平单轴跟踪器逆跟踪技术
浅谈光伏平单轴跟踪器逆追踪算法
浅谈光伏平单轴跟踪器逆追踪算法胡湘江(杭州帷盛科技有限公司,浙江杭州311106)摘要+阐述了光伏平单轴跟踪器的控制算法,包括正常时间段的跟踪方法,以及在早上和傍晚太阳高度角比较小的时候,采用逆 追踪方法,减少组件之间的阴影遮挡,从而有效提高发电量。
在光伏跟踪器上采用逆追踪方法,可以为投资者和决策者带来实际的经济效益。
关键词+光伏;跟踪器;逆追踪;算法0引言随 的发,来。
太阳为源,来 的重视。
光伏电站现在已经大规模投入使用,提高光伏电站的光电 效,为 的重。
重讨论光伏跟踪器 有效提高发电量产出。
的跟踪器,有平单轴跟踪器、斜单轴跟踪器以及轴跟踪器。
采用的跟踪算法,重 采用算法的跟踪技。
的经纬度 太阳时,使用算法,算太阳的高度角和方角,跟踪器的角度,即可实时跟踪太阳。
,可以 算法算阴影遮挡角度,使平单轴 ,光伏组件 组件的阴影遮挡,之为“逆追踪”。
单 算法%=("—12) X15计算当日的赤纬角:$=23.45sin[360X (284+$)/365]算太阳高度角1基本术语及符号为 有限,单a—太阳方角(-180。
〜+180。
)(参照图1,太阳光线 在地平面上的投影 的夹角,可立在地面上的在阳光 的阴影 正 方 的角);!——太阳高度角(0〜90。
)(1,太阳光的 方 和 平 之间的夹角)~"一^度~图1太阳高度角和方位角# -经度;"—当地时(小时)~#时(小时,保留两位小数)~$—自元旦日开始天数(自1月1日开始为1,2,3,…)~$——赤角,表明季节(日期)的变化;%时角,表明时间的变化,时间12:00时的时角为0,前后每隔1 /,增加360/24=15;%平单轴跟踪器南北主轴与太阳夹角(参照图2)~&—平单轴跟踪角。
2基本计算公式经度 算 时间"=#-[(120-#)/15]从而得到时角:sin!=sin"sin$+cos"cos$cos%算太阳方 角c〇s&=sin!sin"-sin$cos!cos"注此公式算出的角度为0〜180。
不同结构形式平单轴跟踪系统对比分析
下,通过钢丝绳的张力来吸收过大的冲击力,有效保护驱动装置。
2)自润滑免维护转轴。
采用全金属的转轴,可以实现防风沙、自润滑功能,25年寿命周期内完全免维护。
3)无极调节结构形式。
采用无极调节的结构形式,可以让每一根转轴上安装的光伏组件转动角度一致,精度可达1°,甚至精度更高。
4)联动式结构。
通过采用联杆方式,1个驱动与控制单元可以带动170 kW的光伏组件,1 MW的光伏组件平单轴跟踪系统仅需6个驱动与控制单元,在降低故障率与维护工作量的同时,有效降低了系统造价。
5)闭环控制方式。
采用角度传感器实时监测光伏组件角度,并与目标角度进行对比,进行跟踪控制,有效保证了光伏组件实时对准太阳,实现发电量最大化。
2.2 B厂家平单轴跟踪系统结构特点
图1 A厂家的平单轴跟踪系统结构形式图
图2 B厂家的平单轴跟踪系统结构形式图
此跟踪系统的结构形式主要有以下特点:
1)采用柔性软连接、减少风的震荡;组件单片安装,降低风阻,抗风能力强,可以适应10 cm以内的沉降;支架采用框架结构,强度高。
2) 采用“H”型立柱,桩基跨度可根据现场情况灵活调整,不用考虑结构的限制,更适用于大部分位于采煤沉陷区等复杂地形的“领跑图3 C 厂家的平单轴跟踪系统结构形式图。
平单轴、斜单轴、双轴自动跟踪技术选择分析方法
平单轴、斜单轴、双轴自动跟踪技术选择分析方法众所周知,为提高光伏电站的发电量,降低度电成本,增加投资的经济效益,可以采用光伏自动跟踪技术。
从国内技术来讲,对非聚光形式有双轴跟踪、斜单轴、平单轴以下3种跟踪技术。
对各种跟踪方式优缺点比较如下:(1)双轴跟踪范围大的同时占地面积大,安装容量容易受安装环境影响;安 装相对复杂、抗风能力一般,一次性投入相对较高,在电池板价格低的情况下,经 济价值一般。
安装结构示意图参见图5-7。
(2)斜单轴单元安装容量、跟踪范围一方面受环境影响另一方面受顶杆电机 行程约束,抗风能力较好、安装比较简单,整个性价比较高,如果安装在斜坡上则 优势更明显。
