[發明專利]繞旋轉軸線定向的單軸太陽能追蹤器和控制其定向的方法

有效

• 申請號: 201680037999.4
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107710098B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 熱羅姆·阿里奧德;阿德里安·克呂西菲;菲利普·勃朗
• 申請（專利權）人: 耐克斯特拉克爾有限公司
• 主分類號: G05D3/10
• 分類號: G05D3/10;G01S3/786;H02S20/32
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務所 11111
• 代理人: 朱鳳成;張劼

本發明涉及一種用于控制能夠繞旋轉軸線(A)定向的單軸太陽能追蹤器(1)的定向的方法，所述方法重復地完成相繼的控制階段。根據本發明，在每個控制階段中執行以下相繼的步驟：a)觀測所述太陽能追蹤器(1)上方的云覆蓋；b)將觀測到的云覆蓋與存儲在數據庫中的云覆蓋模型比較，每個云覆蓋模型與所述太陽能追蹤器的一個定向設定點值相關聯；c)將觀測到的云覆蓋與一個云覆蓋模型匹配；以及d)通過應用與在步驟c)期間保留的所述云覆蓋模型相關聯的定向設定點值來控制所述太陽能追蹤器的定向。本發明適合于在太陽能追蹤器領域中使用。

技術領域

本發明涉及一種控制單軸太陽能追蹤器的定向的方法，以及一種被設計成實施這樣的方法的單軸太陽能追蹤器。

本發明涉及太陽能追蹤器(也被稱為追蹤器支撐系統)領域，該太陽能追蹤器被設置成支撐通常為光伏面板類型的太陽能收集器。

更具體地，本發明涉及單軸類型的(換言之，能夠根據單個主旋轉軸線定向的)太陽能追蹤器，以實現允許在太陽從東到西升起和下降期間追蹤太陽的旋轉。應該注意的是，這樣的主旋轉軸線通常水平地延伸并且大體上平行于錨固太陽能追蹤器的地面。

在此領域中，通常基于太陽位置的天文計算來伺服控制太陽能追蹤器的定向，以面向太陽實時定位。

然而，此伺服控制類型因在某些氣象條件下提供不足的產率而具有一個主要缺陷，我們將有利地參考圖1來進行解釋；此圖1包括四個圖解(1a)、圖解(1b)、圖解(1c)和圖解(1d)，每個圖解顯示了在不同氣象條件下的兩個太陽能追蹤器ST，其中太陽SO一直在相同的位置處并且其中太陽能追蹤器ST一直面向太陽定向。

圖解(1a)顯示了不存在云的理想氣象條件，且太陽能追蹤器ST面向太陽SO定向，以從最大直接太陽能輻射Rdir受益。在這些具有零云覆蓋的最佳條件下，根據太陽SO的位置的伺服控制提供了最大操作；這樣的伺服控制對應于根據由太陽能追蹤器處的直接太陽能輻射Rdir的方向限定的稱為直接傾斜角的傾斜角對太陽能追蹤器的定向的伺服控制。

圖解(1b)、圖解(1c)和圖解(1d)顯示了劣化的氣象條件，其中不同的云覆蓋具體地取決于多云表面或陰天表面、存在的云NU的類型、太陽SO前面的云NU的數目和位置。

在這樣的多云條件下，當不考慮漫射太陽能輻射Rdif時，根據太陽SO的位置的伺服控制可能不提供最佳產率。當直接太陽能輻射Rdir在云NU和大氣顆粒中分散時，漫射太陽能輻射Rdif出現。漫射太陽能輻射Rdif是由云NU和大氣中懸浮的多種分子對光的衍射引起的。因此，漫射太陽能輻射Rdif不一定遵循在地球表面處的觀測點的方向上由太陽SO限定的方向。

因此，在多云條件下，為了關于這些條件獲得最大產率，可以優選是，根據漫射太陽能輻射Rdir的方向以稱為間接或漫射定向的定向來定向太陽能追蹤器ST，所述漫射太陽能輻射Rdir的方向不一定對應于直接太陽能輻射Rdir的方向；這樣的伺服控制對應于根據由太陽能追蹤器處漫射太陽能輻射Rdif的方向限定的稱為漫射傾斜角的傾斜角對太陽能追蹤器的定向的伺服控制。

在圖解(1b)、圖解(1c)和圖解(1d)中，所有太陽能追蹤器ST根據直接傾斜角(面向太陽)定向，而根據漫射傾斜角的定向將提供更好的產率。

因此，本領域的技術人員將傾向于根據對應于最大太陽能輻射的最佳傾斜角來實時地伺服控制太陽能追蹤器的定向。不存在云時，最佳傾斜角將對應于直接傾斜角，且存在多云覆蓋且甚至在太陽前面存在單個云時，最佳傾斜角將對應于漫射傾斜角。出于此目的，測量不同方向(或不同的傾斜角)的輻射的幅度并且確定對應于最大幅度的方向，以推導出最佳傾斜角將足夠了。

然而，以此方式進行將具有許多缺點，它們全都涉及漫射太陽能輻射隨時間的變化。事實上，取決于云層的時間演變(因為在風的作用下云的移位)并且取決于此云層的構成(云的數目、尺寸、位置和類型)，漫射太陽能輻射可能或多或少快速地變化，且因此最佳傾斜角可能隨著時間或多或少快速變化。