專利名稱：利用光感差的光伏跟蹤裝置及基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能跟蹤裝置及其監(jiān)控方法，具體是一種利用光感差的光伏跟
蹤裝置及基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法。
二背景技術(shù)：
近年來，能源緊張問題已經(jīng)引起各國恐慌，人們開發(fā)了各種可再生清潔能源的利用技術(shù)，包括風(fēng)能、太陽能、核能以及地?zé)崮艿取Ｆ渲刑柲茏鳛橐环N清潔無污染、取之不盡、用之不竭的可再生能源，已經(jīng)在世界各國被廣泛利用。目前，太陽能的利用分為光熱和光電兩種方式，其中光電用途更加廣泛。將太陽能轉(zhuǎn)化為電能需要吸收太陽光照的電池板以及配套的電力設(shè)備，如電流轉(zhuǎn)化設(shè)備和電路控制元件等。用電池板吸收光照發(fā)電，比較常見的技術(shù)是選用固定支架，按照當(dāng)?shù)氐乩砦恢脳l件計(jì)算得到一定角度后安裝。但由于太陽光照具有方向性、分散性及不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，這種安裝方式存在光電轉(zhuǎn)換效率低等缺點(diǎn)。而光伏跟蹤技術(shù)可以根據(jù)太陽轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)整電池板角度，以實(shí)現(xiàn)較高的光電轉(zhuǎn)換效率。光伏跟蹤系統(tǒng)大體可分為程序式和光傳感式。程序式跟蹤系統(tǒng)是利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算得出的經(jīng)驗(yàn)資料，而實(shí)際的光照情況不管是緯度還是經(jīng)度都有差別，對(duì)光傳感模式而言，如果傳感器出現(xiàn)故障或陰雨等天氣，光感部件會(huì)喪失工作能力，也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤命令和操作等，如果出現(xiàn)跟蹤錯(cuò)誤或其他故障，必須到現(xiàn)場檢查其跟蹤和控制裝置情況才可發(fā)現(xiàn)問題并解決，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離控制。對(duì)大型光伏電站來說，通常都有大量的跟蹤系統(tǒng)組成，更無法對(duì)某一系統(tǒng)出現(xiàn)的問題采取即時(shí)補(bǔ)救措施，影響工作效率等。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種工作效率高，準(zhǔn)確度高的利用光感差的光伏跟蹤裝置及基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法。 其技術(shù)方案是利用光感差的光伏跟蹤裝置，包括光感部分和主體部分，光感部分結(jié)構(gòu)包括安裝在光感部分的最頂層的透光孔，安裝于透光孔的一旁，并不被透光孔干擾，始終接受完全光照的，測量光照方位角的第1光照度傳感器，安裝于透光孔的一側(cè)邊緣部分垂直下方的，不能始終完全接受光照，測量光照方位角的第2光照度傳感器，安裝于透光孔中間部分垂直下方的，可始終完全接受光照，測量光照高度角的第3光照度傳感器，安裝于透光孔另一側(cè)邊緣部分垂直下方的，不能始終完全接受光照，測量光照高度角的第4光照度傳感器，其中第1角度傳感器用于測量東西方向傾斜度(經(jīng)度)，第2角度傳感器用于測量南北方向傾斜度(緯度)；主體部分包括接收第1、第2、第3、第4光照度傳感器探測到的光照度值的輸入部，對(duì)比從輸入部傳來的光照度值后，并生成由角度傳感器測得的太陽緯度及經(jīng)度，輸出緯度及經(jīng)度跟蹤信號(hào)的信號(hào)處理部，回應(yīng)信號(hào)處理部的經(jīng)度跟蹤信號(hào)，驅(qū)動(dòng)跟蹤裝置的光感部分按東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第1發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)度跟蹤驅(qū)動(dòng)部，回應(yīng)信號(hào)處理部的緯度跟蹤信號(hào)，驅(qū)動(dòng)跟蹤裝置的光感部分按南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第2發(fā)動(dòng)機(jī)的緯度跟蹤驅(qū)動(dòng)部，傳送從信號(hào)處理部輸出的太陽緯度及經(jīng)度數(shù)據(jù)的發(fā)送部，存儲(chǔ)信號(hào)處理部的歷史緯度、經(jīng)度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部，其中，所述的光感部分能夠在東西方向-90°至+90°的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，主體部分能夠在南北方向-45°至+45°的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
