专利名称：光伏发电智能自适应跟踪控制方法及控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏发电智能自适应跟踪控制方法及控制系统。
背景技术：
太阳能光伏发电是当今世界上可再生能源领域中最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的发电方式之一。光伏发电中光伏电池方阵的发电量与太阳光的入射角有关， 当入射角为0°时发电量最大。光伏发电自动跟踪控制技术就是通过对光伏电池方阵平面的朝向的控制，调节入射角，以提升发电系统的效率，降低光伏发电成本。目前，光伏发电自动跟踪控制技术采用的跟踪监测方式主要有视日跟踪和光电跟踪两种。所述的视日跟踪就是依据太阳运行规律计算白天太阳在天空中的位置，并依照结果驱动光伏电池方阵进行跟踪，这种跟踪方式是一种开环的跟踪方式，计算太阳角度时容易产生误差，且产生误差之后不能进行及时调整，跟踪精度差；所述的光电跟踪就是由光电监测电路对太阳进行实时跟踪，这种跟踪方式是一种闭环的跟踪方式，能够不断修正跟踪方位，但是这种跟踪方法经常由于天气问题出现不跟踪或者错误跟踪的情况，特别是在多云天气下，光伏电池方阵进会跟踪云层边缘亮点，电机往复运动，造成了能源浪费和部件的额外磨损。由于视日跟踪和光电跟踪都存在一定的局限性，因此有人提出将视日运动和光电跟踪相结合，以光电跟踪为主，视日运动为辅。通常的做法是选取一个电信号阈值作为判断的标准，当遇到多云、阴天等天气状况时，光强小，光敏管上产生的电信号会低于设定的阈值，系统自动选取视日跟踪方式，天气好转后使用光电跟踪。然而，很难确定一个科学的阈值，无法准确跟踪。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种综合考虑了天气、环境、经济性的光伏发电智能自适应跟踪控制方法及控制系统，以确保监测精确、耗能少、发电效率高、驱动机构使用寿命长。本发明是这样实现的
一种光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特殊之处是具体步骤如下
1)构建光伏发电智能自适应跟踪控制系统，所述的光伏发电智能自适应跟踪控制系统由天气监测模块，与天气监测模块连接的模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块，与模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块连接环境监测模块，与天气监测模块、环境监测模块分别连接的智能自适应跟踪控制模块，与智能自适应跟踪控制模块连接的电机驱动控制模块组成；
2)分别选取当地春夏秋冬在雨、雪天气下的多组辐射强度值Uml及多云天气下的光强波动值λ ，并计算其平均值 与X,将平均值作为基准输入天气监测模块中；
3)由天气监测模块采集实时辐射强度U、光强波动值λ，并分别与辐射强度平均值 、 光强波动平均值X进行比较，按照下表所示，将天气状况分为晴、多云、雨雪三种
权利要求
1. 一种光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是1)构建光伏发电智能自适应跟踪控制系统，所述的光伏发电智能自适应跟踪控制系统由天气监测模块，与天气监测模块连接的模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块，与模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块连接环境监测模块，与天气监测模块、环境监测模块分别连接的智能自适应跟踪控制模块，与智能自适应跟踪控制模块连接的电机驱动控制模块组成；2)分别选取当地春夏秋冬在雨、雪天气下的多组辐射强度值Uml及多云天气下的光强波动值λ ，并计算其平均值 与λ,将平均值作为基准输入天气监测模块中；3)由天气监测模块采集实时辐射强度U、光强波动值λ，并分别与辐射强度平均值 、光强波动平均值I进行比较，按照下表所示，将天气状况分为晴、多云、雨雪三种
2.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是在得到加权追踪角后，依据公式净能量ΔΡ=光伏电池方阵转换的能量P —追踪过程中消耗的能量P1,计算出净能量，计算净能量ΔΡ与当前位置的光伏电池方阵转换的能量Ptl的比值，当该比值大于阈值时进行跟踪，否则不进行跟踪。
3.3、根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是所述的阈值为1 1.2。
4.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是每个季节均勻的采集5 15次不同日期不同时间雨雪天气下辐射强度Uml、多云天气下的光强波动值λ，每次采集5 10个采集点，每两个采集点之间间隔anirTlOmin。
5.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是所述的太阳能气象指数的量级是依据气象学方法将太阳能量分为七个等级，分别为很强、强、偏强、中等、较弱、弱、很弱。
6.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是所述的高温为35°C以上的温度，所述的强风指指对每块光伏电池产生2000N以上推力的风。
7.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是所述的加权加权系数的分配情况见下表
8.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是所述的加权追踪角的计算公式为Φ= (A1CtAA2Ct2),其中，Ct1为依照视日跟踪的方法计算追踪角，Φ2为依照光电跟踪的方法计算追踪角，A1为分配给的Ct1加权系数，A2为分配给的Φ2加权系数。
9.根据权利要求1所述的光伏发电智能自适应跟踪控制方法，其特征是所述的修正角Φ，的选择方法如下表
10. 一种光伏发电智能自适应跟踪控制系统，包括电机驱动控制模块，其特征是它还设有天气监测模块，该天气监测模块由辐射强度传感器，光强波动传感器，与辐射强度传感器、光强波动传感器分别连接的模数转换器，与模数转换器连接的用于比较测量值与平均值并据此判断天气的天气检测处理单元构成；所述的天气监测模块连接有模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块，该模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块由视日跟踪装置，光电跟踪装置，与视日跟踪装置、光电跟踪装置分别连接的用于计算加权追踪角的模糊综合评判检测算法处理单元组成；所述的模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块连接有智能自适应跟踪控制模块，该智能自适应跟踪控制模块为一个用于根据光强、温度、风力对加权追踪角φ进行修正的智能自适应跟踪控制处理单元；所述的智能自适应跟踪控制模块连接有环境监测模块，该环境监测模块由温度传感器，风力传感器，风向传感器，与温度传感器、风力传感器、风向传感器分别连接的模数转换器，与模数转换器连接的用于区分温度高低、风力大小的环境监测处理单元组成；所述的智能自适应跟踪控制模块与天气监测模块与电机驱动模块分别连接。
全文摘要
一种光伏发电智能自适应跟踪控制方法，步骤如下构建光伏发电智能自适应跟踪控制系统，选取多组雨、雪天气下辐射强度值及多云天气下的光强波动值，计算平均值，将天气状况分为晴、多云、雨雪，依照视日、光电跟踪的方法分别确定太阳的理论位置及追踪角，分配上述两种追踪角以加权系数，计算加权追踪角，由环境监测模块采集环境温度、风力、风向信息并分类，选择修正角，将其与加权追踪角相加得驱动角，驱动光伏电池方阵转动。一种光伏发电智能自适应跟踪控制系统由天气监测模块、模糊综合评判跟踪监测太阳方位模块、环境监测模块、智能自适应跟踪控制模块，、电机驱动控制模块组成。优点是监测精确、耗能少、发电效率高、驱动机构使用寿命长。
文档编号G05D3/12GK102566597SQ20121001937
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月21日 优先权日2012年1月21日
发明者于鹏, 伦淑娴, 周建壮, 王巍, 郭兆正, 郭艳东 申请人:渤海大学