一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，包括：根据按只有正面发电设计的最佳倾角和间距计算反射区域；采集当地的水平总辐照数据和水平散射；以双面电池正反面的总辐照最大化为原则，计算出背面有反射增益情况下的最佳倾角。本发明专利技术充分利用了双面太阳能电池背面发电特性，提高了双面太阳能电池的发电收益，解决了双面电池倾角优化问题，能够为双面太阳能电池的光伏电站设计提供一定参考。

Solar energy tracking method based on two-sided battery array

The invention discloses a tracking method, double solar cell array based on include: according to the calculation of reflection area according to the optimal design of power only positive inclination and spacing; collection of local level data and the level of total radiation scattering; total irradiation to double the battery positive and negative maximum principle, calculated with the best angle of reflection gain the back of the case. The invention makes full use of the characteristics of double back power solar cell, improve the power gain of bifacial solar cell, solves the optimization problem of double dip battery, can provide a reference for the design of photovoltaic power plant double solar battery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，属于光伏系统设计领域。
技术介绍
双玻双面发电组件通俗点理解就是正、反面都能发电的组件，组件正面接收太阳光直射光发电，背面通过吸收背景的反射光和周围的散射光来发电。常规组件在没有安装单轴或双轴自动跟踪系统的情况下，只能按一定的角度安装，被动的接收太阳光辐射；相同的安装角度下(其它条件完全相同)，双玻双面发电组件在正面接收太阳光直射时，背面也在接收地面和其它方向的反射光和散射光，正、背面同时在发电，相比于常规组件优势明显。三洋曾在日本大阪做过对比实验，系统安装于反射率为0.3的混凝土地面，离地高度6.6英尺(约2米)，实验结果显示：安装角度为0度时(即水平安装)，双玻双面发电系统比常规系统多发电5％；安装角度为30度时，双玻双面发电系统比常规系统多发电7％；安装角度为90度时，双玻双面发电系统比常规系统多发电34％。此外双玻双面发电组件安装位置的背景反射率对背面发电量影响也很大，只有背面尽量多的接收反射和散射光，背面才能增效更多。通常物体的颜色越浅，物体的反射率越高。因此，在兼顾正面发电的同时，提高背面发电增益，将大大提升双面电池的整个利用率，推动光伏行业的发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，能够快速检测到背面反射区域，根据反射区域，在总辐射最大化原则下校准倾角，从而提高双面电池的发电量。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，包括以下步骤：1)建立前后排阵列的数学模型，将双面太阳能电池正面法线与入射光线夹角i，阵列倾角β作为输入参数，根据反射至前排背面的反射路径获得反射区域S；初始化时，β＝β1，β1为只有正面发电设计的最佳倾角；2)通过连接水平辐照仪获取测试地点水平总辐射Hg，水平散射Hd；3)当S＝0时，阵列倾角β为β1；当S>0时，将反射区域S，水平总辐射Hg，该测试地点的地面反射率ρ作为参数，计算背面有反射增益情况下的最佳倾角，并根据计算结果，校准阵列倾角。前述的建立前后排阵列的数学模型仅针对复数排双面太阳能电池电站。前述的建立前后排阵列的数学模型需满足：a、阵列倾角β范围为0-90度；b、双面太阳能电池组件朝向正南；c、反射区域满足：0≤S<L1，其中，L1为组件长度。前述的反射区域S的计算公式为：S=L1-L2cos(i+β)cosi---(1)]]>其中，L1为组件长度，L2为前排组件底端至后排组件底端距离，i为双面太阳能电池正面法线与入射光线夹角；式(1)中，L2的计算公式为：L2＝L1cosβ+D(2)其中，D是组件间距；式(1)中，i的计算公式为：i＝arccos(cosβ1sinh+sinβ1coshcosα)(3)其中，h为太阳高度角，α为太阳方位角；太阳高度角h的计算公式为：其中，是当地的纬度，δ是赤纬角；太阳方位角α的计算公式为：α=arcsin(cosδsinzcosh)---(5)]]>其中，z为时角；式(4)中，赤纬角δ的计算公式为：δ=23.45sin(360284+N365)---(6)]]>其中，N是从1月1日开始的天数；式(5)中，时角z的计算公式为：z＝15(T-12)(7)其中，T为真太阳时。前述的水平辐照仪的测量范围为0-2000W/m2，误差要求在±2％，精度为1W/m2。前述的计算背面有反射增益情况下的最佳倾角，包括以下步骤：2-1)获取测试地点的水平总辐射Hg、水平散射Hd；2-2)利用获取的水平总辐射Hg、水平散射Hd，计算双面太阳能电池的正面总辐射；2-3)根据气象站所在地点，在当地气象网站获取地面反射率ρ；地面反射率ρ根据地点不同，会有不同的数值；2-4)利用步骤2-1)获取的水平总辐射Hg、水平散射Hd，步骤2-3)获取的测试地点的地面反射率ρ，计算双面太阳能电池的背面总辐射；2-5)根据步骤2-2)和步骤2-4)的计算结果，计算出背面有反射增益情况下的总辐射，根据总辐射最大化原则，得出最佳倾角。前述的步骤2-2)的双面太阳能电池的正面总辐射计算采用Liu和Jordan的散射直射模型，计算得到双面太阳能电池的正面总辐射为：Hβ1=(Hg-Hd)Rb+Hd(1+cosβ)2---(8)]]>其中，Hβ1为双面太阳能电池的正面总辐射，Rb是直接辐射系数，β是阵列倾角，w为日落角，是当地的纬度，δ是赤纬角；日落角w的计算公式为：前述的步骤2-4)的双面太阳能电池的背面总辐射由背面散射和反射组成，具体为：Hβ2=Hd1+cosβ2+ρHgRs---(11)]]>Rs=SL1={1-(L1cosβ+D)cos(i+β)L1cosi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立前后排阵列的数学模型，将双面太阳能电池正面法线与入射光线夹角i，阵列倾角β作为输入参数，根据反射至前排背面的反射路径获得反射区域S；初始化时，β＝β1，β1为只有正面发电设计的最佳倾角；2)通过连接水平辐照仪获取测试地点水平总辐射Hg，水平散射Hd；3)当S＝0时，阵列倾角β为β1；当S>0时，将反射区域S，水平总辐射Hg，该测试地点的地面反射率ρ作为参数，计算背面有反射增益情况下的最佳倾角，并根据计算结果，校准阵列倾角。

