fù)步驟I)至2)；若會(huì)產(chǎn)生遮擋，則執(zhí)行步驟3)；3)重新確定跟蹤角①，即當(dāng)跟蹤角O本身為正值時(shí)，使0 = 0-4，其中，0° < 4彡5°，然后，返回步驟2)；當(dāng)跟蹤角O本身為負(fù)值時(shí)，使0 = 0+4，其中，O。< 4彡5°，然后，返回步驟2)。在本發(fā)明的上述方法中，如果參數(shù);設(shè)定的太小，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)算量太大，因此，該方法中將參數(shù)(設(shè)定為>0.01°為宜。在此基礎(chǔ)上，最好將參數(shù)(設(shè)定為
0.1° ( ^ ^ 1°，從而確保系統(tǒng)對(duì)跟蹤角O最適宜的控制精度。為了實(shí)施上述方法，本發(fā)明的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤系統(tǒng)具有跟蹤與反跟蹤相結(jié)合的工作模式，在該工作模式下，光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤系統(tǒng)包括以下運(yùn)行步驟:I)根據(jù)太陽(yáng)位置計(jì)算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O ;2)判斷所得跟蹤角O是否會(huì)使相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋，
若不產(chǎn)生遮擋，則將所述帆板轉(zhuǎn)至與該跟蹤角O對(duì)應(yīng)的方向上，再重復(fù)步驟I)至
2)；若會(huì)產(chǎn)生遮擋，則執(zhí)行步驟3)；3)重新確定跟蹤角O，SP當(dāng)跟蹤角O本身為正值時(shí)，使0 = 0-4，其中，0° < 4彡5°，然后，返回步驟
2)；當(dāng)跟蹤角O本身為負(fù)值時(shí)，使0 = 0+4，其中，O。< 4彡5°，然后，返回步驟2)。根據(jù)本發(fā)明上述的方法及系統(tǒng)可知，本發(fā)明中最終所確定的跟蹤角O是在相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間不產(chǎn)生陰影遮擋的前提下所尋找到的，因此，本發(fā)明能夠有效的避免相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋現(xiàn)象，保證發(fā)電效率。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


圖1為光伏發(fā)電陣列的工作狀態(tài)示意圖。圖2為圖1在A向(即光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方向)上的示意圖。圖3為對(duì)比例I與對(duì)比例2的跟蹤角O隨時(shí)間的變化曲線比較圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的跟蹤角O隨時(shí)間的變化曲線圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)對(duì)本發(fā)明的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法在水平單軸跟蹤和傾斜單軸跟蹤方式上的具體應(yīng)用，對(duì)本發(fā)明的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法及系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，結(jié)合圖1、2對(duì)本發(fā)明所涉及的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，H為太陽(yáng)高度角，它是指某地太陽(yáng)光線與該地作垂直于地心的地表切線的夾角，即，圖1中的太陽(yáng)照射樁4在地面2上的投影4’與對(duì)應(yīng)入射光線I的夾角；W為太陽(yáng)方位角，它是指太陽(yáng)照射樁4在地面的投影4’與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角；R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，它是指光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸301與正北方向的夾角#為入射角，它是指光伏發(fā)電機(jī)帆板3的法線與對(duì)應(yīng)入射光線I的夾角;U為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸301相對(duì)地面2的傾角，對(duì)于水平單軸跟蹤方式而言，該傾角U為零，對(duì)于傾斜單軸跟蹤方式而言，該傾角U原則上與當(dāng)?shù)鼐暥纫恢?。