专利名称：用于多云情况的利用太阳能跟踪系统的改进太阳能光伏输出的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏电池模块相对于太阳的陆地定位。本发明尤其涉及光伏模块中的高效投入和优化利用这种模块以提供电源，诸如用于从水中电解产生氢这样的电源。
背景技术：
光伏(Photovoltaic，PV)电池是已知的将光能转换成电能(即，通过照射到PN结的光子)的半导体装置。当然，太阳光能被用作能源。无定形硅、结晶硅和硒是在设计这种电池时使用的材料的例子。由单个电池提供的电压可能相对较小，但许多这样的电池能够以电串联和/或并联连接结合成模块，以产生具有适合于许多应用的电压和电流水平的电源。这些模块经常被构造有平坦的表面以接收入射光。
通过光伏-电解槽(PV-电解槽)系统的太阳能氢气生成是一种对诸如燃料电池这样的氢燃料装置而言潜在地重要的、可再生的和环保的能源。光伏电池组的平面模块能够被布置成为电解电池系统产生直流电压和电流水平，以从水中产生氢气和氧气。换句话说，能够设计一种以要求的或设计的速率释放氢气的电解系统。并且能够设计一种光伏系统，以给该指定的电解系统提供电源。但是，因为在地球表面上的几乎每个地点的太阳能辐射通量密度(辐照度，irradiance)存在很大的变化，所以光伏系统的设计和操作中存在挑战。
被称为阵列的平面模块，或者模块组表示每单位所需电功率相对高的投入成本，并且它们需要大量用以在其中接收阳光的陆地面积。如果PV-电解系统要被置于人口稠密的区域，那么它们的尺寸就是一个关键性的设计考虑。所以必须操作这些系统以充分利用可获得的阳光。
光伏模块一般被安装为具有取决于地点特征和成本约束的固定定向的模块阵列。一种用在平屋顶的定向是所谓的水平配置，在该水平配置中模块直着面向天空。另一种固定配置，即被认为是在北美的PV安装中整体最佳的固定配置，是模块面向南面且相对地面以等于该地点纬度的角倾斜的配置。例如，对于底特律，具有赤道以北大约42度的纬度，模块会以相对地面42度的角度倾斜。太阳的位置和地球的表面之间的角度被称为太阳高度角(solar altitude angle)。一些参考文献建议使用等于纬度的90％的模块倾斜角，例如，对于底特律倾斜38度，因为这样在可获得更多太阳能的夏天给予更高的PV能量输出。但是，这种配置会在冬天给予更少的太阳能，所以取决于用户对季节性的能量需要，它可能是或可能不是较好的。
在晴朗的日子，所谓的双轴太阳能跟踪——在一年的每一天都连续地垂直于太阳光线地定向太阳能模块——产生最大的能量。这是因为太阳能模块对光线的响应与介于垂直于模块表面的线和照射到该表面的太阳能射线之间的角度的余弦是成比例的。如果太阳能辐射垂直于该表面，那么就会获得对于给定的太阳能通量的最大功率(cosine 0°＝1)。对于自法线90°度照射的太阳能辐射，不会产生功率(cosine 90°＝0)。当双轴太阳能跟踪保持平面模块面向太阳时，不考虑由于大气云量带来的太阳辐照度的变化和云层覆盖范围的变化。
本发明提供了一种用在变化的大气情况下操作PV模块的方法，其连续定位该模块以在无云和多云情况下都充分利用阳光。
发明内容
本发明提供一种PV方向控制方法，该方法可用于多个太阳能供电的光伏电池的模块，特别是具有平面光接收表面的模块。该方法具有最大化太阳能供电的PV电池的能量输出的一般效用，且因为PV系统的初始成本和操作成本，它在所述模块被用来给电解槽系统供电以从水里产生氢气和氧气中具有特别效用。本方法的目的在于最佳地利用该模块(或多个)并减小PV电力系统的尺寸和成本以及它放置和操作所需的物理空间。因此，本发明的方法优选地在用于特别地理位置的模块的设计时考虑。
在多数地理位置中都有许多太阳被大气云量遮蔽的日照时间。甚至在因阳光充足而闻名的各位置中，也存在PV电池可获得的太阳能辐射因居间云而大量减少的时间。在无云的日照时使用传统的双轴跟踪，PV模块就运行得很好。但是，本发明的PV模块控制方法是基于当存在相当多的云量时PV模块在水平位置(面朝上)接收更多的太阳能这一意外发现。正如下面在本说明书将更详细地描述的那样，当总太阳辐照度由于厚云量而相对较低时，平面PV模块在水平位置接收更多的阳光。这个因素的应用允许在这种操作情况下更有效地使用PV模块。这使得能够更全面地利用给定设计容量的模块，既减少PV系统的初始成本又减少给诸如氢气产生电解槽这样的电负载供电所需的空间。
因此，每个PV模块被支撑以可以在跟随和面向太阳的整个倾斜位置(双轴太阳能跟踪)的范围移动。但是，除了太阳能跟踪的操作模式之外，该模块也可移动到水平位置，面朝上。并且，提供了一种确定哪个PV模块位置在每个日照操作时刻聚集最多太阳能的控制方法。
