[发明专利]聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站

说明书

技术领域

本发明属于光伏风力发电技术领域，涉及一种全自动、高效率、低成本的光伏风力发电装置，特别是一种聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站。

背景技术

近年来，对太阳能光伏发电的研究和应用取得了很大进展，太阳能光伏发电已经成为全球瞩目的一个具有深远意义的新兴产业。但是由于太阳能具有间歇性、强度和方向的不确定特点，给太阳能的收集带来一定难度，另外由于其投资回收期长，光电转换效率低，大面积推广也还存在有一定困难。如何提高太阳能光伏发电的效率、降低成本，正成为该产业发展中的一项重要的研究课题。

目前，太阳能光伏发电设备一般都采用太阳能电池板保持固定高度角和方位角的设置，方位角大多朝正南，高度角则根据项目要求选用一个最佳角度，工作中单位面积的光伏电池板只能接受同等面积的阳光照射发电。这样做虽然看似降低了成本，但同时也降低了发电效率，以致单位面积的光伏电池光电转换成本很高，因而也就造成了光伏发电成本过高而失去了与其它能源竞争的经济优势。

除上述的一般性结构方案外，目前有少数太阳能光伏发电设备采用单轴跟踪太阳的方案，即将电池板高度角固定一个最佳角度，利用电机驱动垂直轴水平旋转电池板阵列跟踪太阳，这种方案的发电效率有所提高，比固定方位角提高效率10％左右；另还有少数太阳能光伏发电设备采用双轴跟踪太阳的方案，即利用电机驱动电池板阵列进行方位角跟踪太阳，同时利用电机驱动电池板阵列进行高度角跟踪太阳，该方案亦可使发电效率获得较大提高；此外，为提高太阳能密度而采用的另一个办法就是采用聚光镜将太阳光聚集到一个小的范围内，进而提高太阳光的能量密度，以国内某公司生产的JTD太阳能聚光光伏电站为例，它是将聚光太阳能电池制成一个面积庞大的整体模块装置，由自动跟踪控制装置按所要求的方向控制其转动以跟踪太阳，这样虽然提高了太阳能电池的利用效率，但由于该模块的重量，体积庞大，使跟踪成本很高，这显然是一种低效而代价高昂的办法。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种自动化程度高、重量轻、光电转换效率和发电效率高并可大大降低光伏发电投资成本的聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站包括聚光器与光伏电池阵列装置、跟踪驱动装置以及具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器和风力发电装置四部分，其特征在于：①、所说的聚光器与光伏电池阵列装置具有一个分两层斜置安装在机座支柱上的聚光器和光伏电池框架，框架的上层为菲涅尔透镜聚光器阵列，下层为小块光伏电池板；②、所说的跟踪驱动装置包括带动聚光器与光伏电池阵列装置做追日移转的智能控制系统及机械控制与传动装置组成，其中的机械控制与传动装置包括聚光器和光伏阵列方位角控制与传动装置以及聚光器和光伏阵列高度角控制与传动装置两部分；③、所说的具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器由电压采样电路、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微处理器组成，电压采样电路和电流采样电路的输入端与跟踪驱动装置中智能控制系统的输出端联接，电压采样电路和电流采样电路的输出端通至微处理器内乘法器的输入端，微处理器的输出端同时外接至蓄电池组、直流负载和DC/AC逆变器的输入端。④、风力发电装置由风力发电机和风力机控制器组成，风力发电机的输出端接至风力机控制器输入端，风力控制器输出端接入蓄电池组输入端。

本发明的进一步实现方案在于：跟踪驱动装置中智能控制系统由方位角光信号传感器、高度角光信号传感器、风速传感器、自动跟踪智能控制器、方位角步进电机控制电路、高度角步进电机控制电路、菲涅尔透镜聚光器阵列、光伏电池阵列组成，其中方位角光信号传感器、高度角光信号传感器和风速传感器信号输出端同时接至自动跟踪智能控制器的输入端，自动跟踪智能控制器的电机控制输出端同时接至方位角步进电机控制电路和高度角步进电机控制电路的输入端，方位角步进电机控制电路和高度角步进电机控制电路的输出端同时接至菲涅尔透镜聚光器阵列和光伏电池阵列的输入端，菲涅尔透镜聚光器阵列的输出端经光伏电池阵列后与具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器的输入端联接。