其基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法是通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的
1)設(shè)定太陽緯度及經(jīng)度測量范圍；
2)設(shè)定跟蹤系統(tǒng)跟蹤時(shí)間； 3)調(diào)節(jié)跟蹤裝置以跟蹤太陽光照，并生成與跟蹤到的太陽緯度及經(jīng)度相對(duì)應(yīng)的跟蹤裝置傾斜度； 4)比較生成的傾斜度數(shù)據(jù)是否屬于已設(shè)定的太陽經(jīng)緯度范圍；
5)將傾斜度數(shù)據(jù)傳送給電池板角度調(diào)節(jié)器；
6)利用傳送的傾斜度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電池板。 本發(fā)明的效果是能夠更加精確的跟蹤光照，提高光吸收轉(zhuǎn)換效率；能夠更加便捷、及時(shí)的跟蹤光照，能夠一次性完成驅(qū)動(dòng)大量太陽能電池板，提高驅(qū)動(dòng)效率，可以最大限度的減少角度調(diào)節(jié)裝置的由于加速和減速造成的磨損，降低角度調(diào)節(jié)器的故障發(fā)生率，延長裝置壽命，降低運(yùn)營成本，在大型光伏電站的離線操作應(yīng)用中更具有優(yōu)勢。
四

附圖1是本發(fā)明利用光感差的光伏跟蹤裝置的大致示意圖； 附圖2是表示利用光感差的光伏跟蹤裝置中光感部分和主體部分在各自方向上旋轉(zhuǎn)角度范圍的示意圖； 附圖3是跟蹤裝置光感部分某一瞬間的工作示意圖(側(cè)面)； 附圖4是跟蹤裝置在某工作瞬間的切面俯視圖； 附圖5是跟蹤裝置光感部分某工作瞬間的俯視圖； 附圖6是春/秋分時(shí)，該跟蹤裝置跟蹤太陽緯度的工作示意圖； 附圖7是本發(fā)明光伏跟蹤裝置中主體部分大致方塊圖； 附圖8是本發(fā)明用于光伏跟蹤、監(jiān)控系統(tǒng)的工作模塊圖； 附圖9是基于網(wǎng)絡(luò)的光伏跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)工作順序圖； 附圖10是本發(fā)明應(yīng)用于光伏跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的工作方塊圖； 附圖11電池板調(diào)節(jié)工作的過程方塊圖。
五具體實(shí)施例方式
參照附圖，本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及具體工作過程可參照附圖及接下來的文字介紹來說明。 如圖l，本跟蹤裝置包括光感部分(110)、主體部分(120)及控制光感部分東西轉(zhuǎn)向的第l旋轉(zhuǎn)軸(141)和控制南北轉(zhuǎn)向的第2旋轉(zhuǎn)軸(142)和跟蹤裝置的支撐柱(130)。主體部分(120)的一側(cè)上端通過第l旋轉(zhuǎn)軸(141)連接光感部分(IIO)，并由支撐部(130)來支撐。 光感部分上面安裝了測量太陽方位角和高度角的光照傳感器，包括隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)能一直完全接受光照和有時(shí)不能完全接受光照的光照傳感器。當(dāng)其中的光照傳感器不能完全接受光照時(shí)，它輸出的光照值會(huì)比完全接受光照的傳感器輸出的值小。
主體部分包括接受從光感部分傳來光照度值的輸入部(710)、信號(hào)處理部(720)、經(jīng)度跟蹤驅(qū)動(dòng)部(730)、緯度跟蹤驅(qū)動(dòng)部(740)、向電池板角度調(diào)節(jié)部輸送信號(hào)的發(fā)送部(750)、存儲(chǔ)光感部分歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部(760)和第l發(fā)動(dòng)機(jī)(光感部分)、第2發(fā)動(dòng)機(jī)(主體部分)。 跟蹤裝置的光感部分(110)是通過第1旋轉(zhuǎn)軸(141)以東西方向旋轉(zhuǎn)，而主體部分(120)則通過第2旋轉(zhuǎn)軸(142)以南北方向旋轉(zhuǎn)。整個(gè)裝置通過支撐(130)固定在地面。
