專利名稱：光伏跟蹤系統(tǒng)的回追跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏跟蹤系統(tǒng)的跟蹤方法，尤其適用于準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)下的傾斜軸或水平軸光伏跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著各國(guó)光伏補(bǔ)貼政策的陸續(xù)出臺(tái)，光伏發(fā)電進(jìn)入了前所未有的快速發(fā)展期。但如何提高光伏發(fā)電效率、降低發(fā)電成本依然是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的課題。光伏跟蹤系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的有效手段，影響光伏跟蹤系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要因素是在跟蹤太陽(yáng)的過(guò)程中，往往跟蹤角度愈大，系統(tǒng)的陰影長(zhǎng)度就愈大，系統(tǒng)之間的陰影就會(huì)相互遮擋，這嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的效率。因此需要一種更好的在不對(duì)其他光伏陣列產(chǎn)生陰影的情況下的最大化跟蹤太陽(yáng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)下的傾斜軸或水平軸光伏跟蹤系統(tǒng)，跟蹤太陽(yáng)的過(guò)程中陣列間的陰影對(duì)陣列及電站發(fā)電產(chǎn)生的影響，提供一種光伏跟蹤系統(tǒng)的回追跟蹤方法，可有效消除陣列間陰影的相互遮擋。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述光伏跟蹤系統(tǒng)的回追跟蹤方法是首先計(jì)算太陽(yáng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置(V，η)，此時(shí)為最大效率的電能輸出，為確保光伏陣列的任一列的陰影不遮擋與其相鄰的任一光伏陣列，陰影長(zhǎng)度應(yīng)該小于或等于系統(tǒng)陣列中心間距L，從而反推算出此時(shí)的最大跟蹤角度vs;比較Vs與基于向量法計(jì)算出的單列光伏陣列的最佳跟蹤角度，取兩者中較小的為實(shí)際跟蹤角度；對(duì)于具有多個(gè)光伏陣列的光伏跟蹤系統(tǒng)，H為系統(tǒng)的光伏陣列寬度，對(duì)每排安裝一塊光伏組件的光伏跟蹤系統(tǒng)，H為光伏組件高度；假設(shè)系統(tǒng)以Vs角跟蹤太陽(yáng)，〃3角是光伏跟蹤系統(tǒng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)下與其在^otlZci平面的投影之間的夾角，系統(tǒng)兩列光伏陣列之間的距離I如式1，此時(shí)陰影的長(zhǎng)度如式2，其中h如式3 ;欲消除陣列間的陰影影響，需I'<=1，因此得式4 ;式中a、b、c、Cl、C2、C3參數(shù)分別為式5至式10所示；I = L-H · cos V s(I)
,sinir - Δ/)I = h----—(2)
tan a
,,,. .,,,、tan(/ + A/ )h = H ■ sinH ■ cosVv)--;--(3)
'tan(尸—Αγ)
-i,— h — 4b" — 4ac A Λ vs = sm (、-), γ - Av < 0
2 ai Vs =Ofγ-Αγ =0⑷
_j — 5 + -iJb2 — 4ac、 , n vs = sm I---), r - Ar > o
I2a
a = C^+^+l)2(5)b = ^C1C2 (C2+l)(6)c = (C2+l)2 · (C32_l)(7)C1 = sin ( Y - Δ y ) /tan a(8)C2 = cos ( Y - Δ y ) · tan ( β + Δ β ) /tan a (9)C3 = L/H(10)上述公式中Y為太陽(yáng)方位角；a為系統(tǒng)高度角；Λ y為系統(tǒng)方位角相對(duì)正南的偏轉(zhuǎn)角，即方位角偏差；β為系統(tǒng)傾角，對(duì)水平軸跟蹤系統(tǒng)傾角為O ; Λ β為系統(tǒng)本身相對(duì)水平面的傾斜角。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I、可有效減少系統(tǒng)陣列間陰影的相互影響，提高系統(tǒng)效率；2、較傳統(tǒng)的光伏跟蹤系統(tǒng)，可有效縮短系統(tǒng)的陣列間距，提高土地利用率；3、土地利用率的提聞,可有效提聞電站容量、提聞發(fā)電量、降低BOS等系統(tǒng)成本。


圖I是準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖。圖2是光伏跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖。圖3是36. 72° Ν/101. 75° E地區(qū)水平跟蹤系統(tǒng)跟蹤角度統(tǒng)計(jì)圖其中圖3 (a)是在春分日，圖3(b)是在夏至日，圖3(c)是在秋分日，圖3(d)是在冬至日。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)下的傾斜軸或水平軸光伏跟蹤系統(tǒng)，跟蹤太陽(yáng)的過(guò)程中陣列間的陰影對(duì)陣列及電站發(fā)電產(chǎn)生的影響，提供一種可有效消除系統(tǒng)間陰影的相互影響的方法。在不對(duì)其他光伏陣列產(chǎn)生陰影的情況下的最大化跟蹤太陽(yáng)。