(3)平单轴跟踪范围大、安装简单、容易扩展容量,容量大时造价低、抗风 能力强,经济性能高,更适合在赤道附近地区应用同时对地基平面要求高。
西限位开关水平电机东限位开关光强检测装置东西方向侧视图正视图图5-7 双轴跟踪示意图从发电效率来看:平单轴:发电量提高10%~20%,成本增加3%~5%,单机最大功率50kW (2008年底)。
斜单轴:发电量提高20%~30%,成本增加10%,单机最大功率3.3kW (2006年底)。
双轴:发电量提高30%~40%,成本增加15%,单机最大功率l0kW (2008年底)。
在光伏电站设计中,要不要跟踪,应因地而异,完全由综合技术经济性来判定。
从以上3种跟踪技术比较来说,通常是斜单轴跟踪费效比较好,平单轴适合于低纬度地区(30度内)。
对平板太阳电池方阵,在太阳电池组件已大幅降价之后,一般不必选择双轴跟踪。
因为双轴跟踪往往可靠性并不高,给维护带来麻烦,结果所谓得不偿失。
图5-8所示分别为斜单轴跟踪系统的原理图和前视图。
Z=维度Z=维度图5-8 斜单轴跟踪系统原理图。
基于嵌入式系统的光伏平单轴跟踪系统设计
基于嵌入式系统的光伏平单轴跟踪系统设计光伏平单轴跟踪系统是一种通过控制太阳能光伏阵列的角度来实现最大化能量收集的系统。
在这个系统中,嵌入式系统起到了关键的角色,负责控制光伏阵列的角度并实时进行跟踪。
首先,光伏平单轴跟踪系统的设计需要考虑到系统的稳定性和精度。
为此,我们可以选择一款高性能的嵌入式微控制器作为硬件平台,并在其上运行专门设计的软件。
嵌入式系统应该具备高速、高精度的数据处理和控制能力,以确保光伏阵列能够在各种天气条件下实时进行准确的角度调整。
其次,在软件设计方面,嵌入式系统需要实现准确的光源跟踪算法。
一种常用的算法是最大光照度追踪算法,通过实时检测太阳光的强度变化来调整光伏阵列的角度。
该算法可以通过采集光强度传感器的数据,并与事先设定的阈值进行比较,确定光伏阵列的最佳角度。
嵌入式系统需要能够根据算法计算得到的角度,控制电机或其他执行器来实现角度调整。
此外,嵌入式系统还需要具备良好的用户界面,以便用户对光伏平单轴跟踪系统进行设置和监控。
用户界面可以通过液晶显示屏、按键等元件实现,使用户能够方便地设置光伏阵列的跟踪模式、角度范围等参数,并实时监测光伏阵列的工作状态。
最后,在硬件设计方面,嵌入式系统需要与光伏阵列、电机等硬件设备进行良好的接口。
可以通过使用传感器来检测光伏阵列的角度和光强度,通过使用电机控制器来控制电机的运行以实现角度调整。
嵌入式系统还需要具备电源管理功能,以确保整个系统能够正常工作并具备适应不同工作条件的能力。
总的来说,基于嵌入式系统的光伏平单轴跟踪系统设计需要考虑到系统的稳定性、精度和用户友好性。
通过选择适当的硬件平台、设计高效的算法、合理设计硬件接口和用户界面,可以实现一款高性能的光伏平单轴跟踪系统,从而提高光伏发电系统的能量收集效率。
中信博平单轴跟踪系统调试指导手册
中信博平单轴跟踪系统调试指导手册批准人:审核人:编制人:编制时间:20XX年X月XX日1.关于接地与屏蔽通讯线缆连接完成前,请保证所有的主、副通讯控制箱都与大地接地良好。
否则,有可能引起通讯不良,或电路损坏。
2.通讯箱体调试前准备工作2.1上电前的检查在通讯箱上电前,需要检查箱内器件和线束完好,如图1所示。
图1通讯箱内部图2.2组网前的准备1)在确认通讯箱的接线及结构完好状况下,按图2在空气开关上端检测输入电压(220VAC);图2检测输入电压2)在确认电压范围在100~240VAC的范围内,则认为电压属于正常范围内,可以合上空气开关;图三合上空气开关3)上电后,正常情况下,开关电源的绿灯常亮,PCB板上电源指示灯常亮,运行灯闪烁。
图4指示灯状态2.3烧录程序在烧录程序之前,软件版本从项目负责人处获取,两个MCU各烧录一次,在烧录完成后,需要分别复位一次。
