[发明专利]一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能的跟踪方法，尤其涉及一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法。

背景技术

开发新能源和可再生清洁能源是全世界面临的共同课题。在新能源中，光伏发电倍受瞩目。但由于过高的成本，目前还未能充分进入市场。光伏发电市场前景广阔，但太阳能利用效率低下，面临着建设成本高，投资回报率低的问题。光伏发电的组件安装形式主要有固定倾角式、单轴跟踪、双轴跟踪等方式。

固定倾角式安装是组件以一定的倾角固定在地面上，整个发电过程组件处于静态，该安装方式简单易行，成本低。但太阳处于动态运动过程，在一天中太阳光与太阳能电池板相对位置时刻都在发生变化，光线与电池板相对垂直的时间很短。研究表明，太阳能电池板发电能力与接收垂直光强成正比，每天有35%以上的能量被无形的浪费掉。另外，为了防止大风、大雪等恶劣天气可能损坏太阳能电池板的支架，一般将基础和支架的安全系数设计的很高。

为了克服上述问题，提高太阳能的利用效率，增加发电量，降低太阳能发电的运营成本，控制电池板组件旋转的光伏发电方式，即单轴和双轴跟踪系统。其中单轴是指电池板组件只有一个旋转自由度，在方位角（东西方向）上跟踪太阳，双轴跟踪系统是指同时在太阳方位角和高度角上跟踪太阳运动的方式。

一般的平单轴太阳跟踪器，都采用了根据时间计算太阳位置控制电池板组件转动的控制方式，但在跟踪器跟踪太阳的过程中，前排电池板组件都会产生一定区域的阴影，所以两排电池板组件之间都留有一定距离避免阴影遮住后排电池板组件，但这段距离并不能保证所有时段电池板组件都不受阴影的遮挡，尤其当太阳刚刚升起或即将落山时，太阳高度角很低，此时如果电池板组件继续对准太阳，遮挡是不可避免的。现行控制器大多采用当跟踪位置即将造成遮挡时，直接将电池板组件放平，这样可以很好的避免遮挡，电池板组件可以继续接收天空中散射光，但太阳光线垂直于电池板组件的光射强度却不能达到最大化，影响光伏转化率。

发明内容

本发明提供了一种能耗小，适用于各个纬度，不受地理位置限制，能最大限度的对准太阳，接受太阳直射，能有效避免东西组建产生阴影遮挡的一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法；解决了现有技术中存在的太阳能的电池板组件容易相互遮挡产生阴影，影响太阳光的接收，从而影响光伏转化率的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法，其特征在于：

第一步，根据电池板组件的安装地所处的经度γ、纬度φ和北京时间T，计算当地时t，表明时间变化的时角ω和赤纬角δ；

第二步，根据第一步计算出的当地时t、时角ω、赤纬角δ和测量得到的θ角，计算太阳高度角h的正弦值和太阳方位角α的余弦值，其中θ角为南北向转动主轴和水平面的夹角；

第三步，根据太阳高度角h的正切值和太阳方位角α的正弦值计算P角的正切值，P角为太阳光线的空间矢量投射到跟踪器电池板组件上得到的一个垂直于面板的向量与水平面之间的夹角，上午，从太阳升起至中午12点，角度P由0°增大为90°。下午，从中午12点至太阳落下，角度P由90°减小为0°；

第四步，根据电池板组件的长度D和前后两排电池板组件之间的距离L，还有P角的正切值计算电池板组件的反阴影倾角的Q_反和Q_正，其中Q_正为电池板组件正常跟踪角度计算值，  Q_反为电池板组件反阴影跟踪角度计算值；

第五步，根据第三步计算的P角的正切值来确定P角的角度，同时测量实际的电池板组件的倾斜角度Q′_反或Q′_正；

第六步，正常跟踪时：当P角在上午的45°递增到90°或者下午的90°递减到45°的范围内，Q_正与Q′_正的角度相差1°~10°时，发送指令给电池板组件旋转的执行机构，旋转电池板组件，调整电池板组件倾角到Q_正角度，达到太阳光线垂直于电池板组件光射强度的最大化；