如圖2所示，跟蹤裝置的光感部分(110)以第l旋轉(zhuǎn)軸為基準(zhǔn)按東西方向旋轉(zhuǎn)，主體部分(120)則以第2旋轉(zhuǎn)軸(142)為基準(zhǔn)按南北方向旋轉(zhuǎn)。第l旋轉(zhuǎn)軸(141)和第2旋轉(zhuǎn)軸(142)類似x軸和y軸一樣垂直交叉即通過第l旋轉(zhuǎn)軸(141)光感部分(110)按東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)，主體部分(120)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)；而主體部分(120)通過第2旋轉(zhuǎn)軸(142)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光感部分(110)就會(huì)一同在南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 其中，假設(shè)太陽可以位于南半球上的任意位置，光感部分(110)和主體部分(120)的旋轉(zhuǎn)角度范圍可分別達(dá)到最大-90° -+90° 。 如圖3所示，整個(gè)光感部分(110)包括透光孔(310)、第1光照傳感器(321)、第2光照傳感器(322)、第3光照傳感器(323)和第4光照傳感器(324);以及兩個(gè)角度傳感器(331) 、 (332)。 其中，透光孔(310)安裝在光感部分的最頂層，為狹長的長方形。第1光照傳感器(321)安裝在透光孔(310) —側(cè)、光感部分的最前端，并不受任何部件遮掩，在跟蹤光照過程中永遠(yuǎn)能完全接受關(guān)照；在透光孔(310)中間部分的垂直下方安置光照傳感器(323)，在跟蹤光照的緯度過程中，傳感器(323)也能始終完全接受光照。 第2光照度傳感器(322)及第4光照度傳感器(324)分別安裝在透光孔(310)的一側(cè)及另一側(cè)邊緣部分的垂直下方。其中，第2光照度傳感器(322)跟蹤太陽經(jīng)度，而第4光照度傳感器(324)跟蹤太陽緯度。當(dāng)光照通過透光孔(310)完全照射到第2、第3、第4等光照度傳感器時(shí)，傳感器會(huì)顯示相對(duì)較高的光照度值。隨著太陽的位置變化，當(dāng)光照不能通過透光孔(310)完全照射到第2和第4光照傳感器時(shí)，第2和第4光照傳感器則輸出相對(duì)較低的光照度值。 如圖3所示，第2光照度傳感器(322)、第3光照度傳感器(323)及第4光照度傳
感器可安裝在同一平面同一直線上。整個(gè)光感部分可以在東西方向180°轉(zhuǎn)動(dòng)。 如圖4所示，跟蹤裝置的光感部分在東西方向180°角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)跟隨主體部
分進(jìn)行南北方向一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。 如圖5所示，跟蹤裝置的光感部分在第一旋轉(zhuǎn)軸(141)連接處、東西方向180°角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)光感部分(110)按照東西和南北方向以一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)，直至其上面一直接受光照、測量太陽方位角的光照傳感器(321)和同樣測量方位角有時(shí)不能完全接受光照的光照傳感器(322)輸出相同的光照度值；同樣，一直接受光照、測量太陽高度角的光照傳感器(323)和同樣測量方位角有時(shí)不能完全接受光照的光照傳感器(324)輸出相同的光照度值。此時(shí)，通過光感部分的兩個(gè)角度傳感器(331)、 (332)計(jì)算出光感部分(110)在南北和東西兩個(gè)方向轉(zhuǎn)過的角度，生成最終的光照傾斜度數(shù)據(jù)(經(jīng)度盒緯度)，通過信號(hào)的傳輸和主體部分的控制裝置，就可以準(zhǔn)確的跟蹤光照。這里指的相同的光照度值，不是指數(shù)值上的完全相等，而是根據(jù)用戶設(shè)定的某個(gè)范圍。設(shè)定不同，范圍值也不同。 如圖6(a)所示，光照可以通過透光孔(310)完全照射在第3光照傳感器(323)上，但是卻因?yàn)檎趽踉虿荒苷丈湓诘?光照傳感器(324)上面，這樣第3、4光照傳感器在輸出的光照度值上存在差異，光照傳感器(323)輸出的光照度值大于光照傳感器(324)輸出的。 如圖6(b)所示，這是在(a)工作狀態(tài)下，跟蹤裝置的光感部分(110)按南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)37°以后的工作狀態(tài)。此時(shí)的現(xiàn)象可以由示意圖看出不僅光照可以通過透光孔(310)完全照射到第3光照傳感器(323)上，而且也可以完全照射到第4光照傳感器(324)上。結(jié)果是第3、第4光照傳感器輸出的光照度值基本一致，完成了對(duì)光照緯度的跟蹤。
