[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

说明书

本发明公开了一种基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪系统及方法，利用光强传感器收集的能量数据，然后通过爬山算法分析数据精确得出太阳运动轨迹跟踪方式的二维太阳方位角和高度角。通过在太阳运动轨迹跟踪方式下加入爬山算法进行对太阳方位角和高度角的精确跟踪，能够较好的消除太阳运动轨迹跟踪方式的积累误差，提供太阳方位的跟踪精度。同时利用光强传感器把整个太阳方位自动跟踪装置分为两种工作模式，能够很好的解决天气变化对太阳方位跟踪稳定性的影响。同时相对较为复杂的光电跟踪方式和太阳运动轨迹跟踪方式切换以及复用系统，更为的简便和实用，在一定程度上节约了电能的损耗。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种在提高接收太阳光效率中基于爬山算法的光伏发电太阳能方位跟踪系统及跟踪方法。

背景技术

光伏发电是是当今太阳光发电的主流。目前制约太阳能发电的最大瓶颈是太阳利用率低，虽然通过对太阳自动跟踪在很大程度上提高了太阳能的利用率，但各种跟踪方式均存在一定的适用性和局限性。目前在太阳方位自动跟踪方法主要有：光电跟踪方式、太阳运动轨迹跟踪方式以及这两种方式的切换及复用。光电跟踪方式是一种闭环的控制方式，灵敏度高，但是容易受天气影响，引起系统的误动作；太阳运动轨迹跟踪方式分为单轴跟踪和双轴跟踪，是通过计算太阳运动轨迹来控制跟踪转置跟踪太阳方位，属于开环的控制方式，这种方式不受天气影响，能使跟踪装置较为稳定的进行跟踪，但其开环跟踪方式自身存在着积累误差，且自身不能消除；光电跟踪方式和太阳运动轨迹跟踪方式的切换使用，虽然一定程度上解决了受天气影响的问题，但是不能消除太阳运动轨迹跟踪方式的积累误差；光电跟踪方式和太阳运动轨迹跟踪方式的复用，同时采用两种方式进行跟踪，保证了跟踪的精度和可靠性，但同时也增加了跟踪装置的复杂性和额外的电能损耗。

目前太阳能电池板自动跟踪系统还需要更进一步的完善，还具有广阔的研究前景和发展空间。由于光伏电池的输出特性是非线性的，易受周围环境因素的影响，使得系统的跟踪精度很难提高，且结构较为复杂，但随着现代科技的迅速发展，太阳能自动跟踪技术的机构简化和跟踪精度的提高将成为必然的发展趋势。

发明内容

本发明提出一种基于爬山算法的光伏发电太阳能方位跟踪系统及跟踪方法，以解决光电跟踪方式中易受天气影响和太阳运动轨迹跟踪方式中存在积累误差的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于爬山算法的光伏发电太阳方位跟踪系统，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；