烧录程序步骤:1)按照图5将ST-LINK线一端插入PCB板上的烧录口,另一端插入电脑的USB口;图5连接电脑2)打开烧录程序的上位机,如图6,先左键“Target”,选中“Connect”,或者直接点击图标,这样上位机就连接上通讯板其中的一个MCU了;图6上位机USB连接3)左键“File”,然后点击“Open file”,或者直接点击图标,选取要烧录的通讯箱HEX文件;图7上位机文件打开4)左键“Target”,点击“Program&Verify”,或者直接点击图标;进入烧录程序状态,等绿色进度条完成百分之百,代表烧录成功,然后如图8,按下烧录口右边的按钮,完成复位,另一个烧录口按以上相同步骤烧录程序。
图8上位机烧录程序图9复位2.4配置Lora模块在确定子阵的频率之后,需要配置通讯板上的两个Lora模块,配置方法如下。
无线配置参数需要用到专用的USB调试线,如图10。
图10专用USB调试线这个USB调试线连接LORA模块直接插在电脑上,不接天线情况下,借助上位机就可以对控制箱中无线模块进行空中无线参数的配置,下面是捷讯的“LOR”模块。
基于LCOE_的平单轴光伏发电项目设计优化研究
太 阳 能第09期 总第353期2023年09月No.09 Total No.353Sep., 2023SOLAR ENERGY0 引言2020年9月,中国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的目标。
2021年3月通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,进一步强调要大力发展清洁能源。
光伏发电作为主要的清洁能源应用形式,其发展具有重要意义。
光伏发电系统中的光伏支架种类主要包括固定倾角光伏支架、固定可调光伏支架、平单轴光伏支架及斜单轴光伏支架。
其中,平单轴光伏支架具有广泛的应用前景,不少研究学者对采用平单轴光伏支架的光伏发电项目(下文简称为“平单轴光伏发电项目”)进行了研究。
其中,谢磊等[1]研究了不同地域的平单轴光伏发电项目的容配比对其发电量及收益率的影响;袁炜东[2]以陕西省某光伏电站为例,研究了峰值功率为380 W 的光伏组件采用平单轴光伏支架时东西向间距的优化设计;马竞涛[3]以峰值功率为370 W的双面光伏组件为例,研究了平单轴光伏支架高度对双面光伏组件发电量的影响。
随着光伏组件技术的发展,目前峰值功率为500+ W、600+ W的光伏组件已成为市场主流产品,平单轴光伏支架技术也得到了迅速发展,反向跟踪和太阳入射光优化的控制技术方案已基本成熟,但目前针对以上技术方案的研究相对欠缺。
平准化度电成本(LCOE)是国内外常用的分析发电技术成本的指标,该指标是对项目生命周期内的成本和上网电量先进行平准化,再计算得到的发电成本,用于项目技术方案之间的横向对比时,可评判单位电量的成本高低。
Aldersey- Williams等[4]对国外关于LCOE建模的研究进行DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20220628.02 文章编号:1003-0417(2023)09-84-09基于LCOE的平单轴光伏发电项目设计优化研究贺 坤*,龚 震(国家电投集团科学技术研究院有限公司,北京 102209)摘 要:平单轴光伏支架广泛应用于光伏发电项目中,但目前基于平单轴光伏支架优化控制策略设计参数的研究相对欠缺。
平单轴V1
建模与发电量仿真的实例
讲师:Jacky Ti
坎德拉学院
双轴跟踪系统: 双轴跟踪 联动式双轴,南北跟踪框 联动式双轴,东西跟踪框 单轴跟踪系统: 斜单或平单,南北向转动轴 水平单轴,东西向转动轴 垂直(方位角)跟踪单轴 跟踪式遮阳棚
坎德拉学院
坎德拉学院
逆跟踪(反向跟踪)
方位角范 方阵总容 单元布围量源自置初始 东西 间距
初始南 北间距
平单轴 20 20*1 横排 0° ±45° 61.2kW 1*12 5m /
坎德拉学院
支架类型
矫正后东西 间距(m)
矫正后南北 间距(m)
方阵长 方阵宽 度(m) 度(m)
占地面积
年发电 量
(m2) (Mwh)
PR
平单轴
/
0
平单轴B
/
0
注:B代表为系统设置了逆跟踪功能
本PPT为Jacky Ti老师《利用 PVSYST软件对于平单轴跟踪 系统建模与发电量仿真的实 例》系列课程讲义资料.请百 度搜索”坎德拉学院”,观 看本节课程视频.
