专利名称：操作太阳能跟踪装置的方法
技术领域：
本发明的实施例属于可再生能源领域，具体地讲，涉及操作太阳能跟踪装置的方法。
背景技术：
在太阳能行业中，交流电(AC)电源到跟踪器控制器的接线可能存在问题并且成本较高。随着跟踪器块变得更小，由于需要增加接线和开关装置密度，此问题可能更加严重。用于太阳能跟踪器的更简单的和成本更低的电源可能采用将太阳能电源安装在跟踪器自身上的形式。在现今已有以该方式提供动力的跟踪器可用，然而，它们似乎在恶劣天气下都缺乏将有效载荷返回到装载位置的解决方案。通常可通过添加控制器的备用电池而解决此问题。然而，将电池和充电控制器添加到每个电机(例如，用于每个跟踪器或用于一组跟 踪器)可能成本较高并且可能降低可靠性。
图I根据本发明的实施例示出了表现采用操作太阳能跟踪装置方法的操作的流程图。图2A根据本发明的实施例示出了太阳能跟踪装置的框图。图2B根据本发明的实施例示出了从第一位置X移动到第二位置Y的太阳能跟踪
>J-U ρ α装直。图2C根据本发明的实施例示出了从第一位置X移动到第二位置Y的太阳能跟踪
>J-U ρ α装直。图3根据本发明的实施例示出了被构造为执行操作太阳能跟踪装置的方法的计算机系统的实例的框图。
具体实施例方式操作太阳能跟踪装置的方法在本文中有所描述。在以下的描述中，示出了许多具体细节(例如，跟踪器的取向的具体方法)以提供对本发明的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是在没有这些具体细节的情况下可实施本发明的实施例。在其他例子中，没有详细地描述诸如日照数据收集的熟知的数据收集技术以避免不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的实例并且未必按比例绘制。本文公开了操作太阳能跟踪装置的方法。在一个实施例中，方法包括确定将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小功率电平和最小能量。估计了连接到太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。在当(a)由可用辐射提供的功率电平下降到少于移动太阳能跟踪装置所需的最小功率电平或(b)源自可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置。本文还公开了太阳能跟踪装置。在一个实施例中，装置包括太阳能跟踪装置和连接到太阳能跟踪装置的模块。该模块被构造为执行一种方法，该方法包括确定将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小功率电平或最小能量。该方法还包括估计连接到太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。该方法还包括在当(a)由可用辐射提供的功率电平下降到少于移动太阳能跟踪装置所需的最小功率电平或(b)源自可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置。本文还公开了具有存储于其上的指令的机器可存取存储介质，所述指令使得数据处理系统执行操作太阳能跟踪装置的方法。在一个实施例中，机器可存取存储介质具有存储于其上并且使得数据处理系统执行包括确定将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小功率电平或最小能量的方法的指令。估计了连接到太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。在当(a)由可用辐射提供的功率电平下降到少于移动太阳能跟踪装置·所需的最小功率电平或(b)源自可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置。根据本发明的一个实施例，太阳能动力的跟踪系统在结构中提供了天气预测，以适于避免当直流(DC)电源不可用时太阳能模块可能保持定位在非装载位置的情况。在一个实施例中，此类天气预测结构的操作包括配置具有在给定的时间确定时间因素以从实时的当前位置装载太阳能阵列的能力的控制器。在一个具体实施例中，提供了结合关于移动支撑的跟踪器装置的电机和机构的信息的天气预测信息，该控制器可用于估计用于装载系统(例如，将受支撑的太阳能模块定向在安全位置)所需的电量或能量。通过天气预测，该控制器可用于估计在不久的将来有多少电力或能量可得自太阳能资源(例如，估计在白天有多少日照量将可得自太阳能辐射)。在一个实施例中，基于上述因素，该控制器用于确定装载太阳能模块的需要以防止当太阳能资源消失时(例如，在夜幕降临时)不装载系统的情况。在一个实施例中，此结构减少了或消除了对用于太阳能供能的太阳能跟踪器的电池和充电控制器的需要。在一个实施例中，在需要被装载在安全位置之前，并且在板上可生成足够的电力以到达所装载位置时，将太阳能模块定位在安全位置。在本发明的一个方面，提供了用于操作太阳能跟踪装置的方法。图I根据本发明的实施例示出了表现采用操作太阳能跟踪装置方法的操作的流程图100。