[发明专利]一种双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别涉及一种双轴光伏发电自动追日跟踪控 制方法。

背景技术

化石能源的日趋枯竭及其导致的空气污染等环境问题，使开发清洁可再生 能源方式迫在眉睫。太阳能作为最常见的可再生能源，具有无污染，数量巨 大，可长期使用，随处可见等优势，是解决环境污染与化石能源问题的一条有 效途径。光伏发电作为太阳能利用一种技术手段，正将成为一种可替代能源进 入电力市场，各国也都加紧了发展光伏的步伐。例如美国提出“太阳能先导计 划”意在降低太阳能光伏发电的成本，使其2015年达到商业化竞争的水平；日 本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了 “setfor2020”规划，规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争。据估计到2030 年，光伏发电的总发电量将占据全世界发电总量的10％，到21世纪末则会达到 60％以上，这些数字显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战 略地位。

但是对于传统的固定式光伏电池板安装方式而言，由于太阳光线不是垂直 照射的，导致太阳能利用效率较低，相应的光电转化效率也低于15％，要充分 利用太阳能进行光伏发电，需要最大限度的收集太阳能辐射。通过精确的控制 太阳能电池板的姿态，使得太阳能电池板一直都能正对太阳光线入射的方向， 通常能提高30％的太阳能利用率提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法，以解决 现有技术太阳能利用率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双轴光伏发电自动追日跟踪控制方 法，包括：

获取太阳入射光线的高度角和方位角；

根据所述太阳入射光线的高度角和方位角，建立太阳入射光线和光伏电池 板的模型；

在所述模型中，根据向量法获得光伏电池板的高度角和方位角；其中，所 述光伏电池板的高度角是指光伏电池板与水平面之间的夹角；所述光伏电池板 的方位角是指光伏电池板法向量与正北方向的夹角；

当太阳发生位置变化时，调整光伏电池板以获得调整后的光伏电池板的高 度角和方位角；

根据所述光伏电池板的高度角和方位角与调整后的光伏电池板的高度角和 方位角；得出光伏电池板的旋转及俯仰角度。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，根据太阳所 在地当地地理信息和气象信息，获取太阳入射光线的高度角和方位角。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，所述地理信 息包括：经纬度、海拔高度和当地GPS时钟；所述气象信息包括：年平均气温、 年平均气压。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，建模时投射 到光伏电池板上的所有太阳入射光线均为平行光。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，所述光伏电池板法向量其中，α是太阳入射光线的高度角，β是太阳入射光线的方位角。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，所述光伏电 池板的旋转及俯仰角度通过以下公式获得：

其中，θ(k)表示光伏电池板的高度角；表示光伏电池板的方位角。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，所述太阳入 射光线的高度角通过以下公式获得：θ＝l₀+Δl；其中，e₀为理想太阳高度角； Δe为考虑空气折射偏差。

进一步的，在所述的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法中，所述太阳入 射光线的方位角通过以下公式获得：

其中，H表示当地太阳所在地的局部时间角；δ表示太阳赤纬；为当地太阳所在地的纬度。

本发明提供的双轴光伏发电自动追日跟踪控制方法，具有以下有益效果： 本发明以正东、正北和天顶方向为正向建立笛卡尔坐标系，根据太阳入射光线 的实时方位角和高度角，采用时控的方法计算光伏电池板的方位和俯仰修正角 度，实时调节光伏电池板的姿态，使得光伏电池板始终垂直于太阳光线的入射 方向，从而最大限度的利用太阳能，达到最优化的能效控制。

附图说明

图1是本发明实施例中的地平坐标系示意图；

图2为本发明实施例中的获得太阳入射光线的方位角和高度角的流程图；