定位光接收表面的方法
2019-11-22

定位光接收表面的方法

太阳能供电光伏模块的阵列被最佳定向和操作,以给诸如为用于产生氢气的电解槽系统供电这样的用途提供更多的电能。定位该阵列,使得当连续测得的太阳辐照度指示了合适的阳光时,其光接收表面位于一个最佳角度,优选地位于一个由双轴太阳能跟踪而确定的连续变化的角度,而当测得的太阳辐照度指示过多的大气云量时,其光接收表面在水平位置。

本发明的实践需要使用一个或多个太阳辐射传感器,以确定什么时候光伏模块应该根据双轴太阳能跟踪被倾斜以获得太阳辐照度的最佳吸收率,或者什么时候该模块应该被水平地定位。

在本发明的实践的一个实施例中,使用单个传感器,以例如入射表面的每平方米瓦特(W/m2)来连续测量太阳辐照度。如上所述,在地球表面的峰太阳辐照度可以达到1000W/m2("—个太阳")。该模块的操作根据测得的辐照度的值被控制。当测得的太阳辐照度相对于晴天值低于一个预定值时,该模块被移到水平位置。由于天空广泛分布的云量,因此将出现在这种低水平的太阳辐照度测量。而且当测得的太阳辐照度超过该地点的预定最小值时,该模块根据用于该地点、该日期和该时间的双轴太阳能跟踪被定位。将太阳辐照度的测得值和参考数据或者通过其他传感器而获得的值相比较的简单算法是可获得的或易于设计的。

c从美国Navalobservatory网站,htto://肌體o.navy,mi1获得的天顶角本发明的一个目的是使得能够使用PV能量驱动水电解以在氢燃料电池供电汽车的家用添加燃料系统中制造氢气。重要的是,在多云的日子里增加从PV系统可获得的太阳能,因为需要定制该系统的尺寸以在阳光最少的日子(多云的日子)里产生足够的氢气来给燃料电池汽车供给燃料,否则这样一个系统对消费者的便利性将被失去。一个主要的改进是——在多云的日子用H配置来定位板能比朝向太阳倾斜板多提供30_80%的能量。另一方面,必不可少的是在晴朗的日子和部分地晴朗的日子使该系统产生最多的能量。所以需要双轴跟踪系统。因此该控制方法采用双轴跟踪系统在可获得直射阳光的日子跟踪太阳,但在阴天时转到H配置。确定在阴天的日子通过使用H配置能获得的总能量的增加将需要在很多天所采集的附加数据和气象情况。但是,基于表l中的数据,很明显地,当阴天且太阳辐照度小于250W/m2(小于0.25个太阳)时,H配置要优于DTS配置。图2示出多云的或者部分地多云的日子在底特律占很大比例(79%),甚至在凤凰城也占很大比例(42%)。图3仅考虑这两个城市的多云的日子;在底特律50%的日子是多云的,而在凤凰城19X的日子是多云的。所以,对多云的日子或者是多云期间的H板调节的优势将有益地是很大比例的时间,并且甚至在像凤凰城那样被认为是晴朗的地方也是如此。本发明在未知多云日子比率的严重阴天的日子最可能在太阳能采集上产生最大增长。确定PV模块的定位

相对于没有太阳能跟踪的同样的PV系统,双轴跟踪显示出在底特律太阳能总增长为30%和在凤凰城总增长为38%。这个增长范围与双轴跟踪系统的制造商(Wattsun,网站是www.wattsun.com)所声称的范围一致。因此,相对于最佳的固定模块倾斜(纬度倾斜),双轴跟踪能够从相同地区的PV模块多提供大约三分之一的能量。如图l所示,对于具有最大日照的月份,即从4月到9月且底特律和凤凰城都在6月具有峰值,相对于固定纬度倾斜系统,双轴跟踪提供最多的改进。在多云日子里的太阳跟踪的效果

模块时提供了优势。

虽然阳光充足时段期间,通过模块的双轴移动优化了PV系统的能量输出,但是本

72004年秋和2005年春期间的4个阴天在底特律的测量结果,该测量结果来自两个大的太阳能模±央(SharpNT185U1和SanyoHIP-G751BA2)、由UDTSensors公司制造的光电二极管(UDTPIN-10DP/SB)、两个小型太阳能模土央(ConnecticutSolar125mmX227mm和PowerfilmMPT3.6-75i)和由Eppley实验室制造的日射强度计(Eppley实验室的黑和白日射强度计,型号8-48)。UDT光电二极管由NREL校准且用来计算太阳辐照度(被报告为太阳的数量,其中一个太阳=1000W/m2)。UDT光电二极管也是通过与同样是由NREL校准的Eppley日射强度计作比较而在一系列情况下被验证的;Eppley日射强度计广泛用作测量地球表面的总太阳能辐射。