当矩阵阵列中任意一太阳能发电装置的控制机构判断出其所在的支架安装面 被与其相邻的太阳能发电装置的支架安装面遮挡产生阴影时,矩阵阵列中的 所有太阳能发电装置的控制机构控制调整机构来调整支架安装面趋向水平方 向运行直至阴影消除。采用反向跟踪功能,减少阴影遮挡,实现发电量最大 化。
坎德拉学院
支架类 单元组 组件 组件 倾角 型 件块数 布置 摆放 范围
金海新源平单轴跟踪系统调试指导手册
金海新源平单轴跟踪系统调试指导手册批准人:审核人:编制人:编制时间:20XX年X月XX日1系统构成金海新源平单轴跟踪支架控制器主要由三部分组成:控制板、传感器和电机驱动。
控制箱内含浪涌保护器、熔断器、电源模块、控制板、锂电池、充电板及端子等部件。
内部结构图外部接线防水接头控制器面板按钮、指示灯定义说明序号标志类别功能1 自动按钮通常状态短按:进入自动模式通常状态长按:进入地址设置2 手动按钮通常状态短按:进入手动模式长按状态短按:退出地址设置3 向东按钮通常状态短按:进入手动向东长按状态短按:地址+14 向西按钮通常状态短按:进入手动向西长按状态短按:地址-15 放平按钮通常状态短按:进入放平模式6 校零按钮通常状态短按:显示翻页通常状态长按:水平位置校零7 过流指示灯电机过流8 西限位指示灯西限位触发9 东限位指示灯东限位触发10 向西转指示灯支架向西转11 向东转指示灯支架向东转12 大风指示灯大风保护模式13 手动指示灯手动模式14 自动指示灯自动模式2.调试前检查2.1上电前检查1)确认平单轴跟踪支架控制器是否已经可靠安装到位;2)检查电源、地线是否全部连接,连接是否紧固可靠,确保无断路,无短路;3)检查 RS485 通讯线及其他线缆连接是否正确且牢固可靠;4)检查机箱底部所有已使用的接头是否涂上防火泥。
2.2主、备电源检查1)开断输入开关S1(0按下),闭合输出开关S2(1按下),S2处指示灯亮(控制器开始工作)表示备电正常;2)闭合输入开关S1(1按下),S1处指示灯亮表示主电正常。
3.跟踪系统调试3.1利用Windows应用软件调试3.1.1软件界面介绍Windows 操作系统下运行的单窗体应用软件,主要由标题栏、串口操作、分控箱参数设置、分控箱自动监视、分控箱工作模式、主控箱参数设置、群控模式、报文日志、状态栏构成。
其中,分控箱参数设置、分控箱自动监视用于调试分控箱;主控箱参数设置用于调试主控箱;群控模式用于主、分控箱联调。
平屋面斜单轴跟踪光伏系统施工工法(2)
平屋面斜单轴跟踪光伏系统施工工法一、前言平屋面斜单轴跟踪光伏系统是一种利用光伏电池板进行能源转换的技术。
它通过安装在建筑屋顶上的轨道,使光伏板能够根据太阳的位置自动调整角度,最大限度地吸收太阳能,提高能源利用效率。
本文将介绍平屋面斜单轴跟踪光伏系统的施工工法,以及其特点、适应范围、工艺原理、施工工艺等内容,以便读者全面了解该工法的理论和实际应用。
二、工法特点平屋面斜单轴跟踪光伏系统的特点主要有以下几个方面:1. 高效利用太阳能:通过单轴跟踪技术,光伏板能够根据太阳的位置自动调整角度,始终保持垂直于太阳光线的方向,最大限度地吸收太阳能,提高能源利用效率。
2. 节省空间:由于光伏板能够自动追踪太阳,所以相比于传统固定角度的光伏系统,平屋面斜单轴跟踪光伏系统能够节省更多的空间,提高屋顶的利用率。
3. 抗风性能强:平屋面斜单轴跟踪光伏系统采用了稳固的轨道支撑结构,能够有效抵御风力的影响,确保系统的稳定性和安全性。
4. 易于维护:该系统的设计考虑了维护的便利性,使得维护人员可以轻松进行日常的检修和维护工作,降低维护成本。
三、适应范围平屋面斜单轴跟踪光伏系统适用于建筑屋顶的安装,适用于各种类型的建筑,包括商业建筑、工业建筑、住宅建筑等。