参见流程图100的操作102，操作太阳能跟踪装置的方法包括确定将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小功率电平或最小能量。参见流程图100的操作104，操作太阳能跟踪装置的方法还包括估计连接到太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。根据本发明的实施例，该太阳能跟踪装置支承一个或多个聚光太阳能电池的模块，并且该太阳能资源包括也连接到该太阳能跟踪装置的一个或多个非聚光太阳能电池。虽然，在可供选择的实施例中，太阳能资源包括一个或多个聚光太阳能电池，但是该太阳能跟踪装置仅支承聚光型太阳能电池。在一个实施例中，第二位置是装载位置。在一个实施例中，所述估计包括使用天气预测技术。在一个实施例中，天气预测传送至连接到太阳能跟踪装置的接收器。在一个具体的实施例中，天气预测使用网状网络传送。参见流程图100的操作106，操作太阳能跟踪装置的方法还包括在(a)得自可用辐射的电力或(b)源自可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小电量或能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置。应当理解对于备用情况，诸如电池的备用电源仍可包括在跟踪装置中。同样，在一个实施例中，太阳能跟踪装置连接到辅助电源模块。然而，并非全部都是如此，某些结构可能无法供应与备用电源相关的额外空间。同样，在可供选择的实施例中，太阳能跟踪装置未配备辅助电源模块。如上所述，在实施例中，天气预测使用网状网络传送。在一个实施例中，提供了用于太阳能跟踪装置的无线网状网络的装置。这些实施例提供了从主机到太阳能跟踪控制器的双向通信，其使得控制和状态信息在主机和太阳能跟踪控制器之间交换。该双向通信可使得来自位于多个太阳能跟踪控制器中的致动器、传感器和算法的状态信息对于在单一主 机处的系统操作员可用。另外，该双向通信可从该同一主机向操作员提供对太阳能跟踪装置的功能控制。本发明的实施例可提供分布式网络系统，其允许监控和分析来自多个跟踪控制器的状态，还允许将位点具体信息(例如，日期和时间)传播到多个跟踪控制器的全部或一些。在包括网状网络的实施例中，所示的位点将适合使用无线网状通信网络。该位点可包含不止一个太阳能跟踪装置。跟踪装置可包括致动器、传感器、机构和计算装置。跟踪装置可用于使跟踪有效载荷相对于太阳(从而相对于自太阳入射的电磁辐射)取向。在包括网状网络的另一个实施例中，太阳能跟踪装置包括其上安装的跟踪控制器。跟踪控制器基于诸如日期、时间、纬度和经度的变量负责计算太阳的位置和跟踪有效载荷的所需取向。基于这些计算结果，跟踪控制器可控制跟踪装置的致动器(为了该任务可能使用跟踪装置的传感器)。在该实施例中，该跟踪有效载荷被示为太阳能面板的阵列。在包括网状网络的另一个实施例中，有数据通信通道可用。例如，主机通过通信信道与主机网关连通。主机网关继而与网络管理器连通。最终，网络管理器通过无线网状通信网络与跟踪控制器通信。在该实施例中，基站容纳了主机网关和网络管理器两者。无线网状网络在允许那些跟踪控制器在物理上位于靠近跟踪装置的同时，可允许从方便的(可能是远程的)位置操作和监控跟踪控制器。例如，跟踪控制器可直接安装到跟踪装置的结构的某些部分上。在一个实施例中，跟踪控制器可通过无线网状通信网络与主机通信。在本实施例中使用的无线网络频率范围在特高频(UHF)带内，优选902-928兆赫和/或2. 4千兆赫射频(RF)。本发明的其他实施例可使用其他RF范围，例如，在甚高频(VHF)带或超高频(SHF)带内。在该实施例中的无线网状通信网络使用调制技术以使系统更耐受射频干扰(RFI)。在实施例中，该技术为直接序列扩频(DSSS)技术，但是在其他实施例中，可能为相似技术，例如，跳频扩频(FHSS)技术。跟踪控制器和网络管理器可将介质用于大范围的RF收发器(能在户外高达一英里处通信)以允许形成无线网状通信网络。主机网关可通过一些通信信道又与主机通信。例如，可使用WAN、LAN、因特网、卫星、串行总线或其他适合的通信技术或此类技术的组合而实现所述的通信信道。异乎寻常的是(例如)在小型的太阳能发电站中，主机网关插接到主机上可用的通信总线(例如，USB或PCI)中。在大型的太阳能发电站中，可能通过无线LAN技术，例如，802. 11 g、无线个域网、WiMax或移动电话标准(例如，3G)将主机网关连接到主机。这可使得主机网关的位置在一定程度上是灵活的，唯一的限制是网络管理器(包括在本实施例中的基站中)必须在至少一个跟踪控制器的无线电接收范围内。主机网关可从跟踪控制器收集信息并且当需要时或以某种间隔，优选以分批形式将此信息传输到主机。主机网关还可确定未经请求的通信是否为必要的，并且可基于由网络管理器或跟踪控制器检测的某些事件引发与主机的通信。例如，网络管理器可检测某些需要及时关注的系统网络问题，或跟踪控制器可使用跟踪装置检测需要及时关注的某些问题。在这些实例中，主机网关可异步引发与主机的通信，并且这些通信可产生对主机的任意操作，例如，维护人员的数据库输入或邮件/页面。