一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪及测试方法与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪及测试方法。

背景技术：

光伏跟踪系统通过自动跟踪太阳位置提高系统发电量，按跟踪精度可分为平板式太阳跟踪系统和聚光式太阳跟踪系统两大类，其中平板式太阳跟踪系统又包括单轴跟踪系统和双轴跟踪系统，单轴跟踪系统包括水平单轴跟踪系统、倾斜单轴跟踪系统和垂直单轴跟踪系统。目前光伏发电实际应用中以平板式太阳跟踪系统为主，聚光式跟踪系统主要以科研、示范项目为主。

gb/t29320-2012《光伏电站太阳跟踪系统技术要求》规定：“单轴跟踪系统的跟踪精度以入射阳光射线与接收平面法线在跟踪方向的夹角来表示。双轴跟踪系统的跟踪精度用太阳入射角来表示。平板单轴跟踪系统跟踪精度为±5°。平板双轴跟踪系统跟踪精度为±2°。”在光伏跟踪系统跟踪精度的测试方面，现有技术中的太阳能自动跟踪电站精度测试仪上透光板设有大小不等的20个透光孔，下投影板设有与上透光板中透光位置相同大小相等的一一对应的20个透光孔，当太阳光经上透光板某个透光孔的投影与下投影板与之对应的透光孔相切，则此时跟踪系统的跟踪精度为该透光孔所代表的偏差角度。测试仪在实际应用时存在以下三方面的问题：1)在对单轴跟踪系统测试时，测试仪的描述不能契合gb/t29320中“单轴跟踪系统的跟踪精度以入射阳光射线与接收平面法线在跟踪方向的夹角来表示”的定义；2)当测试仪用于户外测试时，因测试仪内部过于敞亮无法分辨出经上透光板上的透光孔形成的光柱；3)20根光柱和下投影板的透光孔杂错分布难以判断相切与否，且该测试仪不能普遍适用于单轴跟踪系统和双轴跟踪系统跟踪精度的测试，测试结果可靠性低。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中不具有普遍适用性以及跟踪精度测试结果可靠性低的不足，本发明提供一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪及测试方法，测试仪为柱体结构；柱体结构的上顶面包括透光孔；下底面为下投影板，下投影板上设有投影刻度线；矩形柱体结构任一侧面板设有观察窗，剩余侧面板封闭；投影刻度线包括：多个同心圆刻度线以及与同心圆刻度线相切的直线刻度线，且同心圆中心位置与所述上顶面的透光孔位置一致，测试仪具有普遍适用性，测试方法能够实现平板式光伏跟踪系统跟踪精度的测试，且测试结果可靠性高。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪，测试仪为柱体结构；

