单轴和双轴太阳能跟踪器移动光伏板跟随太阳
当入射光线照射到垂直于面板平面的面板表面时,太阳能光伏板的转换效率最高。考虑到太阳是一个不断移动的光源,这种情况在固定安装的情况下每天只会发生一次!然而,一个被称为太阳能跟踪器的机械系统,可以用来不断移动光伏板,使其直接面对太阳。太阳能跟踪器通常会将太阳能电池阵列的发电量从20%提高到40%。
有许多不同的太阳能跟踪器设计,涉及不同的方法和技术,让移动光伏电池板紧紧跟随太阳。然而,从根本上讲,太阳能跟踪器可以分为两种基本类型:单轴和双轴。
一些典型的单轴设计包括:
典型的双轴设计包括:
使用“开环”控件可以粗略地定义跟踪器跟随太阳的运动。这些控件根据安装的时间和地理纬度计算太阳从日出到日落的运动,并开发相应的运动程序来移动光伏阵列。然而,环境负荷(风、雪、冰等)和累积的定位误差使开环系统随着时间的推移变得不那么理想(也不那么准确)。不能保证跟踪器确实指向控件认为应该指向的位置。
利用位置反馈可以提高跟踪精度,并有助于确保太阳能电池阵列实际定位在控制装置指示的位置,根据一天的时间和一年的时间,特别是在涉及强风、雪和冰的气象事件之后。
显然,跟踪器的设计几何和运动力学将有助于确定位置反馈的最佳解决方案。五种不同的传感技术可以用来为太阳能跟踪器提供位置反馈。我将简要描述每一种方法的独特优点。
1 倾角传感器
它们直接安装到PV阵列上,就阵列相对于地平线的“倾斜”提供直接反馈。倾角传感器的单轴跟踪器类似如图a和b以上,或“海拔”轴位置追踪器如图d,e,f。很明显,一个倾角传感器将没有价值一种追踪与图c。绝对位置保留——倾角传感器将准确地报告倾斜角。
2 接近传感器
这些是用来计数齿轮齿仰角或千斤顶螺钉或旋转回转环。根据具体设计的运动执行机构安装。位置数据(脉冲计数)必须保存在控制器中,因为接近传感器本身不知道角度或旋转位置。因此,传感器不提供绝对位置——它只报告基于感知目标存在/不存在的增量运动。尽管有这些缺点,接近传感器是许多跟踪应用程序最具成本效益的解决方案之一。
3. 旋转编码器
这些传感器和测量驱动电机或电机驱动直线执行机构的旋转,通常需要紧密地集成到执行机构本身的设计中。(例如,旋转编码器对于液压缸驱动的线性执行器就不是一个好的选择。)绝对多圈旋转编码器可以提供保留绝对位置数据的功能,并可以应用于任何仰角或旋转轴的跟踪类型以上所示。
4 感应旋转位置传感器
位置传感器直接安装到跟踪器仰角轴的旋转部件上,以感知旋转位置。他们是理想的单轴跟踪器类似如图a和b以上,或“海拔”轴的追踪器如图d,e, f。
5 超声波传感器
超声波传感器能够测量相对较长的距离,可以安装在跟踪框架上,并提供传感器与安装在地面或跟踪基座上的固定目标之间的距离反馈。太阳能电池板的倾斜角可以很容易地确定使用这个测量距离和一点。超声波传感器的方法还提供了准确的绝对位置信息。
一般都是朝向正南方向安装,安装的倾角一般都是跟当地纬度值相等或者上下浮动几度。但这是安装光伏板全年发电量最多安装的,如果冬季需要的电量多(自发自用的电站),就在纬度的基础上增加10度左右,如果是夏天用电量多(自发自用的电站),就在纬度的基础上减少10度左右。
(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本;
(二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;
(三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。鐧惧害鍦板浘
双轴跟踪优势
当今,利用太阳能发电已成为新能源利用的一种重要的方法。太阳能光伏组件阵列是实现光电转换的主要器件,光伏系统的发电量大小除与电池板功率和运行状况有关外,还与能量的转换效率有关,直接影响性能的好坏。因此太阳能光伏组件阵列的安装方式对太阳能发电系统的效率影响非常大。传统的太阳能光伏组件大都采用固定式安装,即电池板固定在支架结构上,不随太阳位置的变化而移动,这样的结果是将严重影响转换效率。据测算,如果系统与太阳光线角度存在25°的偏差,就会因垂直射入的辐射能减少而使光伏阵列的输出功率下降10%左右,这是因为太阳能光伏组件阵列的发电量与阳光光线入射角度有关,光线垂直与组件平面时光伏阵列接收到的太阳辐射量最大,其发电量最大。为了解决这一问题,太阳自动跟踪系统应运而生,采用太阳自动跟踪系统可在最大程度上保证电池组件与太阳光光线的始终垂直。
目前使用广泛的有三种太阳光伏自动跟踪系统,包括水平单轴跟踪、倾纬度角斜单轴跟踪和双轴跟踪,其中水平单轴跟踪和倾斜单轴跟踪只有一个旋转自由度,双轴跟踪具有两个旋转自由度。三种跟踪系统采用的跟踪控制策略为主动式跟踪控制策略,通过计算得出太阳在天空中的方位,并控制光伏阵列朝向。这种主动式光伏自动跟踪系统能够较好的适用于多霜雪、多沙尘的环境中,在无人值守的光伏电站中也能够可靠工作。从跟踪是否连续的角度看,所研制的光伏自动跟踪系统采用了步进跟踪方式,与连续跟踪方式相比,步进跟踪方式能够大大的降低跟踪系统自身能耗。
