[發明專利]雙面太陽能電池跟蹤支架的面板結構設計方法

有效

• 申請號: 201711175326.8
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108011574B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 李大虎;孫建波;羅俊陽;方華亮;羅賓;劉行波;徐文淵;邱思齊;劉三鑫;陶元
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司;武漢大學;湖北華中電力科技開發有限責任公司;國家電網公司
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;H02S40/22
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 趙麗影

1.一種雙面太陽能電池跟蹤支架的面板結構設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，確定支架面板的結構，解釋各部分主要作用，以及應用到的原理知識；

步驟2，分析支架面板應用地區的經緯度、日照和氣候情況，確定支架面板是否適合當地環境情況；

步驟3，確定雙面電池與支架面板之間的距離，根據光學原理，分析和設計雙面電池左右兩側兩個反射器的初始尺寸和傾斜角度；

步驟4，分析雙面電池應用在跟蹤支架上時，太陽直射光線與雙面電池所在平面的夾角變化范圍；并根據此，為兩個反射器設計一定的尺寸裕度，以提高雙面電池反面接收的輻射量；

步驟5，最后確定整個支架面板的尺寸數據；

所述步驟1包括以下內容：

在支架面板框架上，將雙面電池抬高高度h，用4根支撐支柱固定，在其兩邊各安裝一塊有一定傾角的鏡子作為反射器，傾角范圍在0-90°，左右反射器的作用就是將照射在其表面的直射光線通過反射作用，改變其傳播方向，使之最終直接照射在雙面電池的背面；雙面電池抬高，既有利于空氣流通，幫助電池組件散熱，也有利于幫助電池背面更加容易接收周圍環境的反射光和漫射光；

所述步驟2包括以下過程：

支架面板加入了帶有傾斜角度的反射器結構，將會降低其抗風載能力，因此本設計在應用時需考慮當地氣候情況；若應用在單軸跟蹤支架上，發射器的傾斜角度根據當地緯度來確定，傾斜角度在當地緯度的±10°區間內；

所述步驟3包括以下過程：

理想狀態下，光線垂直入射雙面電池，此時左右兩邊反射器上光線傳播情況對稱，左右兩邊的入射光線經過反射作用均勻照射在雙面電池反面；太陽光線垂直入射雙面電池正面時，其在反射鏡面上的入射角為Q，此時Q＝q；反射器初始長度即為K，雙面電池的寬度為L₁，設反射器初始寬度為若已知h，根據公式(1)和(2),計算出反射器傾角q和初始寬度則：

如此，可使照在反射鏡面上的光線全部均勻的照射在電池板背面上；此時雙面電池背面直射光照與正面直射光照強度的比值p為：

其中，P₁為反射器表面的反射率；

所述步驟4包括以下過程：

將入射光線分解為在兩個正交平面K₁、K₂上的投影，當入射光線發生偏移時，跟蹤支架不能精準追蹤，其分解在兩個相交平面K₁、K₂上的投影也會有一定的偏移角度；設光線在K₁、K₂平面上投影與雙面電池所在平面法向量的夾角分別為Δq1、Δq2，此時左右兩邊反射器上光線傳播情況就不再對稱；

Δq1、Δq2大小與太陽位置和支架面板的位置有關，太陽位置和支架面板的位置分解為高度角和方位角；太陽的方位角和高度角可以由當地經緯度、日期和時間計算出來；在地平面坐標系中，再根據空間向量運算公式，計算出Δq1、Δq2的大小；

若已知q、Δq1、L₁、h，由幾何關系變換，可知左側傾斜反射器上光線的入射角Q₁，以及左側反射器上有效光照區域高度最高的邊界H與反射器高度最低的寬J之間的距離為L_HJ為：

Q₁＝q-Δq1 (4)

由幾何關系變換，可知右側傾斜反射器上光線的入射角Q₂，以及右側反射器上有效光照區域高度最高的邊界E與反射器高度最低的寬A之間的距離為L_AE為：

Q₂＝q+Δq1 (6)

取L_AE、L_HJ、中最長的值，即為包涵了裕量的反射器寬度；左、右反射器有一樣裕量的寬度；

已知Δq2，設直線L與支架面板所在平面的距離為h_x，由幾何關系變換，可知左邊反射器需增加的長度L_UN為：

L_UN＝(h-h_x)·tanΔq2 (8)

考慮邊界情況，令h_x依次取左側反射器上有效光照區域的上下邊界H、I以及右側反射器上有效光照區域的上下邊界D、E相對于支架面板框架所在平面的高度，并依次代入公式(8)，取其中最大的L_UN，作為反射器長度的裕量；左、右反射器都需增加長度L_UN。