Performance Indicators for Sun-Tracking Systems: A Case Study in Spain

Current PV cells technology takes advantage mainly from beam radiation. In this context the sun-trackers are such devices for efficiency improvement. On the other hand, projected shadows between devices make mandatory to increase the distances between mounting systems. Thus, the land’s capacity for mounting PV panels can be dramatically decreased. This fact conducts us to wonder where the optimum efficient point is. First, in this paper different types of sun-tracking systems are classified according to the movement they perform (cinematic classification). Further, three real PV installations-fixed, horizontal-axis tracking and dual-axis mount tracking—located in the same geographical area in Spain (they are approximately under the same weather conditions) are analyzed. These installations have been studied in order to establish which one is the most efficient and affordable—Specific Energy Production (SEP) and Performance Ratio (PR) analysis. PVGIS solar radiation estimate tool has been used for comparing the theoretical radiation potential on each plant. The land requirements have been considered in the analysis of the Ground Cover Ratio (GCR) and the Surface Performance Ratio (SPR). Moreover, comparing three main financial indicators let us carry out a financial study: Payback Time (PBT), Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR). In the case study, final annual energetic results demonstrate that the dual-axis plant shows a relevant SEP advantage, but if we take into account the land occupied for this sort of devices we find much more profitable the horizontal-axis sun-tracking system, with a SPR value 4.24% higher than the fixed system we have studied. Its PBT is also a 22% lower than the dual-axis tracking installation.

一种适用于监控系统中弱光条件的光伏逐日系统

太阳能是当前具有代表性的绿色能源之一,固定式光伏支架由于安装方向固定,光伏面板无法始终朝向太阳,而光伏逐日系统的监控系统对于跟踪其性能和确保高效运行至关重要。因此,该文提出一种基于监控系统中可适用于弱光条件下的光伏逐日系统,采用信捷XC3 PLC承担其主要程序控制任务,利用光敏传感器收集各个方向的光强差值,通过程序计算出最佳光照角度,进而驱动电机调整为最佳照射角度,将云量和天气预报数据集成到监测系统中,以预测阳光变化并相应地辅助逐日系统运行。大幅提高光电转化率。

基于STC单片机的太阳能电池板自动追日系统

设计一种能够自动跟踪太阳方位的太阳能电池板自动追日系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统以STC单片机为核心,利用光电传感器跟踪确定太阳方位,利用计时芯片和步进电机驱动跟踪系统,使太阳能电池板与太阳入射光线保持垂直,从而提高太阳能的吸收转换效率。

新型光伏发电智能追光系统设计

以所设计的一套新型机械结构、不受天气条件限制的光伏发电智能追光系统为研究对象，依据一定温度下太阳电池板最佳匹配负载电阻输出功率与光强成线性关系的原理设计控制程序，并通过实验研究的方法对该智能追光系统进行实验测试。实际测试结果表明，所设计的光伏智能追光系统达到预期性能指标，在4～5级风力下均可稳定运行，并且晴天、阴天和多云天气也可正常运行；系统的日发电量相比固定式安装平均提高20％，对进一步指导本地光伏电站优化，提高光伏发电效率具有重要的现实意义。

双轴太阳跟踪系统运动控制规律的研究

基于太阳位置计算模型,采用矢量分析方法,通过地平坐标系、时角坐标系、跟踪坐标系间的坐标变换,建立了太阳位置与时间、跟踪系统运动与太阳运行位置间的对应关系,并建立了视日运动轨迹跟踪方式——双轴太阳跟踪系统运动控制方程。对其运动特性进行了分析,在此理论分析基础上开发了双轴太阳跟踪控制系统程序,实现了双轴太阳跟踪系统的自动跟踪。

基于仿生原理的平行三轴光线追踪技术研究

介绍一种基于向日葵仿生原理的平行三轴阳光跟踪系统,实现对阳光的跟踪。首先,根据平行三轴跟踪原理,开展系统中主要参数对系统性能的影响分析;其次,在研制相应光学传感器的基础上,建立平行三轴追踪系统的实验测试平台;最后,利用测试平台开展相关实验,验证系统的有效性和可靠性。实验结果表明系统最佳追踪精度可达0.9°。

