[发明专利]一种高效太阳能自动追踪方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏应用领域，具体是一种综合太阳角追踪和光电检测追踪相结合的高效太阳能自动追踪方法，特别是一种高效太阳能自动追踪方法及装置。

背景技术

太阳无时无刻不在向宇宙释放能量，虽然其中只有极微小的部分到达地球。即便如此，每分钟地球表面接受到的太阳辐射能量仍高达                                                千瓦，相当于60亿吨标准煤。由于太阳辐射的供给可以说是源源不断的，所以太阳能相对而言可以说是取之不尽，用之不竭。利用太阳能发电，不会造成环境污染，利用清洁能源替代传统的化石能源是维持可持续发展道路的最佳选择。太阳能的开发和利用受到越来越多国家的重视，我国的光伏设备制造业已逐渐形成规模，为光伏产业的发展提供了强大的支撑。然而，目前对太阳能的利用还十分有限，性价比较高的多晶硅电池的平均出厂效率在16%左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种最大程度的将太阳能转化为电能，提高太阳能的利用率的高效太阳能自动追踪方法及装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高效太阳能自动追踪方法，包括如下步骤，

步骤S01：判断外界天气情况，若为晴天，则进入步骤S02，若为阴天或光照不足，则转入步骤S03；

步骤S02：采用光电检测追踪模式，实现太阳能自动追踪；

步骤S03：采用太阳角追踪模式，即根据实时时间，计算出太阳高度角和方位角，并根据计算到的太阳高度角和方位角实现太阳能自动追踪。

在本发明实施例中，所述光电检测追踪模式具体如下，

步骤S21：提供一光电太阳能方位检测电路，该光电太阳能方位检测电路与单片机控制模块和太阳能光伏阵列，所述光电太阳能方位检测电路包括5个光敏二极管，以该些光敏二极管其中的第一光敏二极管为中心，呈十字排布在一圆盘上表面，所述圆盘放置于一顶部具有透光孔的中空圆柱罩内，每个光敏二极管与其相邻的光敏二极管均保持一定的间隙；

步骤S22：判断第一光敏二极管是否受到光照，若是，保持所述太阳能光伏阵列朝向，并延时预定时间重新执行步骤S22；若否，直接进入步骤S23；

步骤S23：分别判断位于第一光敏二极管四个方向上的第二至第五二极管是否受到光照，若是，调整所述太阳能光伏阵列朝向，并延时预定时间重新执行步骤S22；若否，直接重新执行步骤S22。

在本发明实施例中，所述太阳角追踪模式具体如下，

步骤S31：读取实时时间及当期位置经纬度，并根据该实时时间及经纬度计算太阳高度角和方位角；

步骤S32：根据太阳高度角和方位角以及太阳能光伏阵列的长度，计算出太阳能光伏阵列在该时刻太阳高度角水平方向的偏移高度和太阳方位角水平方向的偏移高度；

步骤S33：延时预定时间后，计算预定时间后时刻的太阳高度角水平方向的偏移高度和太阳方位角水平方向的偏移高度；

步骤S34：根据预定时间前后两个时刻的偏移高度差，计算出太阳能光伏阵列需调整角度，以保证太阳能光伏阵列与太阳光照的角度垂直。

在本发明实施例中，所述太阳高度角和方位角的计算方法如下：

设一年365天对应区间为[0,π]，取日角： ，取为年的日期序列，1月1日为1，12月31日为365，则赤尾弧度为：

    

太阳实角为：，式中单位为度，15表示每小时相当于15°时角。

真太阳时=地方时+时差=北京时+经度订正+时差=北京时+（当地经度-12060+时差）；

时差（弧度）=

时差（小时）=时差（弧度）12

设太阳高度角和方位角分别为和，地理纬度为，则

由此可知，只要时间和经纬度一定，就能通过以上公式计算出相应的太阳高度角和方位角。

本发明还提供了一种高效太阳能自动追踪装置，包括连接至单片机控制模块的用于判断天气情况的光电检测追踪模块；所述单片机控制模块还连接有太阳角追踪模块；若为晴天，则启用所述光电检测追踪模块，采用光电检测追踪模式，实现太阳能自动追踪；若为阴天或光照不足，则启用所述太阳角追踪模块，采用太阳角追踪模式，实现太阳能自动追踪；所述单片机控制模块还经一电机模块连接至太阳能光伏阵列，该太阳能光伏阵列还连接至光电检测追踪模块；所述光电检测追踪模块包括阴晴天检测电路和光电太阳能方位检测电路。