如圖I所示,坐標(biāo)系(X, y, z)為太陽(yáng)相對(duì)地球位置的赤道坐標(biāo)系統(tǒng),在赤道坐標(biāo)系統(tǒng)中，太陽(yáng)的位置由坐標(biāo)(ω，δ)確定，其中δ為太陽(yáng)光線與地球赤道平面的夾角，SP赤緯，與地球公轉(zhuǎn)有關(guān)，ω為地球自轉(zhuǎn)相對(duì)太陽(yáng)的時(shí)角，與地球自轉(zhuǎn)有關(guān)。坐標(biāo)系( , y0,Z0)為太陽(yáng)位置在地球表面上任意一點(diǎn)水平面的準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系表示，此坐標(biāo)系中太陽(yáng)位置由(V，η)唯一確定。其中V角為太陽(yáng)光線與該光線在LOciZtl所在平面的投影之間的夾角，角n為該投影與Ztl軸的夾角。V，η由太陽(yáng)時(shí)角ω，赤緯δ，以及緯度φ和經(jīng)度L確定。本發(fā)明是在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)下，光伏跟蹤系統(tǒng)的回追跟蹤方法，即Back-Tracking算法。Back-Tracking算法的核心內(nèi)容是，首先準(zhǔn)確計(jì)算太陽(yáng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，即(V，Π)，此時(shí)為最大效率的電能輸出，應(yīng)確保光伏陣列的任一列的陰影不應(yīng)遮擋到與其相鄰的任一光伏陣列。即陰影長(zhǎng)度應(yīng)該小于或等于系統(tǒng)陣列中心間距L，從而可反推算出此時(shí)的最大跟蹤角度vs(就是光伏跟蹤系統(tǒng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)的V角)。比較此最大跟蹤角度與基于向量法計(jì)算出的單列光伏陣列的最佳跟蹤角度，兩者中較小的應(yīng)為實(shí)際跟蹤角度。如圖2所示為多個(gè)光伏陣列，L為系統(tǒng)陣列中心間距，H為系統(tǒng)光伏陣列寬度；對(duì)每排安裝一塊太陽(yáng)能電池板組件的光伏跟蹤系統(tǒng)，H為組件高度。假設(shè)系統(tǒng)以Vs角跟蹤太陽(yáng)，系統(tǒng)兩列之間的距離I如式I所示，此時(shí)陰影的長(zhǎng)度如式2所示，其中h如式3所示。欲消除陣列間的陰影影響，需I' <=1，因此得式4。式中a、IKbCpC2'C3參數(shù)分別為式5至式10所示。
權(quán)利要求
1.光伏跟蹤系統(tǒng)的回追跟蹤方法，其特征是首先計(jì)算太陽(yáng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置(V，n)，此時(shí)為最大效率的電能輸出，為確保光伏陣列的任一列的陰影不遮擋與其相鄰的任一光伏陣列，陰影長(zhǎng)度應(yīng)該小于或等于系統(tǒng)陣列中心間距L，從而反推算出此時(shí)的最大跟蹤角度Vs;比較Vs與基于向量法計(jì)算出的單列光伏陣列的最佳跟蹤角度，取兩者中較小的為實(shí)際跟蹤角度； 對(duì)于具有多個(gè)光伏陣列的光伏跟蹤系統(tǒng)，H為系統(tǒng)的光伏陣列寬度，對(duì)每排安裝一塊光伏組件的光伏跟蹤系統(tǒng)，H為光伏組件高度；假設(shè)系統(tǒng)以Vs角跟蹤太陽(yáng)，vs角是光伏跟蹤系統(tǒng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)下與其在^OclZtl平面的投影之間的夾角，系統(tǒng)兩列光伏陣列之間的距離I如式1，此時(shí)陰影的長(zhǎng)度如式2，其中h如式3 ;欲消除陣列間的陰影影響，需I' < =1，因此得式4 ;式中a、b、c、Cl、C2、C3參數(shù)分別為式5至式10所示； ) a = CV+(C2+l)2(5) b = -20^2(03+1)(6) c = (C2+l)2 (C32-l)(7) C1 = sin ( y - A y ) /tan a(8) C2 = cos ( y - A y ) tan ( ^ + A 3 ) /tan a(9)C3 = L/H(10) 上述公式中Y為太陽(yáng)方位角；a為系統(tǒng)高度角；△ Y為系統(tǒng)方位角相對(duì)正南的偏轉(zhuǎn)角，即方位角偏差4為系統(tǒng)傾角，對(duì)水平軸跟蹤系統(tǒng)傾角為0;A 0為系統(tǒng)本身相對(duì)水平面的傾斜角。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種光伏跟蹤系統(tǒng)的回追跟蹤方法，在不對(duì)其他光伏陣列產(chǎn)生陰影的情況下的最大化跟蹤太陽(yáng)的方法。首先計(jì)算太陽(yáng)在準(zhǔn)赤道坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，此時(shí)為最大效率的電能輸出，為確保光伏陣列的任一列的陰影不遮擋與其相鄰的任一光伏陣列，陰影長(zhǎng)度應(yīng)該小于或等于系統(tǒng)陣列中心間距L，從而反推算出此時(shí)的最大跟蹤角度νs；比較νs與基于向量法計(jì)算出的單列光伏陣列的最佳跟蹤角度，取兩者中較小的為實(shí)際跟蹤角度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可有效減少系統(tǒng)陣列間陰影的相互影響，提高系統(tǒng)效率；較傳統(tǒng)的光伏跟蹤系統(tǒng)，可有效縮短系統(tǒng)的陣列間距，提高土地利用率。
文檔編號(hào)G05D3/00GK102809972SQ20121028442
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者劉玉嬋, 高亮 申請(qǐng)人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心