如圖2所示，L為帆板長(zhǎng)度，S為帆板陰影長(zhǎng)，M為光伏發(fā)電機(jī)帆板間距，其中，所示的帆板長(zhǎng)度L，帆板陰影長(zhǎng)S以及光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M均指在圖2所在的平面上的長(zhǎng)度；O為光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角，它是指光伏發(fā)電機(jī)帆板3與水平面之間的夾角。下面以現(xiàn)有水平單軸跟蹤方法為例(即對(duì)比例1)，對(duì)目前的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方式進(jìn)行說(shuō)明?，F(xiàn)有的水平單軸跟蹤方法是根據(jù)太陽(yáng)時(shí)角來(lái)計(jì)算光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角①。如假設(shè)經(jīng)緯度為(30.0, 103.0)，時(shí)間為2012/12/22，光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角R=0，帆板長(zhǎng)度L=3.3米，光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M=5.0米，可得圖3中所示的跟蹤角O隨時(shí)間的變化曲線a。如曲線a所示，在光伏發(fā)電機(jī)的初始狀態(tài)下，帆板3位于水平面上，此時(shí)，跟蹤角0=0° ;隨著時(shí)間的推移,跟蹤角O大約在時(shí)間處于160點(diǎn)左右時(shí)突然增大到負(fù)的最大值，然后，跟蹤角O再隨著時(shí)間的變化而逐漸減小，當(dāng)時(shí)間處于425點(diǎn)左右(即正午)時(shí)，跟蹤角O重新變?yōu)?°，此時(shí)，帆板3重回到水平面位置；此后，跟蹤角O又隨著時(shí)間的變化而逐漸增大，大約在時(shí)間處于700點(diǎn)左右時(shí)跟蹤角O增大到正的最大值,然后又突然減小為O。，此時(shí)，帆板3回到初始水平狀態(tài)。從曲線a的變化可以看出，一天中上午時(shí)段跟蹤角O為負(fù)值，下午時(shí)段跟蹤角O為正值，跟蹤角O的正負(fù)表明了帆板3朝向的轉(zhuǎn)變。對(duì)比例I的水平單軸跟蹤方法沒(méi)有考慮相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋的問(wèn)題。經(jīng)計(jì)算，對(duì)比例I的水平單軸跟蹤方法在早、晚兩個(gè)時(shí)段最大會(huì)產(chǎn)生30米的帆板陰影長(zhǎng)S，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M，因此會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的陰影遮擋問(wèn)題。另外，通過(guò)太陽(yáng)時(shí)角來(lái)計(jì)算光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O的方式也難以保證跟蹤時(shí)入射角P始終處于最小值，導(dǎo)致帆板采光面積較低，發(fā)電量不高。本發(fā)明為解決相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋的問(wèn)題，采取了以下方法，其包括的步驟為:1)根據(jù)太陽(yáng)位置計(jì)算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O ;2)判斷所得跟蹤角O是否會(huì)使相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋，若不產(chǎn)生遮擋，則將所述帆板轉(zhuǎn)至與該跟蹤角O對(duì)應(yīng)的方向上，再重復(fù)步驟I)至2);若會(huì)產(chǎn)生遮擋，則執(zhí)行步驟3) ；3)重新確定跟蹤角①，即，當(dāng)跟蹤角①本身為正值時(shí)，使O = K，當(dāng)跟蹤角①本身為負(fù)值時(shí)，使0 = 0+4，其中，O。< 4彡5°，然后，返回步驟2)。具體而言，對(duì)于水平單軸跟蹤方式，則步驟2)按以下方式判斷是否產(chǎn)生遮擋:首先，根據(jù)公式S = cos (I O |)L+sin(| O |) sin (ff-R) | L/tan (H)計(jì)算出帆板陰影長(zhǎng)S，其中，H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，L為帆板長(zhǎng)度；其次，將所得帆板陰影長(zhǎng)S與光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M進(jìn)行比較，若S > M則判斷為會(huì)產(chǎn)生遮擋，否則判斷為不產(chǎn)生遮擋。