[发明专利]一种双轴交替式余量型变频逐日追踪方法

说明书

一种双轴交替式余量型变频逐日追踪方法，步骤是：1)通过查阅观测点所在经纬度、时区、时间，利用高精度的太阳位置计算方法确定观测点当地一天太阳的高度角h和方位角A；2)对追踪偏差效果测试条件下的光伏组件仿真光伏输出功率与偏差角的几何关系，以此确定追踪装置的容许偏差角β；3)根据香农采样定理，采样入射误差角φ即光线与光伏组件法线的夹角。当时确定追踪装置此刻的追踪位置；4)在电机等待动作时，预测两种减小偏差的效果，一是高度角电机不变方位角电机变化，二是高度角电机变化方位角电机不变，确定其中一方向电机的运动；5)采用超前—滞后的方法进行逐日追踪。本发明方法既能准确追踪，又能降低损耗，达到节能高效的目的。

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电技术领域，涉及一种双轴追踪装置逐日追踪的方法，尤其涉及交替式余量型变频率追踪的方法。

背景技术

太阳能作为一种可再生的清洁能源具有其它能源无法比拟的优势，利用光伏技术发电已成为能源利用的潮流。在光伏发电系统中的追踪控制系统中，根据对太阳的跟踪方式不同，一般分为实时追踪、固定步长追踪与变频率追踪。考虑到实时追踪导致机械损耗极高且变频追踪算法不成熟的问题，目前较为常见的跟踪方式为固定步长追踪。但在设置步长大小时，步长过大将导致精度不够，步长过小将导致能耗浪费。再者，对于以容许偏差角β为控制量的双轴变频追踪中，大多为高度角与方位角的同步式跟踪，追踪能耗随各方向电机运动次数同步增加。因此，本发明提出了一种双轴交替式余量型变频率追踪方法。仿真结果发现，本发明的追踪方法相较于固定步长追踪运动次数下降12.5％，比传统变频率运动次数下降21.25％。由计算可知，实时追踪方法的能耗为本发明追踪方法的能耗的近20倍。由此可见本发明方法既能准确追踪，也能降低损耗，达到“节能、高效”的目的。

发明内容

本发明的目的是克服现有光伏发电量低、机械损耗大的缺点，提供一种双轴交替式余量型变频逐日追踪方法。该方法以视日运动轨迹模型为基础，太阳光线与光伏组件平面法线的夹角为被控量，容许偏差角β为衡量条件，通过判断各方向电机减小偏差效果，在留有一定余量的情况下使方向电机交替式运动。该方法不仅保证了采光量，还有效降低了追踪系统频率，从而使净发电量达到较高的值。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双轴交替式余量型变频逐日追踪方法，包括以下步骤：

(1)通过查阅观测点所在经纬度、时区、时间，利用高精度的太阳位置计算方法确定观测点当地一天太阳的高度角h和方位角A；

(2)对追踪偏差效果测试条件下的光伏组件仿真光伏输出功率与偏差角的几何关系，以此确定追踪装置的容许偏差角β；

(3)根据香农采样定理，采样入射误差角即光线与光伏组件法线的夹角。当时确定追踪装置此刻的追踪位置；

(4)在电机等待动作时，预测两种减小偏差的效果，一是高度角电机不变方位角电机变化，二是高度角电机变化方位角电机不变，确定其中一方向电机的运动；

(5)采用超前—滞后的方法进行逐日追踪。

进一步优选，所述步骤(1)的具体过程为：

首先通过时角坐标系向地平坐标系转换的方法求得太阳高度角h与太阳方位角A关于太阳赤纬角δ和太阳时角ω的表达式；其次查阅观测点所在经纬度、时区、时间信息；然后利用高精度方法计算太阳赤纬角δ和太阳时角ω；从而得到一种高精度的太阳位置。

进一步优选，所述步骤(2)的具体过程为：

选取某光伏组件在不同偏差角下的最大功率输出，通过归一化处理后得到偏差角与输出功率比的测试数据，进行曲线拟合，得到输出功率比不低于90％的极限偏差角为所述的容许偏差角β。