光伏产业化跟踪系统与驱动方案的比较分析

赵建阳，宋 凯，刘 欢，陈志明,付 蕾，卢继霞，贾瑞清

（中国矿业大学（北京） 机电与信息工程学院，北京 100083）

0 引言

在空气污染日益严重的今天，对新能源的开发利用日显重要。对太阳能的研究利用成为人们的热点，提高发电效率是核心问题。提高效率有二点，一是太阳能电池板光电转换效率，目前单晶硅电池实验室光电转换效率最高达24.7%，多晶硅电池转换效率也达到20.3%[1]；二是设计光伏跟踪系统，不同的跟踪方式发电效率差异明显。

本文对现有的光伏跟踪方式与驱动控制方法进行研究，从经济性与可行性角度，为光伏产业化过程中跟踪系统的选择提供参考。

1 太阳时角与方位角

1.1 时角坐标系

以天赤道为基本圈，北天极为基本点，天赤道和子午圈在南点附近交点为原点的坐标系称为时角坐标系，如图1 所示。通过北天极和太阳做一个大圈，叫做时圈，时圈交天赤道于T 点，从原点Q 沿天赤道顺时针方向计量，弧QT 为时角t，弧XT 叫做赤纬δ[2]。

图1 时角坐标系Fig.1 The equatorial coordinate system

1.2 太阳角概念

如图2 所示，给出如下定义：定义指向太阳的向量s→与天体Z 之间的夹角为天体角，用θ 表示；定义向量s→与地平面的夹角为太阳高度角，用h 表示；定义向量s→在地面上的投影与南北方向线之间的夹角为太阳方位角，用γ 表示。

图2 太阳角定义Fig.2 The define of sun angle

用ω 表示太阳的时角，定义为：在正午时ω=0，没间隔一小时增加15°，上午为正，下午为负。计算太阳高度角的表达式为：

sinh=sinφsinδ+cosφcosδcosω

式中：φ—地理纬度；δ—太阳赤纬角；ω—太阳时角。正午时太阳时角ω=0，在南回归线内，可计算出此时太阳高度角h=90°。……