對(duì)于傾斜單軸跟蹤方式，則步驟2)按以下方式判斷是否產(chǎn)生遮擋:首先，根據(jù)公式 S = cos ( O )L+sin( O ) sin (ff-R) cos (U) L/tan (H)算出帆板陰影長(zhǎng) S,其中，H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，L為帆板長(zhǎng)度，U為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸相對(duì)地面的傾角；其次，將所得帆板陰影長(zhǎng)S與光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M進(jìn)行比較，若S > M則判斷為會(huì)產(chǎn)生遮擋，否則判斷為不產(chǎn)生遮擋。上述公式S = cos(|0|)L+sin(I O I) sin(ff-R)|L/tan (H)以及 S = cos (|O |)L+sin(|O |) sin(ff-R)|cos (U)L/tan (H)均是建立在太陽(yáng)高度角H、太陽(yáng)方位角W、光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角R及帆板長(zhǎng)度L等準(zhǔn)確參數(shù)基礎(chǔ)上的，因此，根據(jù)上述公式能夠更準(zhǔn)確的計(jì)算出帆板陰影長(zhǎng)S。本發(fā)明上述步驟I)可以采用現(xiàn)有方法計(jì)算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O。但為了在確保相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間不產(chǎn)生陰影遮擋的前提下得到較小的入射角P，針對(duì)水平單軸跟蹤和傾斜單軸跟蹤方式，本發(fā)明還提供了如下優(yōu)化方案。具體而言，如果所述光伏發(fā)電機(jī)采用水平單軸跟蹤方式，則步驟I)根據(jù)公式tan(O) = sin(ff-R)/tan(H)計(jì)算得到跟蹤角O，其中H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角。如果所述光伏發(fā)電機(jī)采用傾斜單軸跟蹤方式，則步驟I)根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，包括的步驟為: 1)根據(jù)太陽(yáng)位置計(jì)算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O; 2)判斷所得跟蹤角O是否會(huì)使相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋， 若不產(chǎn)生遮擋，則將所述帆板轉(zhuǎn)至與該跟蹤角O對(duì)應(yīng)的方向上，再重復(fù)步驟I)至2); 若會(huì)產(chǎn)生遮擋，則執(zhí)行步驟3)； 3)重新確定跟蹤角①，即 當(dāng)跟蹤角O本身為正值時(shí)，使0 = 0-4，其中，O。< 4彡5°，然后，返回步驟2); 當(dāng)跟蹤角①本身為負(fù)值時(shí)，使0 = 0+4，其中，O。< 4彡5。，然后，返回步驟2)。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，其特征是K>0.01°。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，其特征是:0.1° < ( <1°。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，其特征是:所述光伏發(fā)電機(jī)采用水平單軸跟蹤方式，則，步驟I)根據(jù)公式 tan(O) = sin(W-R)/tan(H)計(jì)算得到跟蹤角①，其中 H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角。
5.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，其特征是:所述光伏發(fā)電機(jī)采用水平單軸跟蹤方式，則，步驟2)按以下方式判斷是否產(chǎn)生遮擋: 首先，根據(jù)公式S = cos (I O |)L+sin(| O |) sin (W-R) L/tan (H)計(jì)算出帆板陰影長(zhǎng)S,其中，H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，L為帆板長(zhǎng)度； 其次，將所得帆板陰影長(zhǎng)S與光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M進(jìn)行比較，若S > M則判斷為會(huì)產(chǎn)生遮擋，否則判斷為不產(chǎn)生遮擋。
6.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，其特征是:所述光伏發(fā)電機(jī)采用傾斜單軸跟蹤方式，則，步驟I)根據(jù)公式.,.COS(ZZ)SinfW-7 - R)
