专利名称：一种跟踪太阳光能的方法
技术领域：
本发明属于新能源，太阳能利用、开发技术领域，特别涉及太阳能光电转换，光伏特性效应跟踪的一种方法。
背景技术：
目前国内对太阳能的利用开发，主要有二个方面一是太阳能的光热转换，二是太阳能的光电转换。前者的利用开发相对比较成功，对后者来说，要解决的问题就比较多，其中主要一点就是如何提高光电转换效率。影响光电转换效率的因素很多，有光电转换材料的问题，有加工过程中工艺技术问题，还有如何运用及使用方法的问题。在国内光电转换， 光伏发电方面普遍存在有二种方法一种是直接利用自然能源的方法，将太阳能光电板朝一定方位、角度、固定后，就不再做调整了，任其发电。这种方法光电转换效率最低，每天有效光照发电时间约二小时，其余时间都因光照角度偏离过大，而失去发电能力。其次、就是在东、南、西三个方位，分别布置有太阳能光电板，无论什么时候，总有一个面的光电板，是受阳光的相对正面照射，而另二个面的光电板就失去了发电作用。对于太阳光能的利用，总会涉及角度问题，无论是光热还是光电的转换，都与阳光照射转换器件的角度有关，这是因为被照物体与阳光，成90度(直角)时，受光面积最大，而此时无论角度变大或缩小，都会减少有效光照面积。光电转换效率高低，是在同一个光源、同样的光照距离，同样的有效光照面积下得出的结论。当被照物与阳光照射偏离90度(直角)位时，受光面积的减少使得吸收光功率的能量下降，进而导致光电转换效率不高。为此在现有条件下，如何运用现有的光电转换器材，去有效地跟踪保持与阳光照射角度，以达到最大的光照面积，而吸收获取足够的光功率，来保证和提高光电转换效率，是致关重要的因素。尤其是光电转换、光伏效应的利用更为明显。以太阳能光电板来说，阳光正面照射时，光伏效应特好，光电池板端电压很高，当阳光侧面照射时，光伏效应很差，负载能力大大降低，光电池端电压也降低。为此， 要想提高光电转换效率，跟踪光源方向，获取跟踪样本成为首要问题。目前，传统的跟踪取样方法，主要有光电感应头，红外感应跟踪等，当然不外乎还有其它的传感方式。在运用及使用过程中，多数是采用一个传感器，单方面寻找跟踪太阳光，或是用二个传感器，一个跟踪方向、另一个跟踪阳光的仰角度，用二个电机分别驱动，主动寻找跟踪阳光的方向及仰角度。这种方法起到了一定的作用，但是还存在一些不足。如多云天气、阳光瞬间被云层遮挡，几分钟后又出了云层，风吹树枝叶的晃动，使阳光时隐时现，这种情况的出现，就会使跟踪探头忙个不停，同时控制着执行电路，使发电系统光电池板也不停地跟随转动。就太阳能发电系统而言，自然能源的利用，本身就具有相当的不稳定性，加上这种短暂的阳光变化， 而带来过于灵敏的频繁跟踪，反到使得整个发电系统工作稳定性变的很差。从而光电转换效率大为降低。如何在现有技术条件下，将有限的光照发电时间充分利用，除了在其它方面要有所突破以外，在如何运用、使用光电转换传感器的方法上，能有所改进或突破，对提高太阳能光电转换效率都是大为有利的。
发明内容
本发明目 的是为了加快人类对太阳能开发利用步伐，对提高太阳能光电转换效率，就实际应用中，如何提高太阳能光电板使用效率，开扩太阳能光电板的使用功能，解决如何跟踪太阳光能，及跟踪的有效性和可靠性，实现节能、环保之目的。为了实现上述发明目的，本案公开一种跟踪太阳光能的方法，它适用于需要对太阳光能进行跟踪取样的，各种光电转换设备及装置，其特征是采用多块太阳能光电池板， 按照地球围绕太阳公转及自转的，固定轨道与太阳光照方向、角度，在轨道运行途中的各个时间段，所对应的位置上，将多块太阳能电池板，预先设计、布局、安装于地面某处，待每天早晨太阳升起的时候，正是这多块太阳能电池板，接受阳光照射的开始，随时间的推移，地球公转及自转的延续，阳光依次照射这多块太阳能电池板的过程，就是地球围绕太阳公转及自转轨道运行的过程，也是多块太阳能电池板，按时间推移被依次照射的过程。