CN112631340A - 光伏组件追踪光源方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种光伏组件追踪光源方法及装置，包括：控制光伏组件转动预设角度，并实时检测光伏组件的输出数据；识别输出数据中的最大值，并确定最大值对应的特定角度位置；控制光伏组件回转至特定角度位置。本公开的光伏组件追踪光源方法，通过检测光伏组件实际输出电压、功率等数据，对光伏组件的姿态调整，动态调整光伏组件的姿态，使光伏组件输出数据保持在最大值范围，即最佳采光姿态，提高了光伏发电效率。相比于光敏传感器和GPS定位，维护难度小，成本较低，对于数量大的光伏阵列而言，具有较强的适用性。

Description

光伏组件追踪光源方法及装置

技术领域

本公开属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏组件追踪光源方法及装置。

背景技术

现代社会高速发展，能源消耗巨大，环境污染日益严重，清洁、无污染的太阳能已成为新能源开发的重点，与之对应的光伏发电技术深受重视。

光伏发电技术就是通过光伏组件将太阳能直接转换为电能，这里就涉及到发电效率的问题。一方面，在环境温度一定的情况下，发电效率与光伏组件的材料有关，另一方面，转换效率与光伏组件与太阳的相对位置有关，最佳位置是使太阳光与光伏面板垂直。光伏组件追踪太阳的方法众多，例如通过光敏传感器追踪、GPS定位追踪等，这些方法虽然精度高，但是应用于实际中存在检测缺陷、成本过高等问题。

对于光敏传感追踪的方法，需要给光敏传感器创造阴影环境，但由于户外光照强度大、范围广，光敏传感器受光照影响较大，传感器的使用寿命有限，维护难度大，光伏组件加装传感器需特殊设计，不适合大面积推广；GPS精准定位的方法则由于成本问题不适合大面积推广。

发明内容

因此，本公开要解决的技术问题是相关技术中光伏组件追踪光源成本高、不适合大面积推广，从而提供一种光伏组件追踪光源方法及装置。

为了解决上述问题，本公开提供一种光伏组件追踪光源方法，包括：

控制光伏组件转动预设角度，并实时检测光伏组件的输出数据；

识别输出数据中的最大值，并确定最大值对应的特定角度位置；

控制光伏组件回转至特定角度位置。

本公开的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在一些实施例中，输出数据包括输出电压、输出功率。