所述柱体结构的上顶面包括透光孔；下底面为下投影板，所述下投影板上设有投影刻度线；所述矩形柱体结构任一侧面板设有观察窗，剩余侧面板封闭；

所述投影刻度线包括：多个同心圆刻度线以及与同心圆刻度线相切的直线刻度线，且所述同心圆中心位置与所述上顶面的透光孔位置一致。

所述透光孔为圆形透光孔，其半径不大于1mm。

各同心圆的半径与所述跟踪精度之间满足下式：

rm＝h·tan(αm)-r0

式中，rm为第m个同心圆的半径，h为矩形柱体结构的高度，αm为第m个同心圆刻度线对应的双轴跟踪系统跟踪精度，r0为透光孔的半径。

所述下投影板刻有与下投影板的长边平行的中心线，所述中心线与所述直线刻度线垂直。

所述观察窗设置于与下投影板长边连接的侧面上。

所述观察窗设于任一侧面上，或为任一侧面。

另一方面，本发明提供一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度的方测试法，包括：

将柱体结构的测试仪垂直安装在平板式光伏跟踪系统中光伏组件的表面；

根据从观察窗观察到的下投影板上太阳光投影所在的刻度线位置确定所述平板式光伏跟踪系统的跟踪精度。

所述将所述测试仪处置安装在平板式光伏跟踪系统中光伏组件的表面，包括：

当所述平板式光伏跟踪系统为单轴跟踪系统时，所述测试仪下投影板的长边与所述单轴光伏跟踪系统的跟踪方向垂直，且所述观察窗朝向且便于观察下投影板上投影位置的方向；

当所述平板式光伏跟踪系统为双轴跟踪系统时，所述观察窗朝向便于观察下投影板上太阳光投影位置的方向。

所述根据下投影板上太阳光投影位置确定所述平板式光伏跟踪系统的跟踪精度，包括：

当太阳光通过透光孔垂直投射到下投影板上时，仅在下投影板上最内侧的同心圆刻度线内部产生太阳光投影，确定所述平板式光伏跟踪系统的跟踪精度为0°；

当太阳光通过透光孔倾斜投射到下投影板上时，根据太阳光投影最内侧边缘与直线形刻度线/同心圆刻度线的相对位置确定所述平板式光伏跟踪系统的跟踪精度。

所述根据太阳光投影最内侧边缘与直线形刻度线/同心圆刻度线的相对位置确定所述平板式光伏跟踪系统的跟踪精度，包括：

当所述平板式光伏跟踪系统为单轴跟踪系统，太阳光投影最内侧边缘与直线形刻度线相切时，确定所述单轴跟踪系统的跟踪精度为直线形刻度线对应的表征单轴跟踪系统跟踪精度；太阳光投影最内侧边缘落在相邻两条直线形刻度线之间时，按下式确定所述单轴跟踪系统的跟踪精度：

式中，αs为单轴跟踪系统的跟踪精度，αn为第n条直线形刻度线对应的单轴跟踪系统跟踪精度，且αn≥5°，αn+1为第n+1条直线形刻度线对应的单轴跟踪系统跟踪精度，l1为太阳光投影最内侧边缘与第n条直线形刻度线之间的距离，l2为太阳光投影最内侧边缘与第n+1条直线形刻度线之间的距离；

当所述平板式光伏跟踪系统为双轴跟踪系统，太阳光投影最内侧边缘与同心圆刻度线相切时，确定所述双轴跟踪系统的跟踪精度为同心圆刻度线对应的表征单轴跟踪系统跟踪精度；太阳光投影最内侧边缘落在相邻两个同心圆刻度线之间时，按下式确定所述双轴跟踪系统的跟踪精度：

式中，αd为双轴跟踪系统的跟踪精度，αm为第m个同心圆刻度线对应的双轴跟踪系统跟踪精度，且αm≥2°，αm+1为第m+1个同心圆刻度线对应的双轴跟踪系统跟踪精度，l3为太阳光投影最内侧边缘与第m个同心圆刻度线之间的距离，l4为太阳光投影最内侧边缘与第m+1个同心圆刻度线之间的距离。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪为矩形柱体结构，测试仪为柱体结构；柱体结构的上顶面包括透光孔；下底面为下投影板，下投影板上设有投影刻度线；矩形柱体结构任一侧面板设有观察窗，剩余侧面板封闭；投影刻度线包括：多个同心圆刻度线以及与同心圆刻度线相切的直线刻度线，且同心圆中心位置与所述上顶面的透光孔位置一致，测试仪能够可靠测试平板式光伏跟踪系统跟踪精度，具有普遍适用性；

本发明提供的平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试方法中，将测试仪垂直安装在平板式光伏跟踪系统中光伏组件的表面；在太阳光穿过所述透光孔投影到下投影板上时，根据下投影板上太阳光投影位置确定平板式光伏跟踪系统的跟踪精度，该测试方法能够实现平板式光伏跟踪系统跟踪精度的测试，且测试结果可靠性高；

本发明提供的测试仪在对单轴跟踪系统的跟踪精度进行测试时，描述能够契合gb/t29320中“单轴跟踪系统的跟踪精度以入射阳光射线与接收平面法线在跟踪方向的夹角来表示”的定义；

本发明提供的测试仪为由上透光板、下投影板、第一遮光板、第二遮光板和第三遮光板围成的只有一面有敞口的结构，用于户外测试时，避免太阳光线杂乱难以分辨经上透光板上的透光孔形成的光柱，且能够准确判断下投影板上的投影最内侧边缘与直线形刻度线或同心圆刻度线相切与否，能够普遍适用于单轴跟踪系统和双轴跟踪系统跟踪精度的测试。

附图说明

图1是本发明实施例1中平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪剖面俯视图；

图2是本发明实施例1中平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪立体图；

图3是本发明实施例2中太阳光投影最内侧边缘与直线形刻度线相切时单轴跟踪系统跟踪精度读取方法示意图；

图4是本发明实施例2中太阳光投影最内侧边缘落在相邻两条直线形刻度线之间时单轴跟踪系统跟踪精度读取方法示意图；

图5是本发明实施例2中太阳光投影最内侧边缘与同心圆刻度线相切时双轴跟踪系统跟踪精度读取方法示意图；

图6是本发明实施例2中太阳光投影最内侧边缘落在相邻两个同心圆刻度线之间时双轴跟踪系统跟踪精度读取方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明实施例1提供了一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度测试仪，该测试仪的剖面俯视图和立体图分别如图1和图2所示，该测试仪为柱体结构，柱体结构的上顶面包括透光孔；下底面为下投影板，下投影板上设有投影刻度线；矩形柱体结构任一侧面板设有观察窗，剩余侧面板封闭；投影刻度线包括：多个同心圆刻度线以及与同心圆刻度线相切的直线刻度线，且同心圆中心位置与所述上顶面的透光孔位置一致。。