下图是某地不同安装情况组件接收到的辐射强度(度/平方米/日)对比数据。
水平面 最佳倾角安装 水平单轴跟踪 倾纬度角斜单轴跟踪 双轴跟踪
一月 2.78 5.38 4.97 6.77 7.44
二月 3.79 5.95 5.88 7.46 7.75
三月 4.86 6.07 7.04 7.99 8.00
四月 5.90 6.20 8.27 8.61 8.70
五月 6.53 6.10 8.50 8.33 8.71
六月 6.35 5.67 7.90 7.51 8.03
七月 5.99 5.46 7.45 7.17 7.59
八月 5.66 5.62 7.47 7.54 7.73
九月 4.91 5.64 6.65 7.27 7.27
十月 4.08 5.74 5.77 7.06 7.16
十一月 2.92 5.13 4.76 6.39 6.75
十二月 2.32 4.65 4.19 5.79 6.45
年平均数 4.68 5.63 6.57 7.32 7.63
逐月数据比较
年平均值比较
从上表中可以知道,与水平相比,最佳倾角安装可提高发电量20.3%,水平单轴安装可提高40.3%,倾纬度角斜单轴跟踪可提高56.4%,双轴跟踪可提高63.3%。
是指在光伏发电系统中,光伏电池的利用率除了与光伏电池的内部特性由关外,还收使用环境如辐照度、负载和温度等因素的影响。在不同的外界条件下,光伏电池壳运行在不同且唯一的最大功率点(MPP)上。因此,对于光伏发电系统来说,应当寻求电池板的最佳工作状态,最大限度进行光电转换。利用控制方法实现电池板的最大功率输出运行的技术为最大跟踪点跟踪(MPPT)技术。
实为一种控制技术,即算法,属逆变器内部功能,非外部单列控制器。
至于你所说的DC-DC部分应该指的是Boost变换。
传统的MPPT方法依据判断方法和准则的不同分为开环和闭环MPPT方法。开环又包含定电压跟踪法、短路电流比例系数法、差值计算法;闭环包含扰动观测法、电导增量法(INC)。到现在还有了智能MPPT方法。
并网逆变器按实现MPPT跟踪的不同拓扑和实现位置主要分两类:两级式并网光伏和单级式并网光伏。
两级式:电池板输出的直流电通过前级Boost变换升压后在输出给后级的网侧逆变器,通过控制将网侧逆变器输出的交流电并入电网。由于两级式并网光伏逆变器中存在两个功率变换单元,因此最大功率跟踪点控制可以由前级的Boost完成,也可由后级的网侧逆变器完成。而含有DC-DC变换的应是基于前级的MPPT控制,也是实际中较为常见的控制方案,这种控制,前级的Boost实现MPPT控制,后级实现直流母线稳压控制。
单级式:MPPT、电网电压同步和输出电流正弦控制等均直接由DC-AC环节来实现,控制相对复杂。
再细分就多了,大体就是这个结构,希望能对你由帮助,如有不明白的,可追问。
2、太阳能板在安装时,要考虑的首先是方位的选择,方位选错了,角度再合适都是白搭,方位错了就根本接收不到太阳的光照,现在常见的太阳能装置像太阳能路灯,仔细观察发现一般都是选择正南的方位,这是进过科学的考证的,当太阳能板的方位在正南方向时发电的效率很高,选择方位时也要注意周围建筑树木的影响,要避开影子这个影响因素,不然会对太阳能板的效率造成影响。
3、在安装时控制在正南方向左右,不要偏离太多就行,效率较好的情况是在西南方向20度之内,这样不管是在冬天还是在夏天都能有很好的光照供给发电,如果不能正南或者一些太阳能板放不下了,也可以放在东,西两个方向,也能有半天的时间是在发电,不要在北边,北边太阳一天都照不到。
4、在选好方位之后,下来要做的就是选好倾斜的角度,不同的角度一年受到的光照时间长短也不一样,平放的话太阳不是直射,效果一天差别不是很大,但是长时间的累积下来,就能达到很多的差距。对于倾斜的角度来说,大多数的太阳能板角度都是45度左右,这个根据的情况是由当地的纬度决定的,因为不同的纬度太阳光的角度也不一样,南方的话就建议在30度左右,不过要求细致一点的话,可以用电脑根据当地的纬度,准确的计算出一个数值,这样的发电效率才能达到理想的目标。
光伏电池输出特性具有明显的非线性,受到外部环境包括日照强度、温度、负载以及本身技术指标如输出阻抗等影响,只有在某一电压下才能输出最大功率,这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点,称之为最大功率点。由于目前光伏电池的光电转换效率比较低,为了有效利用光伏电池,对光伏发电进行最大功率跟踪