在一些实施例中，预设角度为15°-30°。

在一些实施例中，控制光伏组件转动预设角度的步骤包括：

每经过时间间隔t，控制光伏组件转动预设角度。

在一些实施例中，在昼短夜长的季节，时间间隔t为5min-10min，和/或，在昼长夜短的季节，时间间隔t为10min-15min。

在一些实施例中，实时检测光伏组件的输出数据的步骤中：

通过采样装置采集光伏组件的输出数据。

在一些实施例中，采样装置包括采样电路、传感器。

在一些实施例中，光伏组件电连接至汇流箱，采样电路或传感器在汇流箱采集光伏组件的输出数据。

在一些实施例中，光伏组件包括多个单光伏板，多个单光伏板均设有出线端，采样电路或传感器在出线端采集光伏组件的输出数据。

在一些实施例中，还包括光伏组件复位方法，光伏组件复位方法包括：当光伏组件不发电时，控制控制光伏组件转动至初始位置。

在一些实施例中，初始位置为正南或正北。

一种光伏组件追踪光源装置，包括：

光伏组件、采样装置，采样装置与光伏组件电连接，采样装置用于检测光伏组件的输出数据；

驱动装置，光伏组件安装在驱动装置上，驱动装置用于驱动光伏组件转动；

控制器，控制器与采样装置、驱动装置电性连接。

本公开的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在一些实施例中，光伏组件包括多个单光伏板。

在一些实施例中，还包括汇流器，多个单光伏板分别电连接至汇流器，采样电路电连接至汇流器。

在一些实施例中，驱动装置包括单个电机，单个电机通过机械连杆与多个单光伏板机械连接，单个电机通过机械连杆控制光伏组件转动。

在一些实施例中，多个单光伏板均设有出线端，采样电路电连接至出线端。

在一些实施例中，驱动装置包括多个电机，每台电机分别通过机械连杆与至少一个单光伏板机械连接，每台电机通过机械连杆控制至少一个单光伏板转动。

在一些实施例中，输出数据包括输出电压、输出功率，和/或，光伏组件在驱动装置驱动下的响应转动角度为15°-30°。

在一些实施例中，采样装置包括采用电路、传感器。

本公开提供的光伏组件追踪光源方法及装置至少具有下列有益效果：

本公开的光伏组件追踪光源方法，通过检测光伏组件实际输出电压、功率等数据，对光伏组件的姿态调整，动态调整光伏组件的姿态，使光伏组件输出数据保持在最大值范围，即最佳采光姿态，提高了光伏发电效率。相比于光敏传感器和GPS定位，维护难度小，成本较低，对于数量大的光伏阵列而言，具有较强的适用性。

附图说明

图1为本公开实施例一的光伏组件追踪光源装置的结构示意图；

图2为本公开实施例二的光伏组件追踪光源装置的结构示意图。

附图标记表示为：

1、光伏组件；2、单光伏板；3、采样装置；4、汇流箱；5、出线端；6、电机；7、机械连杆；8、控制器。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本实施例提供了一种光伏组件1追踪光源方法，包括：

S1控制光伏组件1转动预设角度，并实时检测光伏组件1的输出数据。

在一些实施例中，输出数据包括输出电压、输出功率。

光伏组件1的输出数据与光伏组件1的姿态有直接关系，当光伏组件1与光源垂直时，光伏组件1的发电效率更高，输出的电压、功率最大，太阳能的利用更加充分、有效。本实施例中控制光伏组件1转动预设角度，使光伏组件1的姿态在一定范围内变化，改变光伏组件1与光源的相对位置，进而改变光伏组件1的输出特性曲线。

在一些实施例中，控制光伏组件1转动预设角度的步骤包括：

S101每经过时间间隔t，控制光伏组件1转动预设角度。

从而，光伏组件1每经过时间间隔t，进行一次光源追踪，保证全天范围内光伏组件1在绝大多数时间处于最佳采光姿态。

在一些实施例中，间隔时间t与季节有关，在昼短夜长的季节，时间间隔t为5min-10min，和/或，在昼长夜短的季节，时间间隔t为10min-15min，根据日照的季节特性，合理设计时间间隔，保证光伏组件1处于最佳采光姿态的时长占比。

在一些实施例中，预设角度为15°-30°，预设角度还可以根据驱动光伏组件1转动的驱动装置的响应精度来调整。预设角度过小会导致频繁进行追踪，角度过大会导致追踪校正时间长，效率低，合理选择能够进一步的保证光伏组件1光源追踪的效率。

在一些实施例中，实时检测光伏组件1的输出数据的步骤中：

S102通过采样装置3采集光伏组件1的输出数据。

采样装置3包括采样电路、传感器。光伏组件1是否处于最佳采光姿态，可以从光伏组价输出的电压、功率信号得出，电压、功率信号的采集，通过采样装置3完成。

在一些实施例中，光伏组件1电连接至汇流箱4，采样电路或传感器在汇流箱4采集光伏组件1的输出数据。汇流箱4是光伏组件1阵列的总接线端，也就是说，所有光伏组件1均为串联接线的方式，最后引出正负极接线端汇集于此。在大型光伏发电设置中，这种采样方法具有高效，简单的特点。

在一些实施例中，考虑到汇流箱4将多串光伏组件1汇集，由于电压偏差的存在，会出现汇流后实际电压被拉低的现象，光伏组件1包括多个单光伏板2，多个单光伏板2均设有出线端5，采样电路或传感器在出线端5采集光伏组件1的输出数据。

由于光伏阵列面积相对于太阳光照面积很小，采样时可参考具有代表性的单块光伏板，所以本实施例的采样装置3的采样点在单光伏板2的出线端5。

S2识别输出数据中的最大值，并确定最大值对应的特定角度位置。

在光伏组件1经过与光源垂直的角度位置时，输出特性曲线呈现明显的波峰现象，也就是说，当光伏组件1处于输出特性曲线波峰对应的角度位置时，光伏组件1的输出电压、输出功率最大，输出效率也最大，若光伏组件1保持在该位置，能够保证太阳能的充分、有效利用。

S3控制光伏组件1回转至特定角度位置。

为了实现太阳能的充分、有效利用，根据输出特性曲线记录的波峰，即光伏组件1输出数据最大值，将光伏组件1回转到已确定的特定角度位置，使得光伏组件1的输出数据保持在最大值范围，即高电压、高功率工作姿态。

