[发明专利]基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪系统及跟踪方法

权利要求书

1.一种基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪系统，其特征在于，包括：

光强传感器，用于采集太阳的光强数据；

信号处理器，用于对光强数据进行处理，得到光强信息；

控制器，根据所述的光强信息，判断天气状况以选择跟踪模式，并控制太阳方位自动跟踪器带动太阳能板执行对应的跟踪策略；

其中，所述的判断天气状况以选择跟踪模式包括：

把光强传感器每隔Tr时间内采集的光强信息进行处理得平均值Er；设定阈值Em，当ErEm时，采用晴天和多云天气模式；当Er≤Em时，采用阴雨天气模式；

所述的跟踪策略包括：

策略1：晴天和多云天气模式

计算当前时间、位置的太阳方位角初值θa和太阳高度角初值θ_b；太阳方位自动跟踪器根据太阳方位角初值、太阳高度角初值带动太阳能光伏发电系统的太阳能板进行追光；设定每K个小时(1hK3h)进行一次以下过程以消除积累误差：

控制器控制对当前太阳方位角进行±5°偏差移动，收集光强传感器反馈的光强信息S_i，记录每个光强信息S_i对应的太阳方位角θ_i，然后利用爬山算法得到最大的光强值S_j，控制器控制太阳方位自动跟踪器跟踪对应最大的光强值S_j的太阳方位角度；

控制器控制对当前太阳高度角θ_b进行±2.5°偏差移动，收集光强传感器反馈的光强信息S_i，记录每个光强信息对应的太阳高度角θ_i’；然后利用爬山算法得到最大的光强值S_j’，控制器控制太阳方位自动跟踪器跟踪对应最大的光强值的太阳高度角θ_b’；

所述的爬山算法为：

把每个光强信息看成一个节点值，然后随机选择一个节点值作为当前节点值进行判断：如果当前节点值大于所有的邻居节点值，那么返回当前节点值作为最大光强值；如果当前节点值小于邻居节点值，则利用最大的邻居节点值替换当前节点值，直至当前节点值大于所有邻居节点值，从而得到最大的光强值；

策略2：阴雨天气模式

太阳方位自动跟踪器停止跟踪，太阳能板保持当前位置，等待光强传感器检测到天气变化，符合晴天和多云天气时，再进入晴天和多云天气模式进行太阳方位跟踪。

2.如权利要求1所述的基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪系统，其特征在于，所述的阈值Em的确定方法为：

通过光强传感器测试当地在多云时收集到的光强信息，取平均值Et；再通过测试当地阴雨天收集到的光强信息，取平均值En；阈值Em的取值范围则为EnEmEt；或：

通过当前天气情况和当地气象资料中的辐射照度进行取值，若当前天气多云，光强传感器收集到的平均光强信息为C；参考气象资料，读取多云时平均辐射照度D，阴雨时平均辐射照度E；则可得阴雨时平均光强信息F＝E*C/D。

3.如权利要求1所述的基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪系统，其特征在于，当最大光强值所对应的方位角或高度角处于偏差值±5°或±2.5°的边缘值时，可能存在当前太阳方位值有所偏差；此时，控制器控制在偏差移动±5°或±2.5°的基础上再偏差移动±1°或±0.5°，然后再进行爬山算法，求得最大光强值所对应的太阳方位和高度角。

4.一种基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据太阳能光伏发电系统所在地日出日落时间，设定太阳方位自动跟踪器的工作时间；

步骤2，进入太阳方位自动跟踪器的工作时间后，通过光强传感器收集的光强信息，判断天气状况以选择跟踪模式；

把光强传感器每隔Tr时间内采集的光强信息进行处理得平均值Er；设定阈值Em，当ErEm时，采用晴天和多云天气模式；当Er≤Em时，采用阴雨天气模式；

步骤3，针对于不同的跟踪模式，选择对应的跟踪策略：

策略1：晴天和多云天气模式

计算当前时间、位置的太阳方位角初值θa和太阳高度角初值θ_b；太阳方位自动跟踪器根据太阳方位角初值、太阳高度角初值带动太阳能光伏发电系统的太阳能板进行追光；设定每K个小时(1hK3h)进行一次以下过程以消除积累误差：

控制器控制对当前太阳方位角进行±5°偏差移动，收集光强传感器反馈的光强信息S_i，记录每个光强信息S_i对应的太阳方位角θ_i，然后利用爬山算法得到最大的光强值S_j，控制器控制太阳方位自动跟踪器跟踪对应最大的光强值S_j的太阳方位角度；

控制器控制对当前太阳高度角θ_b进行±2.5°偏差移动，收集光强传感器反馈的光强信息S_i，记录每个光强信息对应的太阳高度角θ_i’；然后利用爬山算法得到最大的光强值S_j’，控制器控制太阳方位自动跟踪器跟踪对应最大的光强值的太阳高度角θ_b’；

所述的爬山算法为：

把每个光强信息看成一个节点值，然后随机选择一个节点值作为当前节点值进行判断：如果当前节点值大于所有的邻居节点值，那么返回当前节点值作为最大光强值；如果当前节点值小于邻居节点值，则利用最大的邻居节点值替换当前节点值，直至当前节点值大于所有邻居节点值，从而得到最大的光强值；

策略2：阴雨天气模式

太阳方位自动跟踪器停止跟踪，太阳能板保持当前位置，等待光强传感器检测到天气变化，符合晴天和多云天气时，再进入晴天和多云天气模式进行太阳方位跟踪；

步骤4，跟踪结束，复位

当超出太阳方位自动跟踪器的工作时间范围，此时太阳方位自动跟踪器停止跟踪并复位，回到当天日出时的位置。