同樣的道理也適用于跟蹤裝置對(duì)太陽經(jīng)度的跟蹤。當(dāng)光照不能通過透光孔完全照射到負(fù)責(zé)跟蹤光照經(jīng)度的第2傳感器(322)上時(shí)，第2傳感器輸出的光照度值就跟始終可以完全接受光照的第1傳感器輸出的值存在差異。通過光感部分東西方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，直至光照通過透光孔(310)可完全照射到第2光照傳感器上，那么第1光照傳感器(321)和第2光照傳感器(322)輸出的光照度值就基本一致，完成對(duì)光照經(jīng)度方向的跟蹤。
如圖7，主體部分包括輸入部(710)、信號(hào)處理部(720)、經(jīng)度跟蹤驅(qū)動(dòng)部(730)、緯度跟蹤驅(qū)動(dòng)部(740)、發(fā)送部(750)。 跟蹤裝置的光感部分(110)將從第1至第4光照傳感器探測到的光照度值輸入輸入部(710)。信號(hào)處理部(720)對(duì)從輸入部(710)輸出的第1光照度傳感器及第2光照度傳感器的光照度值進(jìn)行對(duì)比后輸出經(jīng)度跟蹤信號(hào)，同時(shí)對(duì)第3光照度傳感器及第4光照度傳感器的光照度值進(jìn)行對(duì)比后輸出緯度跟蹤信號(hào)。 經(jīng)度跟蹤驅(qū)動(dòng)部(730)回應(yīng)信號(hào)處理部(720)的經(jīng)度跟蹤信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制跟蹤裝置光感部分(110)按東西方向旋轉(zhuǎn)的第1發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著第1發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，跟蹤裝置的光感部分(110)按東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到第l光照度傳感器及第2光照度傳感器輸出相同的光照度值。 諱度跟蹤驅(qū)動(dòng)部(740)回應(yīng)信號(hào)處理部(720)的諱度跟蹤信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制主體部分(120)按南北方向旋轉(zhuǎn)的第2發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著第2發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，主體部分(120)按南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到第3光照度傳感器及第4光照度傳感器輸出相同的光照度值。
此時(shí)，測量東西方向旋轉(zhuǎn)角度的第1角度傳感器(331)及測量南北方向旋轉(zhuǎn)角度的第2角度傳感器(332)測量生成跟蹤裝置轉(zhuǎn)動(dòng)后的傾斜度數(shù)據(jù)(緯度和經(jīng)度)。并比較該數(shù)值是否在設(shè)定的太陽位置測量范圍內(nèi)。如果生成的傾斜度數(shù)據(jù)在太陽位置的測量范圍內(nèi)，就會(huì)將該數(shù)值傳送到發(fā)送部(750)。發(fā)送部(750)以有線或無線的方式向電池板角度調(diào)節(jié)部(701)傳送，電池板角度調(diào)節(jié)部(701)利用該傾斜數(shù)值(經(jīng)度緯度)調(diào)整電池板位置。
同時(shí)，如圖3所示，跟蹤裝置的光感部分(110)包括測量東西方向旋轉(zhuǎn)角度的第1角度傳感器(331)及測量南北方向旋轉(zhuǎn)角度的第2角度傳感器(332)。并且，第2角度傳感器(332)測得的南北方向的數(shù)據(jù)，不僅僅指光感部分(110)的位置，而且也代表了主體部分(120)的位置，因?yàn)檎麄€(gè)跟蹤裝置的南北方向是由第二旋轉(zhuǎn)軸(142)轉(zhuǎn)動(dòng)得到。
主體部分(120)還可包括另行存儲(chǔ)太陽緯度、經(jīng)度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部(760)。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部(760)里的太陽諱度及經(jīng)度數(shù)據(jù)可按照日期及時(shí)間進(jìn)行存儲(chǔ)。陰天或雨雪天，跟蹤裝置的光感部分(110)不能正常工作時(shí)，會(huì)利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部(760)里的數(shù)據(jù)中前一天的數(shù)據(jù)或一段時(shí)間內(nèi)集光率最高的那一天的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)跟蹤裝置的光感部分(110)及主體部分(120)角度，從而避免錯(cuò)誤操作。 氣象條件良好時(shí)，利用光感差的光伏跟蹤裝置會(huì)用4個(gè)光照度傳感器跟蹤太陽，