最终，主机网关从主机收集控制信息并且在最高级别控制通过无线网状通信网络到跟踪控制器的传输。在本发明的另一个方面，描述了太阳能跟踪装置。图2A根据本发明的实施例示出了太阳能跟踪装置的框图。图2B根据本发明的实施例示出了从第一位置X移动到第二位置Y的太阳能跟踪装置。同样，图2C根据本发明的实施例示出了从第一位置X移动到第二 位置Y的太阳能跟踪装置。 参见图2A，装置200包括太阳能跟踪装置202和连接到太阳能跟踪装置202的模块204。模块204被构造为执行方法。该方法包括确定将太阳能跟踪装置202从第一位置移动到第二位置所需的最小能量206。该方法还包括估计连接到太阳能跟踪装置202的太阳能资源208的可用辐射。该方法还包括在源自太阳能资源208的可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置202从第一位置移动到第二位置所需的最小能量206时的时间点之前，将太阳能跟踪装置202从第一位置移动到第二位置。在一个实施例中，所述估计包括使用天气预测技术。在一个实施例中，装置200还包括连接到太阳能跟踪装置202的接收器210。天气预测传送至接收器210。在具体的实施例中，天气预测使用网状网络传送，如上所述。在一个实施例中，装置200还包括连接到太阳能跟踪装置202的辅助性电源模块212。然而，在可供选择的实施例中，太阳能跟踪装置202未配备辅助电源模块。在一个实施例中，装置200还包括聚光太阳能电池214的一个或多个模块，并且太阳能跟踪装置202支承聚光太阳能电池214的一个或多个模块。在一个实施例中，一个或多个非聚光太阳能电池216连接到太阳能跟踪装置202，并且太阳能资源208包括一个或多个非聚光太阳能电池216。根据本发明的一个实施例，第二位置是装载位置。例如，参见图2B，确定了将太阳能跟踪装置202B从第一位置X移动到第二位置(装载位置)Y所需的最小能量。估计了连接到太阳能跟踪装置202B的太阳能资源的可用辐射。在源自太阳能资源的可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置202B从第一位置X移动到第二位置Y所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置202B从第一位置X移动到第二位置Y。在另一个实例中，参见图2C，确定了将太阳能跟踪装置202C从第一位置X移动到第二位置(装载位置)Y所需的最小能量。估计了连接到太阳能跟踪装置202C的太阳能资源的可用辐射。在源自太阳能资源的可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置202C从第一位置X移动到第二位置Y所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置202C从第一位置X移动到第二位置Y。在本发明的一个方面，将本发明的实施例作为计算机程序产品或软件产品提供，其包括具有存储于其上并且用于计算机系统(或其他电子装置)编程以根据本发明的实施例执行进程和方法的指令的机器可读取介质。机器可读取介质可包括以机器(例如，计算机)可读取形式存储或传输信息的任何机构。例如，在一个实施例中，机器可读取(例如，计算机可读取)介质包括机器(例如，计算机)可读取存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存储器(“RAM”)、磁盘存储介质或光存储介质、闪速存储器等)。图3以计算机系统300的形式示出了机器的图示法，在该计算机系统内，执行用于使机器执行本文所述的任何一种或多种方法的一套指令。例如，根据本发明的实施例，图3示出了被构造为执行操作太阳能跟踪装置的方法的计算机系统的实例的框图。在可供选择的实施例中，机器在局域网(LAN)、内联网、外联网或英特网中连接(例如，网络连接)到其他机器。在一个实施例中，机器作为服务器或客户端在客户端-服务器网络环境中运行，或作为对等机在对等(或分布式)网络环境中运行。在实施例中，所述机器为个人计算机(PC)、平板计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、Web装置、服务器、网络路由器、交换机或桥接器，或能够执行规定该机器所采取的操作的一套指令(连续的或以其他方式)的任何机器。另外，虽然仅示出了单一机器，但是还将采用术语“机器”以包括任意集合的机器(例如，计算机或处理器)，所述机器单独地或共同地执行一套(或多套)指令以执行本文所述的任意一种或多种方法。 计算机系统300的实例包括处理器302、主存储器304(例如，只读存储器(“ROM”)、闪速存储器、动态随机存储器(DRAM)，例如，同步DRAM(SDRAM)等)、静态存储器306 (例如，闪速存储器、静态随机存储器(SRAM)等)以及辅助存储器318 (例如，数据存储装置)，其通过总线330通信。在一个实施例中，使用了数据处理系统。处理器302代表了一个或多个通用的处理装置，例如，微处理器、中央处理单元等。