时控法光伏发电智能追日系统的研究

为了提高太阳能的利用率,设计并制作了一套基于时控法的光伏发电智能追日系统。首先,对光伏发电智能追日系统的整体结构进行了分析和设计。然后,详细设计了该系统中的双轴跟踪机构,实现太阳能板在水平方向的360°和在垂直方向的90°自由旋转。最后,在对时控法算法研究的基础上,设计了系统控制程序,实现了智能追日系统的自动控制。通过实验测试,所设计的智能追日系统达到了预期的性能指标,对提高太阳能的利用率有重要的现实意义。

太阳能单轴跟踪系统的PLC设计

提出基于可编程逻辑控制器PLC的太阳能跟踪系统,使光伏模块能实时跟踪太阳光照,从而最大限度地获得太阳能。系统的硬件有PLC输入/输出端口的配置、信号处理单元、光敏电阻光强法比较电路和开关电源的设计;系统的软件有PLC的控制和监控程序,基于Visual Basic 6.0软件平台开发的PC机监控和数据采集程序。基于PLC的太阳能跟踪系统既适用于独立的太阳能发电设备,也适用于串、并联的大型太阳能光伏发电系统的现场总线控制。

一种太阳方位跟踪器控制系统的设计

通过分析太阳运行规律,设计了太阳位置传感器.采用两级传感器方式,实时检测太阳方位.利用简单光敏电阻和SPCE061A单片机设计了一种多方向太阳能收集控制系统,实现了大范围高精度地跟踪太阳.经试验,系统的高度角和方位角跟踪范围在0～180°和0～270°,跟踪精度达到1°.

基于PLC的追日控制系统设计与效率分析

提出一种经济型太阳能光伏发电追日跟踪系统的设计,设计了"日出启动"及"日落夜返"的新控制模式,并将实测发电数据与固定式发电系统进行对比分析,为大型光伏发电企业采用此系统提供了可行性依据。经运行验证,系统运行稳定可靠,安全经济,控制灵活,设计的新控制模式可提高太阳能光伏发电新能源企业的生产效益。

基于经纬度计算的太阳自动跟踪系统

介绍一种基于经纬度计算的太阳跟踪光伏发电控制器的设计与实现。这种新型控制器通过驱动2个直流电机实现光伏电池在水平、竖直2个方向同时自动地跟踪太阳,使其平面时刻与太阳光保持垂直,最大限度地接收太阳光。在实现自动跟踪的过程中,为克服传统光线跟踪带来的动态响应慢、稳态振荡,以及在环境突变条件下出现的跟踪错误等缺点,提出一种基于编码器和经纬度计算的跟踪方法。实验结果表明,这种跟踪技术可以提高光伏电池发电效率30%左右。

太阳能槽式聚光反射镜自动跟踪装置

在分析太阳运行规律的基础上,提出一种太阳跟踪的新方案。描述了槽式聚光反射镜自动跟踪装置的机械结构及跟踪控制的原理、方法,给出具体应用实例。槽式聚光装置的应用前景十分广泛,可用于太阳能制冷、供暖、海水淡化等各种生产、生活领域。

太阳方位自动跟踪系统研究

针对传统太阳方位自动跟踪系统结构复杂、跟踪精度较低和跟踪时间较长等缺点,采用了一种新型太阳方位自动跟踪系统。该新型太阳方位自动跟踪系统包括太阳方位初步跟踪系统和太阳方位精确跟踪系统两部分。其中,太阳方位初步跟踪系统根据数据采集器计算实时的太阳方位,再运用控制器驱动电机跟踪太阳方位;太阳方位精确跟踪系统根据光照测量装置搜寻实时的太阳方位,再运用控制器驱动电机跟踪太阳方位。新型太阳方位自动跟踪系统能够快速、高精度地搜寻太阳方位,从而提高了光伏发电厂的太阳能利用效率。

塔式太阳能电站中定日镜集群的追日控制

针对近地定日镜是塔式太阳能热发电系统中关键部件。现有的控制方案很难适应大规模定日镜集群的高精度追日跟踪控制需求。根据定日镜的运动机理建立了其非线性的运动模型,基于精确的太阳轨迹计算,提出了基于太阳光参照系统的定日镜运动轨迹的采集,进一步利用非线性优化获得运动轨迹的最佳拟合,以实现定日镜运动方程模型参数的在线校正,克服由于定日镜存在制造、安装上的离散性,定日镜转动机构的磨损、环境和季节的变化引起的追日跟踪精度的漂移问题,以达到定日镜精确追日跟踪控制和预期的聚光集热效率,理论仿真计算验证了方法的有效性。