透光孔为圆形透光孔，为了避免产生光线衍射，投影被放大自以及亮度被稀释，上透光板上的透光孔半径不大于1mm。

各同心圆的半径与所述跟踪精度之间满足下式：

rm＝h·tan(αm)-r0

式中，rm为第m个同心圆的半径，h为矩形柱体结构的高度，αm为第m个同心圆刻度线对应的双轴跟踪系统跟踪精度，r0为透光孔的半径。

下投影板刻有与下投影板的长边平行的中心线，中心线与直线刻度线垂直。

上述观察窗设置于与下投影板长边连接的侧面上，观察窗设于任一侧面上，或为任一侧面。

实施例2

本发明实施例2提供一种平板式光伏跟踪系统跟踪精度的测试方法，包括以下步骤：

s201：将柱体结构的测试仪垂直安装在平板式光伏跟踪系统中光伏组件的表面；

s202：根据从观察窗观察到的下投影板上太阳光投影所在的刻度线位置确定平板式光伏跟踪系统的跟踪精度。

上述s101中，将测试仪处置安装在平板式光伏跟踪系统中光伏组件的表面，具体分为以下两种情况：

当平板式光伏跟踪系统为单轴跟踪系统时，测试仪下投影板的长边与所述单轴光伏跟踪系统的跟踪方向垂直，且测试仪的敞口朝向且便于观察下投影板上投影位置的方向；

当平板式光伏跟踪系统为双轴跟踪系统时，测试仪的观察窗朝向便于观察下投影板上太阳光投影位置的方向，可以设置观察窗朝向非正南。

上述s102中，根据下投影板上太阳光投影所在的刻度线位置确定所述平板式光伏跟踪系统的跟踪精度，具体分为以下两种情况：

当太阳光通过透光孔垂直投射到下投影板上时，仅在下投影板上最内侧的同心圆刻度线内部产生太阳光投影，此时平板式光伏跟踪系统的跟踪精度为0°；

当太阳光通过透光孔倾斜投射到下投影板上时，根据太阳光投影最内侧边缘与直线形刻度线/同心圆刻度线的相对位置确定平板式光伏跟踪系统的跟踪精度，具体再分为以下两种情况：

当平板式光伏跟踪系统为单轴跟踪系统，太阳光投影最内侧边缘与直线形刻度线相切时，单轴跟踪系统的跟踪精度为直线形刻度线对应的表征单轴跟踪系统跟踪精度，此时测试结果读取方法如图3所示；太阳光投影最内侧边缘落在相邻两条直线形刻度线之间时，此时测试结果读取方法如图4所示，单轴跟踪系统的跟踪精度按下式确定：

式中，αs为单轴跟踪系统的跟踪精度，αn为第n条直线形刻度线对应的单轴跟踪系统跟踪精度，且αn≥5°，αn+1为第n+1条直线形刻度线对应的单轴跟踪系统跟踪精度，l1为太阳光投影最内侧边缘与第n条直线形刻度线之间的距离，l2为太阳光投影最内侧边缘与第n+1条直线形刻度线之间的距离；

当平板式光伏跟踪系统为双轴跟踪系统，太阳光投影最内侧边缘与同心圆刻度线相切时，双轴跟踪系统的跟踪精度为同心圆刻度线对应的表征单轴跟踪系统跟踪精度，此时测试结果读取方法如图5所示；当平板式光伏跟踪系统为双轴跟踪系统，太阳光投影最内侧边缘落在相邻两个同心圆刻度线之间时，此时测试结果读取方法如图6所示，双轴跟踪系统的跟踪精度按下式确定：

式中，αd为双轴跟踪系统的跟踪精度，αm为第m个同心圆刻度线对应的双轴跟踪系统跟踪精度，且αm≥2°，αm+1为第m+1个同心圆刻度线对应的双轴跟踪系统跟踪精度，l3为太阳光投影最内侧边缘与第m个同心圆刻度线之间的距离，l4为太阳光投影最内侧边缘与第m+1个同心圆刻度线之间的距离。

本发明实施例2中，已知l＝80mm，w＝40mm，h＝400mm，r0＝0.25mm的情况下，αm与其对应的刻度rm(单位为mm)关系表1：

表1

当平板式光伏跟踪系统为双轴跟踪系统，太阳光投影最内侧边缘与同心圆刻度线相切时，可利用表1的关系，根据rm得到对应的αm。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。