更具体地讲，在一个实施例中，处理器302是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、执行其他指令集的处理器或执行指令集组合的处理器。在一个实施例中，处理器302为一个或多个专用的处理装置，例如，特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理器302执行处理逻辑326以进行本文所述的操作。在一个实施例中，计算机系统300还包括网络接口装置308。在一个实施例中，计算机系统300还包括视频显示单元310 (例如，液晶显示器(IXD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置312 (例如，键盘)、光标控制装置314 (例如，鼠标)以及信号发生装置316(例如，扬声器)。在一个实施例中，辅助存储器318包括机器可存取存储介质(或更具体地讲，计算机可读取存储介质)331，该机器可存取存储介质上存储有一套或多套体现任意一种或多种本文所述的方法或功能(例如，管理自光电系统的输出可变性的方法)的指令(例如，软件322)。在实施例中，软件322在由计算机系统300执行期间完全地或至少部分地存在于主存储器304或处理器302中，该主存储器304和处理器302还构成机器可读取存储介质。在一个实施例中，经由网络接口装置308通过网络320进一步传输或接收软件322。虽然在实施例中该机器可存取存储介质331被示为单一介质，但是将采用术语“机器可读取存储介质”以包括存储一套或多套指令的单一介质或多种介质(例如，集中的或分散的数据库，或相关的高速缓存和服务器)。还采用术语“机器可读取存储介质”以包括能够存储或编码由机器执行的一套指令的任意介质，该组指令使得机器执行本发明实施例的任意一种或多种方法。相应地采用术语“机器可读取存储介质”以包括(但不限于)固态存储器和光学及磁性介质。根据本发明的实施例，机器可存取存储介质具有存储于其上并且使得数据处理系统执行操作太阳能跟踪装置的方法的指令。该方法包括确定将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量。该方法还包括估计连接到太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。该方法还包括在源自可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置。在一个实施例中，第二位置是装载位置。在一个实施例中，所述估计包括使用天气预测技术。在一个具体实施例中，天气预测传送至连接到太阳能跟踪装置的接收器。在一个具体的实施例中，天气预测使用网状网络传送。在一个实施例中，太阳能跟踪装置连接到辅助电源模块。在一个实施例中，太阳能跟踪装置未配备辅助电源模块。在一个实施例中，该太阳能跟踪装置支承一个或多个聚光太阳能电池的模块，并且该太阳能资源包括也连接到该太阳能跟踪装置的一个或多个非聚光太阳能电池。 应当理解，在本发明的一些实施例中，在聚光型太阳能电池由跟踪装置支承的情况下，一些上述结构可能不会立即直接实现。例如，基于聚光型太阳能电池的放大特性，聚光电池在返回到(例如)装载状态时可切断其自身与日照的接触。即，与更常规的太阳能电池相反，当电池进一步取向并且更远离太阳直射角时的“衰减”效应对于聚光型太阳能电池可能更明显。同样，根据本发明的实施例，将传统DC模块附加到聚光太阳能电池的模块以实现本发明的一个或多个实施例。在一个实施例中，将晶体光电(PV)面板或薄膜面板添加或附加到聚光太阳能电池的模块上以减少可妨碍本发明某些实施例的衰减效应。因而，公开了操作太阳能跟踪装置的方法。根据本发明的实施例，一种方法包括确定将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量。该方法还包括估计连接到太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。该方法还包括在源自可用辐射的能量少于将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量时的时间点之前，将太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置。在一个实施例中，第二位置是装载位置。在一个实施例中，所述估计包括使用天气预测技术。在一个实施例中，该太阳能跟踪装置支承一个或多个聚光太阳能电池的模块，并且该太阳能资源包括也连接到该太阳能跟踪装置的一个或多个非聚光太阳能电池。
权利要求
1.一种操作太阳能跟踪装置的方法，所述方法包括 确定将所述太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小电量或能量； 估计连接到所述太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射；以及在源自所述可用辐射的电力或能量少于将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置所需的最小电量或能量时的时间点之前，将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述第二位置是装载位置。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述估计包括使用天气预测技术。