它可以根据不同建筑的空间限制和能源需求进行定制设计,能够满足不同场所对能源的需求。
四、工艺原理平屋面斜单轴跟踪光伏系统的工艺原理是通过轨道支撑结构和电动传动装置实现光伏板的自动跟踪。
具体的工艺步骤如下:1. 施工工法与实际工程之间的联系:在设计施工工法时需充分考虑实际工程情况,包括建筑屋顶的平整度、承重能力等因素。
2. 采取的技术措施:施工过程中,需要采取一系列的技术措施,包括轨道的固定和调整、光伏板的安装和接线、电动传动装置的安装和调试等,这些措施能够确保光伏系统的正常运行和全面发挥功能。
五、施工工艺平屋面斜单轴跟踪光伏系统的施工过程包括以下几个阶段:1. 施工准备:根据设计要求,准备施工所需的材料和机具设备,确保施工的顺利进行。
平单轴跟踪支架东西向间距的优化研究
支架离地高度可影响双面光伏组件背面接收 太阳散射光的量,支架离地高度较高有利于提升 双面光伏组件背面的发电量增益。
支架东西向间距可影响平单轴跟踪支架跟
收稿日期:2020-04-02 通信作者:袁炜东 (1988—),男,硕士、工程师,主要从事新能源发电方面的设计与研究。ywd-hello@
支架离地高度
如图 1 所示。
最大跟踪角度 最大跟踪角度
支架东西向间距
图 1 平单轴跟踪支架的部分参数示意图 Fig. 1 Schematic diagram of some parameters of horizontal
single-axis tracking bracket
最大跟踪角度决定了平单轴跟踪支架可跟踪 的最小太阳高度角,特别是在支架东西向间距较 大的情况下,适当增大最大跟踪角度的范围有利 于提升光伏组件表面接收的太阳辐射量。
2.5
每 MW 光伏组件占地面积 /hm2
2.0
1.5
1.0 0.5
0.0 2.1 2.6 3.1 3.6 4.1 4.6 5.1 5.6 6.1 6.6 7.1 7.6 8.1 支架东西向间距 /m
图 2 支架东西向间距不同时每 MW 光伏组件的占地面积 Fig. 2 Area of each MW PV module at different spacing in
2 发电量计算结果对比 在光伏电站占地面积一定的情况下,支架东
西向间距不同时,会使单位容量光伏组件的占地 面积不同,从而场地内安装的组件容量也会不同, 导致光伏电站的发电量也存在差异。支架东西向 间距不同时每 MW 光伏组件的占地面积情况如 图 2 所示。当光伏电站占地面积为 1 hm2 时,支 架东西向间距不同时光伏组件的安装容量与光伏 电站的年发电量情况如图 3 所示。
平单轴跟踪支架原理
平单轴跟踪支架原理一、引言平单轴跟踪支架是一种用于太阳能光伏发电系统的装置,它通过跟踪太阳光的角度,使太阳能板始终面向太阳,并最大程度地接收太阳辐射能量。
本文将介绍平单轴跟踪支架的原理及其工作过程。
二、平单轴跟踪支架的工作原理平单轴跟踪支架利用光敏元件感知太阳的位置,并通过控制系统控制驱动装置,使太阳能板随着太阳的运动而自动旋转。
其原理可以简单描述如下:1. 光敏元件感知太阳位置平单轴跟踪支架上安装有光敏元件,例如光敏电阻或光敏二极管,用于感知太阳的位置。
这些光敏元件能够感知到太阳光线的强度和方向,并将这些信息传递给控制系统。
2. 控制系统计算太阳运动轨迹控制系统接收光敏元件传递的太阳位置信息,并根据这些信息计算太阳的运动轨迹。
通过计算太阳的位置和角度,控制系统能够确定太阳能板需要调整的角度和方向。
3. 驱动装置控制太阳能板旋转控制系统将计算得到的角度和方向信息传递给驱动装置,驱动装置根据这些信息控制太阳能板的旋转。
通常,驱动装置采用电动机或液压系统,通过改变太阳能板的角度和方向,使其面向太阳。