在一些实施例中，还包括光伏组件1复位方法，光伏组件1复位方法包括：

S4当光伏组件1不发电时，控制控制光伏组件1转动至初始位置。

在一些实施例中，初始位置为正南或正北。从而，便于在光伏组件1恢复发电时，能够以最接近的角度启动光源追踪。

本公开的光伏组件1追踪光源方法，通过检测光伏组件1实际输出电压、功率等数据，对光伏组件1的姿态调整，动态调整光伏组件1的姿态，使光伏组件1输出数据保持在最大值范围，即最佳采光姿态，提高了光伏发电效率。相比于光敏传感器和GPS定位，维护难度小，成本较低，对于数量大的光伏阵列而言，具有较强的适用性。

结合图1至图2所示，本实施例提供了一种光伏组件1追踪光源装置，包括：光伏组件1、采样装置3，采样装置3与光伏组件1电连接，采样装置3用于检测光伏组件1的输出数据；驱动装置，光伏组件1安装在驱动装置上，驱动装置用于驱动光伏组件1转动；控制器8，控制器8与采样装置3、驱动装置电性连接。

本公开的光伏组件1追踪光源装置，通过检测光伏组件1实际输出电压、功率等数据，通过驱动装置控制光伏组件1的姿态调整，动态调整光伏组件1的姿态，使光伏组件1输出数据保持在最大值范围，即最佳采光姿态，提高了光伏发电效率。相比于光敏传感器和GPS定位，维护难度小，成本较低，对于数量大的光伏阵列而言，具有较强的适用性。

在一些实施例中，光伏组件1包括多个单光伏板2。多个单光伏板2组合成光伏组件1，能够有效提高光伏组件1的控制和发电效率。

在一些实施例中，为了提高光伏组件1的控制效率，装置还包括汇流器，多个单光伏板2分别电连接至汇流器，采样电路电连接至汇流器。汇流箱4是光伏组件1阵列的总接线端，也就是说，所有光伏组件1均为串联接线的方式，最后引出正负极接线端汇集于此。在大型光伏发电设置中，这种采样方法具有高效，简单的特点。

在一些实施例中，驱动装置包括单个电机6，单个电机6通过机械连杆7与多个单光伏板2机械连接，单个电机6通过机械连杆7控制光伏组件1转动。

通过采样装置3将光伏组件1输出电压、功率等信息回传至控制器8，控制器8发出动作指令，驱动电机6转动所设定的固定角度，通过与电机6衔接的连杆装置，进而完成光伏组件1中多个单光伏板2姿态的同时调整。

在一些实施例中，多个单光伏板2均设有出线端5，采样电路电连接至出线端5。由于光伏阵列面积相对于太阳光照面积很小，采样时可参考具有代表性的单块光伏板，所以本实施例的采样装置3的采样点在单光伏板2的出线端5。

在一些实施例中，驱动装置包括多个电机6，每台电机6分别通过机械连杆7与至少一个单光伏板2机械连接，每台电机6通过机械连杆7控制至少一个单光伏板2转动。

通过采样装置3将光伏组件1输出电压、功率等信息回传至控制器8，控制器8发出动作指令，驱动电机6转动所设定的固定角度，通过与电机6衔接的连杆装置，进而完成单光伏板2姿态的调整，不同的单光伏板2可以根据其反馈的信息的不同，采用不同的姿态调整策略，实现单板单控的精确光源追踪。

在一些实施例中，输出数据包括输出电压、输出功率，光伏组件1的输出数据与光伏组件1的姿态有直接关系，当光伏组件1与光源垂直时，光伏组件1的发电效率更高，输出的电压、功率最大，太阳能的利用更加充分、有效。

在一些实施例中，光伏组件1在驱动装置驱动下的响应转动角度为15°-30°。预设角度还可以根据驱动光伏组件1转动的驱动装置的响应精度来调整。预设角度过小会导致频繁进行追踪，角度过大会导致追踪校正时间长，效率低，合理选择能够进一步的保证光伏组件1光源追踪的效率。

在一些实施例中，采样装置3包括采用电路、传感器。光伏组件1是否处于最佳采光姿态，可以从光伏组价输出的电压、功率信号得出，电压、功率信号的采集，通过采样装置3完成。