进一步细化分析所述采用多块太阳能电池板构成的传感器或传感装置，指的是至少三块或五块太阳能电池板构成的传感器或传感装置，分别按照东、南、西三个方位，或者是东、东南、正南、 西南、西、五个方位，布置安装于地面的某个位置上，每块电池板分别朝向上述设定的五个方位，各选其位的方向，保持45度至55度的仰角。当然，要想获得更平稳的光照角度变化， 形成的过渡电压，可以增加太阳能光电板块数，以获得更加细分的电压量级。本案以采用五个方位的，五个传感器进行被动式的跟踪为例，这样从外形上看，这五个传感器构成了一个半圆形的受光面，从每天早晨7点开始，阳光照射到东面方位的传感器，按照地球公转及自转的速度，大约每隔2小时光照角度，完全偏离第一个传感器，依次类推2小时以后，光照角度又会偏离东南方位的传感器，转向第三个传感器。照这样计算，半圆形受光面上的五个传感器，每天受光照的总时间有10个小时，从上午7点开始到下午5点为止。在光照角度偏转移位的过程中，每邻近的两个传感器，会有一个相互覆盖的时间段，由于这个时间段的存在，会使得光照偏离的过程显得十分平稳。由于地球围绕太阳公转及自转的轨道是固定的， 地球的公转及自转的速度也是不变的，为此，我们完全可以将阳光依次照射，每个传感器时的光电信号，传递给控制系统，用以实现太阳能光伏发电系统，跟踪阳光的需要。地球绕太阳公转及自转的过程，就是阳光依次照射每个传感器的过程。说明书附1、一种跟踪太阳光能的方法示意图。
具体实施例方式为进一步了解一种跟踪太阳光能的方法，现结合
如下本发明一种跟踪太阳光能的方法，它可以由多个传感器或传感装置组成，本案采用五块太阳能光电板以作传感器为例。太阳能光电板分别标号，按预先设计布置的方位，东1、东南2、南3、西南4、西 5，构成半圆形受光轨道地面架。每天早晨太阳从东方升起的时候，最先照到的太阳能光电板是东1，约两小时后光照中心位置转移到东南2，再过两小时转移到南3，再过两小时转移到西南4，最后两小时转移到西5的方位。在地球轨道转动之时，每相邻的两块光电板，受光照射转移时会有一个相互覆盖区，过渡电压波动不大。综上所述，假设每天早晨7点钟，阳光以90度角照射东1太阳能光电板，按照每隔两小时， 光照中心转移至下一块太阳能光电板计算，五块太阳能光电板从7点到17点，每天有10小时的光照时间，再加上早晨6点和下午18点，太阳光照覆盖的两小时，总光照时间达12小时。通过这种按地球运转轨道，而布设的传感器受光方法，可以及时发出跟踪信号， 让太阳能光伏电站系统，随时同步跟踪阳光方向，延长了有效光照时间，提高了光电转换效率，增加了发电量。
权利要求
1. 一种跟踪太阳光能的方法，其特征是采用多块太阳能光电池板，按照地球围绕太阳公转及自转的，固定轨道与太阳光照方向、角度，在轨道运行途中的各个时间段，所对应的位置上，将多块太阳能电池板，预先设计、布局、安装于地面某处，待每天早晨太阳升起的时候，正是这多块太阳能电池板，接受阳光照射的开始，随时间的推移，地球公转及自转的延续，阳光依次照射这多块太阳能电池板的过程，就是地球围绕太阳公转及自转轨道运行的过程，也是多块太阳能电池板，按时间推移被依次照射的过程。
全文摘要
一种跟踪太阳光能的方法，属于新能源开发利用技术领域。主要解决的技术问题是如何进一步提高对太阳光能利用及光电转换效率，为太阳能光伏发电，提供可靠、有效的光源跟踪，从而达到或实现对自然光能的最大可利用化程度。其方案是采用多块太阳能光电池板，按照地球围绕太阳公转及自转的，固定轨道与太阳光照方向、角度，在轨道运行途中的各个时间段，所对应的位置上，将多块太阳能电池板，预先设计、布局、安装于地面某处，待每天早晨太阳升起的时候，正是这多块太阳能电池板，接受阳光照射的开始，随时间的推移，地球公转及自转的延续，阳光依次照射这多块太阳能电池板的过程，就是地球围绕太阳公转及自转轨道运行的过程，也是多块太阳能电池板，按时间推移被依次照射的过程。
文档编号G05D3/12GK102360226SQ20111025169
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者倪黄埔, 陈燕 申请人:倪黄埔, 陈燕