4. 太阳能板始终面向太阳随着太阳的运动,平单轴跟踪支架通过控制太阳能板的旋转,使其始终面向太阳。
这样,太阳能板能够最大程度地接收太阳辐射能量,提高光伏发电系统的发电效率。
三、平单轴跟踪支架的优势平单轴跟踪支架相较于固定支架具有以下优势:1. 提高光伏发电效率平单轴跟踪支架使太阳能板能够始终面向太阳,最大程度地接收太阳辐射能量。
相比而言,固定支架只能在固定的角度下接收太阳辐射,因此平单轴跟踪支架能够提高光伏发电系统的发电效率。
2. 平衡能量输出平单轴跟踪支架可以根据太阳的位置和角度调整太阳能板的角度和方向,使其能够在不同时间段内均匀接收太阳辐射。
这样可以平衡光伏发电系统的能量输出,提高系统的稳定性。
3. 减少阴影效应平单轴跟踪支架可以根据太阳的位置调整太阳能板的角度和方向,减少阴影效应。
阴影效应会降低太阳能板的发电效率,而平单轴跟踪支架能够最大程度地减少阴影效应的影响。
平单轴跟踪系统[实用新型专利]
专利名称:平单轴跟踪系统专利类型:实用新型专利
发明人:高辉,姚宝龙,雷启龙申请号:CN201120220932.9申请日:20110627
公开号:CN202110444U
公开日:
20120111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开了一种平单轴跟踪系统,该平单轴跟踪系统包括推动杆(1)、推拉杆(2)和将所述推动杆(1)与推拉杆(2)连接的连接机构,其中,所述连接机构包括两个铰接件(31),该两个铰接件(31)和所述推动杆(1)彼此铰接,并且所述两个铰接件(31)各自与相应的一个所述推拉杆(2)固定连接。
通过上述技术方案,通过相互铰接的两个铰接件可以使得分别与该两个铰接件固定连接的推拉杆能够产生与安装场地相适应的安装角度,因此即使安装场地的平整度较差或者由于地基沉降而产生水平安装误差,也能够方便地将各排安装光伏发电组件串联在一起来实现各排联动。
申请人:神华集团有限责任公司,国华能源投资有限公司
地址:100011 北京市东城区安外西滨河路神华大厦
国籍:CN
代理机构:北京润平知识产权代理有限公司
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太阳能光伏新趋势—平单轴跟踪器逆跟踪技术
2016-08-27 20:23太阳能CTO技术群推荐100次
太阳能是一种环保可再生新型能源,如何使太阳能得到更充分利用不容小觑。
众所周知,目前比较常见的提高光伏发电系统的发电效率手段主要有:①提高太阳能电池的光电转换效率;②提高组件的太阳光吸收率;③最大功率点跟踪技术。
方法①对于光伏系统效率没有太大提升空间,方法③基本上所有光伏系统都采用了逆变设备实现这一功能,而方法②根据项目地点情况,可采用适合跟踪技术,大幅的提升光伏系统的整体发电效率。
跟踪技术通常是根据太阳位置,间歇的驱动电机带动机械机构,使光伏组件全天跟随太阳位置运动,从而减小太阳光的入射角度,提高光伏组件对太阳能的吸收率。
目前主流的跟踪器技术有双轴、斜单轴和平单轴三种,其中双轴跟踪器适用于高纬度地区,斜单轴适用于中高纬度地区,平单轴适用于中低纬度地区并且也可用于高纬度地区。
下图1是SolarGIS所给出的2013年全球太阳能资源分布图,能明显看出,太阳资源的丰富区域主要分布在南纬40°~北纬40°之间,其中南纬30°~北纬30°之间的中低纬度地区都十分适合平单轴跟踪器,南北纬的30°~40°之间也可以用平单轴(提升发电量同时能减小占地面积),后文会有仿真数据做参考。
毫无疑问,平单轴跟踪器的适用范围是非常广的。
图1 全球太阳能资源分布