4.根据权利要求3所述的方法，其中天气预测传送至连接到所述太阳能跟踪装置的接收器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述天气预测使用网状网络传送。
6.根据权利要求I所述的方法，其中所述太阳能跟踪装置连接到辅助电源模块。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述太阳能跟踪装置未配备辅助电源模块。
8.根据权利要求I所述的方法，其中所述太阳能跟踪装置支承聚光太阳能电池的一个或多个模块，并且其中所述太阳能资源包括同样连接到所述太阳能跟踪装置的一个或多个非聚光太阳能电池。
9.一种装置，包括 太阳能跟踪装置；以及 连接到所述太阳能跟踪装置的模块，所述模块被构造用于执行一种方法，所述方法包括 确定将所述太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小电量或能量； 估计连接到所述太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射；以及在源自所述可用辐射的电力或能量少于将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置所需的最小电量或能量时的时间点之前，将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第二位置是装载位置。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述估计包括使用天气预测技术。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括 连接到所述太阳能跟踪装置的接收器，其中天气预测传送至所述接收器。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述天气预测使用网状网络传送。
14.根据权利要求9所述的装置，还包括 连接到所述太阳能跟踪装置的辅助电源模块。
15.根据权利要求9所述的装置，其中所述太阳能跟踪装置未配备辅助电源模块。
16.根据权利要求9所述的装置，还包括 聚光太阳能电池的一个或多个模块，其中所述太阳能跟踪装置支承聚光太阳能电池的所述一个或多个模块；以及 连接到所述太阳能跟踪装置的一个或多个非聚光太阳能电池，其中所述太阳能资源包括所述一个或多个非聚光太阳能电池。
17.一种具有存储于其上并且使得数据处理系统执行操作太阳能跟踪装置的方法的指令的机器可存取存储介质，所述方法包括 确定将所述太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小电量或能量； 估计连接到所述太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射；以及在源自所述可用辐射的电力或能量少于将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置所需的最小电量或能量时的时间点之前，将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置。
18.根据权利要求17所述的机器可存取存储介质，其中所述第二位置是装载位置。
19.根据权利要求17所述的机器可存取存储介质，其中所述估计包括使用天气预测技术。
20.根据权利要求19所述的机器可存取存储介质，其中天气预测传送至连接到所述太阳能跟踪装置的接收器。
21.根据权利要求20所述的机器可存取存储介质，其中所述天气预测使用网状网络传送。
22.根据权利要求17所述的机器可存取存储介质，其中所述太阳能跟踪装置与辅助电源模块连接。
23.根据权利要求17所述的机器可存取存储介质，其中所述太阳能跟踪装置未配备辅助电源模块。
24.根据权利要求17所述的机器可存取存储介质，其中所述太阳能跟踪装置支承聚光太阳能电池的一个或多个模块，并且其中所述太阳能资源包括同样连接到所述太阳能跟踪装置的一个或多个非聚光太阳能电池。
全文摘要
本发明描述了操作太阳能跟踪装置的方法。例如，一种方法包括确定将所述太阳能跟踪装置从第一位置移动到第二位置所需的最小能量。估计了连接到所述太阳能跟踪装置的太阳能资源的可用辐射。在源自所述可用辐射的能量少于将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置所需的最小能量时的时间点之前，将所述太阳能跟踪装置从所述第一位置移动到所述第二位置。
文档编号F24J2/40GK102933919SQ201180028655
公开日2013年2月13日 申请日期2011年5月19日 优先权日2010年6月9日
发明者史蒂文·M·克拉夫特 申请人:太阳能公司