[发明专利]太阳能斜单轴跟踪方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，特别涉及一种太阳能斜单轴跟踪方法及系统。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，可再生能源的开发与利用逐渐引起了世人的重视。太阳能以其清洁、分布范围广、利用方便等特点成为发展较快的可再生能源。太阳能光伏发电是太阳能利用的主要形式之一，但是由于目前太阳能电池板的价格昂贵，导致光伏发电的成本居高不下，因此制约了太阳能光伏发电产业的发展。因此如何提高太阳能的利用效率，降低太阳能利用成本成为目前人们研究的热点。

研究表明，当太阳照射到地表倾斜面上时，定义太阳入射线与倾斜面法线之间的夹角为太阳入射角θ_T。太阳入射角与其他角度之间的关系如图1所示。在图1中，θ_T表示太阳入射角I_T，b表示倾斜面上的直射辐照量I_n表示太阳总辐照量。

由图1可以得出倾斜面上的直射辐照量为：I_T，b＝I_n·cosθ_T   (1)

当太阳入射角θ_T＝0时，倾斜面上获得的直射辐照量最大即采光效果最佳。

图2反映了在相同温度下不同光照太阳能电池的I-V和P-V特性。从图2中可以看出太阳能电池在不同太阳光照的情况下，所输出的功率是不一样的，当单位面积上获得的太阳辐照量(W)越大输出的功率越大。由公式(1)可知：当太阳光垂直照射在太阳能电池板上即太阳光与太阳电池之间的入射角θ_T为0时会获得最大的太阳辐射量。因此对太阳进行跟踪，保证太阳入射光线始终垂直入射，提高太阳光照辐射量，是提高大阳利用率简单而有效措施之一。

跟踪太阳能电池组件系统可以有效提高太阳能电池组件的发电量，如果当地的直射分量超过70％，则发电量的增益甚至超过40％。图3是美国Arizona气象站根据1961-1990年的实测太阳辐射量得到的，包括了各种平板收集器不同运行方式下所收集到的太阳辐射量的对比。当地条件和实测辐射数据如表1和图2所示：

气象台站：美国亚利桑那州凤凰城WBAN No.：23183

纬度：33.43°N，经度：112.02°W，海拔：339米。

  月份  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  平均  水平面  3.2  4.3  5.5  7.1  8.0  8.4  7.6  7.1  6.1  4.9  3.6  3.0  5.7  固定倾纬度角  5.1  6.0  6.7  7.4  7.5  7.3  6.9  7.1  7.0  6.5  5.6  4.9  6.5  单轴水平跟踪  4.7  6.2  7.8  9.9  11.0  11.4  10.0  9.6  8.6  7.1  6.3  4.4  8.0  单轴倾纬度角  跟踪  6.2  7.5  8.7  10.3  10.7  10.8  9.6  9.6  9.3  8.4  6.8  5.8  8.6  双轴全跟踪  6.6  7.7  8.7  10.4  11.2  11.6  10.1  9.8  9.3  8.5  7.1  6.3  8.9