和传统的固定式光伏系统比较,通常平单轴跟踪技术能为光伏电站带来15~20%的发电量提升,在一些太阳能资源丰富的低纬度地区,发电量甚至能超出固定式22%。
因此,从光伏整体项目来看,虽然跟踪技术会增加项目的初期投入成本,但它也将加快回收,缩短回收期,带来更高的投资回报率。
通常光伏跟踪系统在运行时,早上太阳升起和下午太阳落山的部分时间里,由于太阳高度角低,因此光伏阵列间会产生阴影遮挡,造成发电量损失,而电量损失的多少和阵列间距以及纬度相关。
一般跟踪器是跟随太阳运行轨迹进行运转,而逆跟踪技术,顾名思义是逆方向进行跟踪。
平单轴的跟踪控制系统根据组件间距,阵列尺寸,以及太阳高度角,来计算β角和α角,并驱动系统转动,使组件运行到图2下的β角位置,以确保组件没有阴影遮挡。
在平单轴系统上能充分发挥其优势,并实现真正意义上的光伏阵列间无阴影遮挡。
图2有/无逆跟踪的效果示意
下面小编为就大家介绍下有逆跟踪(Backtracking)和无逆跟踪
(Non-Backtracking)情况下,平单轴光伏系统发电量的差异:
1.有/无逆跟踪的发电对比
以下图3是晴天的日发电曲线,上午和下午时间段,backtracking和
non-backtracking的发电量差异。
这是一个典型晴天的仿真曲线,通常晴天时候backtracking的日发电量能超出non-backtracking 5~10%左右。
图3有/无逆跟踪的发电曲线
接下来对4个均匀分布在低、中、高纬度,并且水平面总辐射量相接近的地区,进行逆跟踪技术的发电量效果比。
表1各个地点的水平总辐射量(kWh/m2)
表2 各个地点的年均发电量比较(kWh/kW)
平单跟踪系统的有/无逆跟踪情况下,先分别和固定式进行比较,最后在再对有/无逆跟踪的比较,backtracking的平单在各个纬度地区都更有发电优势。
2.有/无逆跟踪的占地对比
前面将有/无逆跟踪的发电情况进行的仿真分析,现在结合占地面积来进一步比较有/无逆跟踪的差异。
选取上述的低纬度地点(13°N,77.6°E),以1MW容量的光伏系统为例,设定不同安装间距时,列出地面覆盖率GCR(Ground Cover Ratio)来方便比较,平单的GCR通常在40%左右,仿真平单式光伏系统在backtracking和
non-backtracking的发电量。
表3 India Tirunelveri有/无逆跟踪的占地面积
平单轴系统GCR40%+backtracking发电量和GCR25%+non-backtracking的接近,而GCR50%+backtracking平单轴发电量和GCR40%+non-backtracking的接近,也就是在发电量接近的情况下,平单轴采用backtracking后,其占地面积可以大幅的减小。
换个角度来说,有些地区的土地成本较高,在这类地方建设光伏项目,土地面积受限,因此设计的组件间距会比较小,对应的GCR和占地面积也很小,这时通常光伏阵列的阴影遮挡,将造成很大的发电量损失,有时甚至会超过5%,这种情况下,如采用平单轴+backtracking的模式,那么发电量就会有效的提升,正如表3中平单
GCR50%+backtracking的发电量超出GCR50%+non-backtracking的2.4%,提升效果十分明显。
通过以上的分析可看出目前光伏系统发电量想要大幅提升比较困难,而跟踪器是一个很好的提升途径。
从通用性来看,平单轴是各种跟踪器中适用范围最广的,它的适用地点可以覆盖绝大多数的太阳能资源丰富地区,具有很强的适应性。
平单式光伏的发电量相比较固定式光伏,提升效果十分明显,而加入了backtracking功能后,平单式光伏阵列将实现无阴影遮挡并且可以节省占地面积,单位面积上平单系统的发电更加高效。
摘自:散文网-名博馆-太阳能CTO技术群。