一般来说，太阳都遵循东升西落的自然规律，而且光伏阵列面积相对于太阳光照面积很小，在纬度方向上，只需将光伏组件1的倾角固定为当地的纬度，即可实现该方向上的年综合发电效率最高，所以本实施例优选采用了单轴控制的方式，通过检测光伏组件1或单光伏板2的输出功率实现对光伏组件1与光源相对位置进行单轴控制，实现充分、有效利用太阳能。

考虑到实际情况，分下列四种情况：汇流箱处采样，单电机+机械连杆实现；汇流箱处采样，多电机+机械连杆实现；单光伏板采样，单电机+机械连杆实现；单光伏板采样，多电机+机械连杆实现。具体情况视光伏阵列规模、排布方式而定。采样方式及控制模式合理设计，经济适用性较高，使用寿命长，维护难度低。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。

Claims (19)

1.一种光伏组件追踪光源方法，其特征在于，包括：

控制光伏组件(1)转动预设角度，并实时检测光伏组件(1)的输出数据；

识别输出数据中的最大值，并确定最大值对应的特定角度位置；

控制光伏组件(1)回转至所述特定角度位置。

2.根据权利要求1所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述输出数据包括输出电压、输出功率。

3.根据权利要求1所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述预设角度为15°-30°。

4.根据权利要求1所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述控制光伏组件(1)转动预设角度的步骤包括：

每经过时间间隔t，控制所述光伏组件(1)转动预设角度。

5.根据权利要求4所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，在昼短夜长的季节，时间间隔t为5min-10min，和/或，在昼长夜短的季节，时间间隔t为10min-15min。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述实时检测光伏组件(1)的输出数据的步骤中：

通过采样装置(3)采集光伏组件(1)的输出数据。

7.根据权利要求6所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述采样装置(3)包括采样电路、传感器。

8.根据权利要求6所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述光伏组件(1)电连接至汇流箱(4)，所述采样电路或传感器在所述汇流箱(4)采集光伏组件(1)的输出数据。

9.根据权利要求6所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述光伏组件(1)包括多个单光伏板(2)，所述多个单光伏板(2)均设有出线端(5)，所述采样电路或传感器在所述出线端(5)采集光伏组件(1)的输出数据。

10.根据权利要求1-9任一项所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，还包括光伏组件(1)复位方法，所述光伏组件(1)复位方法包括：当光伏组件(1)不发电时，控制控制光伏组件(1)转动至初始位置。

11.根据权利要求10所述的光伏组件追踪光源方法，其特征在于，所述初始位置为正南或正北。

12.一种光伏组件追踪光源装置，其特征在于，包括：

光伏组件(1)、采样装置(3)，所述采样装置(3)与所述光伏组件(1)电连接，所述采样装置(3)用于检测所述光伏组件(1)的输出数据；

驱动装置，所述光伏组件(1)安装在所述驱动装置上，所述驱动装置用于驱动所述光伏组件(1)转动；

控制器(8)，所述控制器(8)与所述采样装置(3)、驱动装置电性连接。

13.根据权利要求12所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，所述光伏组件(1)包括多个单光伏板(2)。

14.根据权利要求13所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，还包括汇流器，所述多个单光伏板(2)分别电连接至所述汇流器，所述采样电路电连接至所述汇流器。

15.根据权利要求14所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，所述驱动装置包括单个电机(6)，所述单个电机(6)通过机械连杆(7)与所述多个单光伏板(2)机械连接，所述单个电机(6)通过机械连杆(7)控制所述光伏组件(1)转动。

16.根据权利要求13所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，所述多个单光伏板(2)均设有出线端(5)，所述采样电路电连接至所述出线端(5)。

17.根据权利要求16所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，所述驱动装置包括多个电机(6)，每台电机(6)分别通过机械连杆(7)与至少一个所述单光伏板(2)机械连接，每台电机(6)通过机械连杆(7)控制至少一个单光伏板(2)转动。

18.根据权利要求12所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，所述输出数据包括输出电压、输出功率，和/或，所述光伏组件(1)在所述驱动装置驱动下的响应转动角度为15°-30°。

19.根据权利要求12-18任一项所述的光伏组件追踪光源装置，其特征在于，所述采样装置(3)包括采用电路、传感器。

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