嵌入式太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计

以ARM7处理器(AT91SAM7S64)为主控芯片的嵌入式光伏MPPT控制方案,由太阳跟踪器和二维平面支架控制器组成。该系统的太阳跟踪器通过提取GPS数据,计算出太阳高度及方位角度后,再通过PWM调速方式驱动电机,以对二维平面支架进行适当调整,从而实现对太阳的自动跟踪,实验结果说明该控制器能有效地提高太阳能的利用率。

万向节式太阳跟踪方法及跟踪装置

为了提高光伏发电系统的太阳方位跟踪精度,降低太阳方位跟踪装置的制造成本,提出了一种新的太阳跟踪方法及跟踪装置。该方法通过将太阳方位角及高度角的参数进行换算,得到与之对应的两个驱动转角参数,根据这新的参数驱动太阳能电池板进行万向节式的运动以跟踪太阳。新设计的跟踪装置包括太阳方位监测模块、参数计算模块、驱动装置、自方位误差测定模块以及反馈控制模块,能及时采集太阳方位参数进行换算,并且能够根据太阳能电池板方位误差修正实时联动的频率与步幅。新型太阳方位跟踪装置跟踪精度高,跟踪时间间隔小,结构简单且造价低。

基于PLC的太阳能跟踪控制系统的设计

提出了基于可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)的太阳能跟踪系统,使光伏模块能实时跟踪太阳光照,从而获得最大的太阳能。系统设计包括硬件部分和软件部分,硬件有PLC输入输出端口的硬件配置,信号处理单元,光敏电阻光强法比较电路以及开关电源的设计;软件有PLC的控制和监控程序,以及基于Visual Basic 6.0软件平台开发的PC机监控和数据采集程序。基于PLC的太阳能跟踪系统能用于独立的太阳能发电设备,也能应用于串并联的大型光伏发电系统的现场总线控制,因此,具有良好的应用前景。

基于UKF滤波模糊PID控制的太阳跟踪系统

太阳跟踪系统是一个复杂的非线性系统,为了提高太阳跟踪系统的跟踪性能和稳态精度,针对其结构参数变化大、易受到噪声和干扰影响的特点,提出了一套基于UKF滤波的模糊PID控制器。该模糊控制器是将传统的PID控制算法与模糊控制算法相结合,采用UKF滤波算法去除干扰和噪声对系统的影响。由Matlab仿真结果表明,此跟踪系统相比传统的跟踪系统具有良好的动态和稳态性能,鲁棒性增强,跟踪性能显著提高。

基于单片机的太阳自动跟踪系统的研究

为了提高太阳光伏发电系统的转换效率,对太阳进行自动跟踪是很有必要的。设计一种基于AT89C51单片机的太阳自动跟踪系统。采用程序控制,利用光学传感器对太阳能板做自动定位和误差校正,而通过单片机控制步进电机来实现系统。理论分析和设计结果表明,系统实现了对太阳的自动跟踪,能大大提高太阳能的利用率。该系统价格低廉、性能可靠,具有较高的实用价值。

太阳辐射监测仪跟踪引导系统的设计

为了在地面测试星载太阳辐射监测仪在轨对日跟踪性能,设计了太阳辐射监测仪跟踪引导系统。研究了太阳方位矢量在太阳辐射监测仪本体坐标系中的角度变化,通过坐标转化计算出其变化量及变化趋势,在此基础上提出了两轴联动二维度的引导方法。基于太阳敏感器工作原理,构建了跟踪引导模型,并给出了跟踪精度要求。最后利用跟踪引导机构和电控系统组成的跟踪引导系统引导太阳辐射监测仪进行了跟踪实验。实验结果表明:太阳辐射监测仪跟踪过程无断点,俯仰方向连续跟踪夹角小于0.07°,偏航方向小于0.04°,合成跟踪精度优于0.09°。该系统能够连续稳定引导太阳辐射监测仪进行跟踪测量,且满足太阳辐射监测仪在轨跟踪精度要求。