而氣象狀況惡劣時(shí)，為了防止誤操作，則采用根據(jù)程序跟蹤太陽的方式。 主體部分(120)可用以利用有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接的監(jiān)控裝置進(jìn)行控制。監(jiān)控裝置
將監(jiān)控主體部分的狀況，例如，遇到強(qiáng)風(fēng)等突發(fā)情況時(shí)將變更為安全模式等信號(hào)傳送給主
體部分(120)。 監(jiān)控裝置通過有線、無線的方式與光伏跟蹤裝置及電池板角度調(diào)節(jié)裝置(701)連接，以監(jiān)測跟蹤裝置的主體部分(120)及光感部分(110)的狀態(tài)。利用基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方式，不僅可以對(duì)大型光伏電站中跟蹤裝置的主體部分(120)和光感部分(110)進(jìn)行監(jiān)控，而且還能迅速應(yīng)對(duì)這些裝置的誤操作或自然災(zāi)害引起的損失。 如圖8所示，整個(gè)光伏發(fā)電的跟蹤系統(tǒng)包括跟蹤裝置(810)、電池板角度調(diào)節(jié)部(820)和監(jiān)控裝置(830)。 其中，監(jiān)控裝置(830)通過網(wǎng)絡(luò)與跟蹤裝置(810)及電池板角度調(diào)節(jié)裝置(820)連接，以監(jiān)控光伏跟蹤裝置(810)和角度調(diào)節(jié)裝置(820)的狀態(tài)，并對(duì)電池板調(diào)節(jié)裝置和跟蹤裝置出現(xiàn)的故障等問題采取即時(shí)響應(yīng)。同時(shí)，光伏跟蹤裝置(810)和電池板角度調(diào)節(jié)裝置(820)的關(guān)系是跟蹤裝置(810)將跟蹤信號(hào)發(fā)送給電池板調(diào)節(jié)裝置(820)，調(diào)節(jié)裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)后，會(huì)將轉(zhuǎn)動(dòng)角度發(fā)送給跟蹤裝置比較，確定從跟蹤裝置輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與實(shí)際電池板轉(zhuǎn)動(dòng)角度一致。 如圖9所示，整個(gè)工作過程先后包括測量范圍設(shè)定階段(S910)、跟蹤時(shí)間設(shè)定階段(S920)、光照位置跟蹤階段(S930)、傾斜度數(shù)據(jù)對(duì)比階段(S940)及傾斜度數(shù)據(jù)傳送階段(S950)。 在設(shè)定測量范圍階段(S910)設(shè)定所要測量光照位置的范圍。光照位置用緯度及經(jīng)度表示，在實(shí)際應(yīng)用中，可按需要設(shè)定太陽的緯度范圍及經(jīng)度范圍等。設(shè)定測量范圍階段(S910)之前，可將光伏跟蹤裝置及電池板角度調(diào)節(jié)裝置的東西方向角度及南北方向角度初始化為O。。這對(duì)于更改當(dāng)前和前一天的測量范圍或跟蹤時(shí)間等事項(xiàng)或調(diào)整跟蹤系統(tǒng)發(fā)生的錯(cuò)誤操作很有幫助。 在跟蹤時(shí)間設(shè)定階段(S920)設(shè)定光照跟蹤時(shí)間。具體操作可以按當(dāng)前的日出及日落時(shí)間設(shè)定，必要時(shí)也可以設(shè)定更短或更長的跟蹤時(shí)間。 如果當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力達(dá)到能影響電池板角度調(diào)節(jié)裝置或光伏跟蹤裝置的驅(qū)動(dòng)，電池板會(huì)因風(fēng)力被破損。在這種情況下，監(jiān)控裝置會(huì)按如下安全模式控制整個(gè)跟蹤裝置和電池板角度調(diào)節(jié)裝置不會(huì)再根據(jù)跟蹤裝置的的南北方向及東西方向的角度調(diào)節(jié)來跟蹤光照，而是以電池板角度調(diào)節(jié)裝置的水平面為基準(zhǔn)，傳送事先設(shè)定的傾斜度數(shù)據(jù)(0° 15°以下)來調(diào)節(jié)電池板角度，以防故障或誤操作。 在太陽位置跟蹤階段(S930)，調(diào)節(jié)跟蹤裝置的南北和東西方向的角度后跟蹤太陽的位置，并生成與跟蹤到的太陽位置相對(duì)應(yīng)的跟蹤裝置傾斜度數(shù)據(jù)。跟蹤裝置在南北方向的轉(zhuǎn)動(dòng)可獲得太陽的緯度數(shù)值，而在東西方向的轉(zhuǎn)動(dòng)可獲得太陽的經(jīng)度數(shù)值。其中，東西及南北方向的轉(zhuǎn)動(dòng)分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)連接光感部分的第一旋轉(zhuǎn)軸(141)和連接主體部分的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(142)以及各自上面的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)完成。
