[发明专利]不同地形自适应太阳能跟踪方法

说明书

本发明涉及一种太阳能的跟踪方法。一种不同地形自适应太阳能跟踪方法，提出了一种基于现代天文算法准确计算太阳位置，根据组件宽度和前后排电池板组件间距及相差的高度，设计一个等效位置，并且根据相应计算公式调整电池板组件角度的太阳能跟踪器。本发明提供了一种能不改变原有结构的情况下，对于地形复杂，光伏组件前后排具有高度差的布置结构上，依然能保证任意时间前后排光伏组件东西方向上都不产生阴影，达到太阳光线垂直于光伏组件光射强度的最大化，提高光伏转化率的不同地形自适应太阳能跟踪方法；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。

技术领域

本发明涉及一种太阳能的跟踪方法，尤其涉及不同地形自适应太阳能跟踪方法。

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，都采用了根据天文算法计算太阳方位角控制光伏组件转动的控制方式，但在跟踪系统跟踪太阳的过程中，即使两排光伏组件之间留有一定距离以避免前排阴影遮住后排光伏组件影响发电效率，但这段距离并不能保证所有时段光伏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，此时如果光伏组件继续对准太阳，遮挡是不可避免的。随着控制算法的更新，现在市场上通用的平单轴跟踪系统在地形比较平整的情况下已经基本解决了阴影遮挡问题，但是该天文算法应用在地形较为复杂如前后排组件存在明显高度差的情况下，前后排光伏组件仍然存在较为明显的阴影遮挡。

发明内容

本发明提供了一种能不改变原有结构的情况下，对于地形复杂，光伏组件前后排具有高度差的布置结构上，依然能保证任意时间前后排光伏组件东西方向上都不产生阴影，达到太阳光线垂直于光伏组件光射强度的最大化，提高光伏转化率的不同地形自适应太阳能跟踪方法；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：

一种不同地形自适应太阳能跟踪方法，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；其中，t＝T-[(120-γ)/15]，ω＝(t-12)×15，δ＝23.45·sin[360×(284+n)/365]；

第二步，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；

第三步，根据第二步得到的P角的正切值，计算跟踪系统的正常跟踪目标角Q_正，Q_正＝90°-P；