关于光伏跟踪的几个疑问
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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%。
1．逆变器
逆变器由863联合体提供国产合肥阳光电源有限公司的产品。其中200千瓦常规平板固定系统采用1台SG250K3并网逆变器，100千瓦常规平板固定系统、100千瓦单轴跟踪系统和100千瓦双轴跟踪系统分别采用1台SG100K3并网逆变器。
2.太阳能电池组件
太阳能电池组件选用单晶体硅电池组件，其工作电压为35V，开路电压约为45V。每个光伏阵列按照16块电池组件串联进行设计，其中200千瓦的并网单元配置76个光伏阵列，100千瓦固定安装单元配置36个光伏阵列，两个100千瓦的并网单元各配置36个光伏阵列，整个系统配置2944块电池组件，总功率为500.48kWp。
3.单轴跟踪系统：每日晨7时左右太阳板从平开始向东转动，转至起始位置（约朝东50度），从上午9点50分（太阳时8点40）以后开始每4分钟从东到西正转跟踪1度。到下午4点半左右（太阳时15点20）跟踪停止，这时太阳电池板在朝西终止位置（约朝西50度）。下午7点10分左右太阳电池板从朝西终止位置反转到平
4.双轴跟踪系统：定义电池板初始位置为方位角朝南，高度角与水平夹角5度。每天早上5点10分左右太阳电池板俯仰电机从平反转到朝东起始位置，方位电机从朝南转到朝东日出位置，每天从日出时间开始跟踪，日落时间停止跟踪，夏至时约为太阳时19点06分停止，春秋分约为太阳时17点零58分，冬至约为太阳时16点零54分。方位角最大为夏至时朝东120度至朝西120度，全程240度；高度角全程为与水平夹角5度到与水平夹角76度，全程71度。当风力大于6（10.8m-13.3m/s）级且持续30秒电池板转到初始位置；风力小于4级（5.5m-7.9m/s）且持续35分钟恢复跟踪。
5.电站系统接入方式
电站上网电压为10千伏，并入距电站2公里的10千伏网，该网归属武威电力局代管的凉州区农电局管辖的农网。计量点设在电站10 千伏出线侧，关口点的电能表采用0.2级。电站升压至10千伏，以架空线路“T”接到长城变电站125新地线治沙站分支10#杆，新建10千伏架空线路约0.5公里，输出变压器容量采用630千伏安。
四、电站运营
本太阳能电站原设计年发电利用小时数为：1500小时；年发电量为：75万千瓦时。
由于对对风沙遮蔽及全日跟踪和单轴跟踪系统可靠性考虑不足，以及没有后备电源和电网不稳定等众多因素的影响，电站实际发电量未能达到设计状态。
2009年全年发电量：592MW；全年利用小时数：1184小时；每天发电利用小时数：3.94小时。
截至目前，项目还未取得国家相关电价补贴。对电站持续可靠运营带来困难。
1. Inverter
Commonwealth of inverter 863 made by the Hefei Sunlight Power Supply Co., Ltd. products. One 200 kW system uses a conventional flat-panel sets SG250K3 fixed grid inverter, 100 kW conventional plate fixation system, 100 kW and 100 kW single-axis tracking system, dual-axis tracking systems were used to a station SG100K3 grid inverter.
2. Solar cell module
Single crystal silicon solar modules use the battery components, their working voltage is 35V, the open circuit voltage of about 45V. Each photovoltaic array in accordance with the 16 cell modules in series design, in which 200 kW of grid-cell configuration of 76 photovoltaic array, installed 100 kW fixed-configuration of 36 photovoltaic cell array, two 100-kilowatt grid-cell the PV array configuration 36, the entire system configuration 2944 battery components, total power 500.48kWp.