在太陽位置跟蹤階段(S930)生成的跟蹤裝置的傾斜度數(shù)據(jù)可利用安裝于跟蹤裝置內(nèi)部的2個(gè)角度傳感器來生成。其中，角度傳感器(332)測量隨著跟蹤裝置的南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)得出的南北方向傾斜度(緯度)，角度傳感器(331)測量隨著跟蹤裝置的東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)得出的東西方向傾斜度(經(jīng)度)。 在傾斜度數(shù)據(jù)對(duì)比階段(S940)，將通過太陽位置跟蹤階段(S930)生成的傾斜度數(shù)據(jù)是否在設(shè)定的太陽位置測量范圍內(nèi)進(jìn)行對(duì)比。如果生成的傾斜度數(shù)據(jù)在太陽位置的測量范圍內(nèi)，就會(huì)執(zhí)行傾斜度數(shù)據(jù)傳送階段(S950);如果生成的傾斜度數(shù)據(jù)在太陽位置的測量范圍以外，則需要在測量范圍發(fā)定階段(S910)重新設(shè)定太陽位置的測量范圍。
在傾斜度數(shù)據(jù)傳送階段(S950)，將通過太陽位置跟蹤階段(S930))生成的傾斜度數(shù)據(jù)傳送給電池板角度調(diào)節(jié)裝置。電池板角度調(diào)節(jié)裝置根據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整。在此階段，為了確認(rèn)傾斜度數(shù)據(jù)傳送是否準(zhǔn)確完成，電池板角度調(diào)節(jié)裝置會(huì)生成相應(yīng)的傾斜度數(shù)據(jù)并傳送給跟蹤裝置。跟蹤裝置則對(duì)接收到來自電池板的傾斜度數(shù)據(jù)和傳出的跟蹤裝置傾斜度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果不一致，則重新將跟蹤裝置的傾斜度數(shù)據(jù)傳送給電池板角度調(diào)節(jié)裝置重新調(diào)整。 上述各階段(S910-S950)可利用基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)太陽能跟蹤裝置、電池板角度調(diào)節(jié)裝置的監(jiān)測完成。這樣，不僅能對(duì)光伏發(fā)電現(xiàn)場的非正常問題及時(shí)解決，并在大型發(fā)電站的即時(shí)管理方面具有很重要的實(shí)際應(yīng)用意義。 如圖10及圖ll，在太陽跟蹤裝置通過一系列過程跟蹤太陽而生成傾斜數(shù)據(jù)后，會(huì)將該數(shù)據(jù)傳送到電池板角度調(diào)節(jié)裝置，電池板角度調(diào)節(jié)裝置則根據(jù)接受到的傾斜度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電池板的角度。在每次跟蹤裝置和電池板角度調(diào)整的運(yùn)行過程中，為了確認(rèn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，需經(jīng)過多次的發(fā)送及接收過程。而每次跟蹤裝置和電池板角度調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行都會(huì)通過監(jiān)控裝置來進(jìn)行監(jiān)測及控制。 本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)的對(duì)小規(guī)模的跟蹤裝置和大規(guī)模的電池板角度調(diào)節(jié)裝置的監(jiān)控，可適用于一次驅(qū)動(dòng)即可完成對(duì)太陽的跟蹤系統(tǒng)。同時(shí)該監(jiān)控系統(tǒng)不僅在電站等現(xiàn)場，在對(duì)遠(yuǎn)離電站的即時(shí)監(jiān)控方面更具有獨(dú)有的優(yōu)勢。
權(quán)利要求