【技术特征摘要】
1.一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立前后排阵列的数学模型，将双面太阳能电池正面法线与入射光线夹角i，阵列倾角β作为输入参数，根据反射至前排背面的反射路径获得反射区域S；初始化时，β＝β1，β1为只有正面发电设计的最佳倾角；2)通过连接水平辐照仪获取测试地点水平总辐射Hg，水平散射Hd；3)当S＝0时，阵列倾角β为β1；当S>0时，将反射区域S，水平总辐射Hg，该测试地点的地面反射率ρ作为参数，计算背面有反射增益情况下的最佳倾角，并根据计算结果，校准阵列倾角。2.根据权利要求1所述的一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，其特征在于，所述建立前后排阵列的数学模型仅针对复数排双面太阳能电池电站。3.根据权利要求1所述的一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，其特征在于，所述建立前后排阵列的数学模型需满足：a、阵列倾角β范围为0-90度；b、双面太阳能电池组件朝向正南；c、反射区域满足：0≤S<L1，其中，L1为组件长度。4.根据权利要求1所述的一种基于双面电池阵列的太阳能跟踪方法，其特征在于，所述反射区域S的计算公式为：S=L1-L2cos(i+β)cosi---(1)]]>其中，L1为组件长度，L2为前排组件底端至后排组件底端距离，i为双面太阳能电池正面法线与入射光线夹角；式(1)中，L2的计算公式为：L2＝L1cosβ+D(2)其中，D是组件间距；式(1)中，i的计算公式为：i＝arccos(cosβ1sinh+sinβ1coshcosα)(3)其中，h为太阳高度角，α为太阳方位角；太阳高度角h的计算公式为：其中，是当地的纬度，δ是赤纬角；太阳方位角α的计算公式为：α=arcsin(cosδsinzcosh)---(5)]]>其中，z为时角；式(4)中，赤纬角δ的计算公式为：δ=23.45sin(360284+N365)---...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈城，张臻，祝曾伟，于书魁，赵卜环，蹇康，吴军，陆俊杰，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32