3. Single Axis Tracking System: Daily morning around 7:00 flat solar panels starting from the east turn, go to the starting position (about 50 degrees east), from 9:50 (Sun 8:40 pm) after the start every 4 minutes to switch from east to west is tracking a degree. To 16:30 or so (the Sun 15:20) track to stop, this time in the west end location of solar panels (about 50 degrees west). 19:10 about solar panels from the west end to level the inverse
4. Dual-axis tracking system: the definition of the initial location for the solar panels facing south azimuth, elevation angle and horizontal angle of 5 degrees. Every morning around 5:10 Electric solar panels tilt to the east from the vindication of the starting position, the azimuth motor position from south to east sunrise each day starting from the sunrise time tracking, time to stop tracking the sun , the summer solstice when the sun was about 19:06 when to stop, spring and autumn when the sun is about sub-58 17:00 pm, the winter solstice when the sun is about 54 points 16:00. Maximum when the summer solstice azimuth of 120 degrees east to west 120 degrees, full 240 degreeshigh angle and horizontal angle of the journey is the horizontal angle of 5 degrees to 76 degrees, 71 degrees throughout. When the wind is greater than 6 (10.8m-13.3m / s) level and 30 seconds the battery plate to the initial positionwind less than four (5.5m-7.9m / s) and lasted 35 minutes to resume tracking.
5. Power system access methods
Power line voltage of 10 kV, into the station 2 km away from the 10 kV network, the network of electric power vested in Wuwei Liangzhou hosted under the jurisdiction of the Rural Agricultural Power Authority. Measurement points located in the Power Station 10 kV side of the crossing point of the energy meter by 0.2. Step-up to 10 KV power station to overhead lines "T" received the Great Wall of Sand Station Substation 125 new branches of earth 10 # bar, the new 10 kV overhead line is about 0.5 km, the output capacity by 630 KVA transformer.
4, power station operators
In the original design of this solar power station use hours are: 1500 hoursannual power output: 75 million kwh.
Because of the shelter and all day on sandy track and consider the reliability of single-axis tracking system inadequate, and no back-up power supply and grid instability, and many other factors, the actual electricity generation power station failed to meet the design state.
The year 2009, generating capacity: 592MWannual use hours: 1184 hoursdaily electricity use hours: 3.94 hours.
Up to now, the project has not yet achieved the relevant state electricity price subsidies. Continuous and reliable operation of the station difficult.
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。
跟踪控制系统使用两种跟踪控制方式，其一为光控，即使用光传感器，跟据
天空不同区域光线强弱区别，判断太阳位置，然后驱动电机转动支架进行追踪。
其二为时控，根据当地经纬坐标和时间，利用天文学计算公式，计算太阳所处天
空的坐标，然后驱动电机转动支架进行追踪。
目前国内公司多将两种控制原理结合，时控为主，光控为辅，即天气良好的情况下，
利用时控追踪太阳大约位置，然后利用光控进行精确调节，天气条件不好的情况
下，单独利用时控进行追踪，避免天空杂光干扰。
另外也可以采用另一种结合方式：仍然以时控为主，光控为辅，即天气良好
的情况下，单纯利用光控进行追踪，如果遇到阴雨天气，则自动转跳到时控方式
进行追踪。
时控方式中，使用GPS 模块来获取当地的经纬度和时间。保证坐标和时间的
精度，从而提高追踪精确程度。 太阳高度角：sinH = sinϕ sinδ +cosϕ cosδ cost
太阳方位角：cosA=（sinϕ sinδ-sinδ）/cosHcosϕ
H ：太阳高度角， A ：太阳方位角，
ϕ ：系统所处地理位置的纬度，
δ ：太阳赤纬，t ：时角 、
2、导轨是用于支承光伏发电组件的。
3、支撑是用于加强立柱、梁及导轨稳定性的。
4、固定支架是用来倾角和方位角不可调整的支架。
5、单轴追踪支架：是围绕一个轴旋转来追踪太阳的。
6、双轴追踪支架：是围绕两个轴旋转来追踪太阳的支架。
7、立柱：是一个与地基连接用于支承梁、轴、导轨的部件。
8、轴
用于支承导轨并调整导轨角度的部件，其适用于追踪支架上。
9、连杆
用于支架与支架及与动力系统之间的机械传动部件适用于追踪支架。
10、附件
用于直线段之间，直线段与弯通之间的连接以构成连续性支架系统所须的连接固定或补充直线段、弯通功能的零部件。
直线连接板、铰链连接板、转弯连接板、可变角度连接板、隔壁、压板、紧固件。
11、支架
用于支承光伏电池组件的系统，是由金属材料制作的立柱、支撑、梁、轴、导轨以及附件等构成，为了追踪太阳的轨迹还可能配有传动和控制部件。