利用光感差的光伏跟蹤裝置，包括光感部分和主體部分，其特征在于光感部分結(jié)構(gòu)包括安裝在光感部分的最頂層的透光孔，安裝于透光孔的一旁，并不被透光孔干擾，始終接受完全光照的，測量光照方位角的第1光照度傳感器，安裝于透光孔的一側(cè)邊緣部分垂直下方的，不能始終完全接受光照，測量光照方位角的第2光照度傳感器，安裝于透光孔中間部分垂直下方的，可始終完全接受光照，測量光照高度角的第3光照度傳感器，安裝于透光孔另一側(cè)邊緣部分垂直下方的，不能始終完全接受光照，測量光照高度角的第4光照度傳感器，其中第1角度傳感器用于測量東西方向傾斜度(經(jīng)度)，第2角度傳感器用于測量南北方向傾斜度(緯度)；主體部分包括接收第1、第2、第3、第4光照度傳感器探測到的光照度值的輸入部，對(duì)比從輸入部傳來的光照度值后，并生成由角度傳感器測得的太陽緯度及經(jīng)度，輸出緯度及經(jīng)度跟蹤信號(hào)的信號(hào)處理部，回應(yīng)信號(hào)處理部的經(jīng)度跟蹤信號(hào)，驅(qū)動(dòng)跟蹤裝置的光感部分按東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第1發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)度跟蹤驅(qū)動(dòng)部，回應(yīng)信號(hào)處理部的緯度跟蹤信號(hào)，驅(qū)動(dòng)跟蹤裝置的光感部分按南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第2發(fā)動(dòng)機(jī)的緯度跟蹤驅(qū)動(dòng)部，傳送從信號(hào)處理部輸出的太陽緯度及經(jīng)度數(shù)據(jù)的發(fā)送部，存儲(chǔ)信號(hào)處理部的歷史緯度、經(jīng)度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部，其中，所述的光感部分能夠在東西方向-90°至+90°的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，主體部分能夠在南北方向-45°至+45°的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
2. 利用光感差的光伏跟蹤裝置及基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法，其特征在于其基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān) 控方法是通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的1) 設(shè)定太陽緯度及經(jīng)度測量范圍；2) 設(shè)定跟蹤系統(tǒng)跟蹤時(shí)間；3) 調(diào)節(jié)跟蹤裝置以跟蹤太陽光照，并生成與跟蹤到的太陽緯度及經(jīng)度相對(duì)應(yīng)的跟蹤裝 置傾斜度；4) 比較生成的傾斜度數(shù)據(jù)是否屬于已設(shè)定的太陽經(jīng)緯度范圍；5) 將傾斜度數(shù)據(jù)傳送給電池板角度調(diào)節(jié)器；6) 利用傳送的傾斜度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電池板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能跟蹤裝置及其監(jiān)控方法，具體是一種利用光感差的光伏跟蹤裝置及基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法。利用光感差的光伏跟蹤裝置，包括光感部分和主體部分，其基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法是通過設(shè)定太陽緯度及經(jīng)度測量范圍、設(shè)定跟蹤系統(tǒng)跟蹤時(shí)間、調(diào)節(jié)跟蹤裝置以跟蹤太陽光照，并生成與跟蹤到的太陽緯度及經(jīng)度相對(duì)應(yīng)的跟蹤裝置傾斜度、比較生成的傾斜度數(shù)據(jù)是否屬于已設(shè)定的太陽經(jīng)緯度范圍、將傾斜度數(shù)據(jù)傳送給電池板角度調(diào)節(jié)器、利用傳送的傾斜度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電池板的步驟來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明能夠更加精確的跟蹤光照，提高光吸收轉(zhuǎn)換效率，在大型光伏電站的離線操作應(yīng)用中更具有優(yōu)勢。
文檔編號(hào)G05D3/00GK101777856SQ20101001153
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者蓋劍剛 申請人:東營光伏太陽能有限公司