7.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，其特征是:所述光伏發(fā)電機(jī)采用傾斜單軸跟蹤方式，則，步驟2)按以下方式判斷是否產(chǎn)生遮擋: 首先，根據(jù)公式 S = cos (I O )L+sin( O ) sin (ff-R) cos (U) L/tan (H)算出帆板陰影長(zhǎng)S，其中，H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，L為帆板長(zhǎng)度，U為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸相對(duì)地面的傾角； 其次，將所得帆板陰影長(zhǎng)S與光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M進(jìn)行比較，若S > M則判斷為會(huì)產(chǎn)生遮擋，否則判斷為不產(chǎn)生遮擋。
8.光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤系統(tǒng)，其特征是:具有跟蹤與反跟蹤相結(jié)合的工作模式，在該工作模式下，光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤系統(tǒng)包括以下運(yùn)行步驟: 1)根據(jù)太陽(yáng)位置計(jì)算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角O; 2)判斷所得跟蹤角O是否會(huì)使相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋， 若不產(chǎn)生遮擋，則將所述帆板轉(zhuǎn)至與該跟蹤角O對(duì)應(yīng)的方向上，再重復(fù)步驟I)至2); 若會(huì)產(chǎn)生遮擋，則執(zhí)行步驟3)；3)重新確定跟蹤角①，即 當(dāng)跟蹤角O本身為正值時(shí)，使0 = 0-4，其中，O。< 4彡5°，然后，返回步驟2); 當(dāng)跟蹤角①本身為負(fù)值時(shí)，使0 = 0+4，其中，O。< 4彡5。，然后，返回步驟2)。
9.如權(quán)利要求8所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤系統(tǒng)，其特征是:所述光伏發(fā)電機(jī)采用水平單軸跟蹤方式，則，步驟2)按以下方式判斷是否產(chǎn)生遮擋: 首先，根據(jù)公式S = cos (I O |)L+sin(| O |) sin (ff-R) | L/tan (H)計(jì)算出帆板陰影長(zhǎng)S,其中，H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，L為帆板長(zhǎng)度； 其次，將所得帆板陰影長(zhǎng)S與光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M進(jìn)行比較，若S > M則判斷為會(huì)產(chǎn)生遮擋，否則判斷為不產(chǎn)生遮擋。
10.如權(quán)利要求8所述的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤系統(tǒng)，其特征是:所述光伏發(fā)電機(jī)采用傾斜單軸跟蹤方式，則，步驟2)按以下方式判斷是否產(chǎn)生遮擋: 首先，根據(jù)公式 S = cos (I O )L+sin( O ) sin (ff-R) cos (U) L/tan (H)算出帆板陰影長(zhǎng)S，其中，H為太陽(yáng)高度角，W為太陽(yáng)方位角，R為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸方位角，L為帆板長(zhǎng)度，U為光伏發(fā)電機(jī)跟蹤軸相對(duì)地面的傾角； 其次，將所得帆板陰影長(zhǎng)S與光伏發(fā)電機(jī)帆板間距M進(jìn)行比較，若S > M則判斷為會(huì)產(chǎn)生遮擋，否則判斷為不產(chǎn) 生遮擋。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可避免相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的光伏發(fā)電機(jī)太陽(yáng)軌跡跟蹤方法，包括的步驟為1)根據(jù)太陽(yáng)位置計(jì)算得到光伏發(fā)電機(jī)帆板跟蹤角Φ；2)判斷所得跟蹤角Φ是否會(huì)使相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋，若不產(chǎn)生遮擋，則將所述帆板轉(zhuǎn)至與該跟蹤角Φ對(duì)應(yīng)的方向上，再重復(fù)步驟1)至2)；若會(huì)產(chǎn)生遮擋，則執(zhí)行步驟3)；3)重新確定跟蹤角Φ，即當(dāng)跟蹤角Φ本身為正值時(shí)，使Φ=Φ-ζ，當(dāng)跟蹤角Φ本身為負(fù)值時(shí)，使Φ=Φ+ζ，其中，0°＜ζ≤5°，然后，返回步驟2)。本發(fā)明能夠有效的避免相鄰光伏發(fā)電機(jī)帆板之間產(chǎn)生陰影遮擋現(xiàn)象，保證發(fā)電效率。
文檔編號(hào)G05D3/12GK103116363SQ20131002430
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者黃忠 申請(qǐng)人:四川鐘順太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司