一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法

摘要

本发明涉及一种针对单轴太阳能的跟踪方法。一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法，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，计算电池板组件影子长度，调整电池板组件角度的太阳能跟踪器，从而保证任意时间前后排电池板组件东西方向上都不产生阴影，达到太阳光线垂直于电池板组件光射强度的最大化，提高光伏转化率。本发明提供了一种能耗小，适用于各个纬度，不受地理位置限制，能最大限度的对准太阳，接受太阳直射，能有效避免东西组建产生阴影遮挡的一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法；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。

主权项

一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法，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，根据第一步计算出的当地时t、时角ω、赤纬角δ和测量得到的θ角，计算太阳高度角h的正弦值和太阳方位角α的余弦值，其中θ角为南北向转动主轴和水平面的夹角；第三步，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，上午，从太阳升起至中午12点，角度P由0°增大为90°。下午，从中午12点至太阳落下，角度P由90°减小为0°；第四步，根据电池板组件的长度D和前后两排电池板组件之间的距离L，还有P角的正切值计算电池板组件的反阴影倾角的Q_反和Q_正，其中Q_正为电池板组件正常跟踪角度计算值，Q_反为电池板组件反阴影跟踪角度计算值；第五步，根据第三步计算的P角的正切值来确定P角的角度，同时测量实际的电池板组件的倾斜角度Q′_反或Q′_正；设置Pt角，|Pt|＝90°‑P，Pt角的范围为‑90°～90°，上午从太阳升起至中午12点，角度Pt由‑90°增大为0°；下午，从中午12点至太阳落下，角度Pt由0°增大为90°；在‑45°≤Pt≤45°范围内正常跟踪，在‑90°＜Pt＜‑45°范围内或45°＜Pt＜90°范围内进行反阴影跟踪；第六步，正常跟踪时：当P角在上午的45°递增到90°或者下午的90°递减到45°的范围内，Q_正与Q′_正的角度相差1°～10°时，发送指令给电池板组件旋转的执行机构，旋转电池板组件，调整电池板组件倾角到Q_正角度，达到太阳光线垂直于电池板组件光射强度的最大化；反阴影跟踪时：当P角在上午的0°递增到45°的范围内，跟踪器计算阴影长度，计算得出电池板组件反阴影倾角Q_反，当Q_反与测量的电池板组件倾角Q′_反相差5°～15°的时候，发送指令给执行机构，调整电池板组件倾角到Q_反角度，此时前排电池板组件的影子长度刚好为排间距，前后排之间不产生遮挡，随着太阳慢慢升起，P角度逐渐变大，电池板组件影子变短，当电池板组件倾角Q′_反和计算得到的反阴影倾角Q_反相差5°～15°的时候，控制器发送指令给执行机构，调整电池板组件倾角Q′_反到Q_反角度，此时前排电池板组件的影子长度刚好为排间距，前后排之间不产生遮挡，依次调整，直至电池板组件旋转到最大跟踪角度45°，结束早上反阴影跟踪；当P角在下午的45°递减到0°的范围内，跟踪器计算阴影长度，计算得出电池板组件反阴影倾角Q_反，当电池板组件倾角Q′_反和计算得出的电池板组件反阴影角度Q_反相等的时候，发送指令给执行机构，调整电池板组件倾角到Q_反减5°～15°角度，此时，前后排电池板组件影子间存在一个空白太阳光区域，没有遮挡，随着太阳慢慢落下，P逐渐变小，电池板组件影子长度逐渐变长，空白太阳光逐渐被电池板组件遮挡，当电池板组件倾斜角度和计算得到的反阴影角度Q_反相等的时候，此时电池板组件影子长度等于组件间间距，没有遮挡，发送指令给执行机构，调整电池板组件倾角到Q_反减5°～15°角度，此时前后排电池板组件影子间又产生一个空白太阳光区域，没有遮挡，依次调整，直至电池板组件角度转到水平放平状态，结束下午反阴影跟踪。