在控制方法的通常表述中，太阳的辐照度例如以每平方米入射表面的瓦特数(W/m2)被连续地测量。举例而言，在地球表面的峰太阳辐照度可以达到1000W/m2的峰值且这个辐射通量密度有时会在本说明书中被称为“一个太阳”。该模块的操作根据测得的辐照度值来管理。当测得的太阳辐照度相对晴朗天空值低于预定值时，该模块被移至水平位置。在这样的低水平的太阳辐照度测量将由于天空广泛分布的云量而发生。并且无论何时测得的太阳辐照度超过该地点的预先确定的最小值时，该模块被根据用于该地点、日期和时间的双轴太阳能跟踪来定位。
根据本发明优选的实施例，一种建议的PV控制方法将使用一种具有以下附加部件的传统的双轴跟踪系统1)它将具有一个水平固定(H)的小型太阳能辐射测量电池，和以朝南的纬度倾斜(L)固定的另一个太阳能辐射测量电池。在有直射阳光时，L传感器将具有比H传感器更大的输出，而跟踪系统将用众所周知的最大输出技术和算法使太阳能板和太阳对准。当H＞L，比如H＞1.3×L时，将产生会使得(通过算法)太阳能跟踪器向上朝向天空(水平的)定位太阳能模块的信号。这大概会在存在接近完全的云量时发生。据估计，这将在阴天情况下提供比跟踪太阳或具有纬度倾斜多30％-80％的太阳能。
在本发明的另一个实施例中，使用全局(gloable)直接漫射辐射来确定什么时候从双轴跟踪转换到水平模式。例如，两个太阳能辐射传感器被水平安装。一个传感器(传感器1)被遮蔽以避免来自太阳(太阳能盘)的直接辐射，并测量漫射辐射。这能够利用当太阳移过天空时遮蔽传感器以避免直射阳光的影带(shadow band)来实现，或者用附接于小型双轴跟踪器的小型遮蔽盘(shading disk)来完成。另一个传感器(传感器2)没有被遮蔽而是测量全局的水平辐射。两个传感器之间的差是来自太阳的直接辐射。当天空很阴暗时，太阳能辐射的直接分量接近零。这些时候太阳能模块阵列将会被水平定向，以在很阴暗的情况下捕捉最多的太阳能。当该直接分量很显著时，通过太阳能模块阵列进行的常规太阳双轴跟踪将会发生，以在晴朗或部分地多云的情况下捕捉最多的太阳能。
虽然阳光充足时段期间，通过模块的双轴移动优化了PV系统的能量输出，但是本发明的实施仍在依据相对的太阳辐照度简单地在双轴跟踪模式和水平位置模式之间移动模块时提供了优势。
本发明的其他目的和优势将从优选实施例的详细描述中显而易见。
图1是具有该模块相对于具有固定纬度倾斜的模块的用于双轴跟踪的PV系统所实现的太阳能辐射比率图。该比率被表达为峰太阳时(peaksun hour)，即PSH，其中该PSH等于具有1000W/m2太阳辐照度的每天小时的数目。该数据来自国家可再生能源实验室(National RenewableEnergy laboratory，NREL)太阳能辐射数据站点(http://rredc.nrel.gov/solar/pubs/redbook/)。该比率被表示为对底特律和凤凰城在一年的月平均数据。
图2是凤凰城(以菱形数据点填充)和底特律(以方块数据点填充)在十二个月期间的每个月的多云或者部分多云天数的分数图。该数据来自犹他大学气象学网站(http://www.met.utah.edu/jhorel/html/wx/climate/cldy.html)。
图3是凤凰城(以菱形数据点填充)和底特律(以方块数据点填充)在十二个月期间的每个月的多云天数的分数图。该数据来自犹他大学气象学网站(http://www.met.utah.edu/jhorel/html/wx/climate/cldy.html)。
具体实施例方式 利用双轴跟踪系统的期望的PV改进。
太阳相对于在地球表面上的位置在天空中的位置能被由两个角度指定1)太阳方位角和太阳天顶角。太阳方位角是太阳相对于正北走向的线在天空中的位置。180度的方位角在太阳在正南时出现，且在感兴趣的位置定义了太阳正午。在晴朗的日子，如果没有云，这就是最大太阳日照的时刻。举例而言，将会考虑和比较美国北部位置的密歇根州的底特律(Detroit)和南部位置的亚利桑那的凤凰城(Phoenix)的太阳日照。
对于冬至时的密歇根州的底特律，太阳在上午8点以120度的方位角在东方天空升起而在下午5点以238度的方位角在西边的天空落下，仅以118度移过南边水平线。在夏至的底特律，太阳在上午6点(夏令时)以57度的方位角升起而在下午9:10以303度的方位角落下，以246度移过南边的水平线。太阳天顶角是介于太阳的位置和垂直于地球表面的线之间的角。它是太阳高度角的余角，即太阳天顶角＝90°-太阳高度角。在太阳正午，底特律冬至时，天顶角是71度，而夏至是24度。双轴跟踪系统移动PV模块以使当太阳每天移过天空时(东-西跟踪)它们保持与太阳直射光线垂直，而且随着季节改变(北-南跟踪)进行调节以适应该移动中的缓慢变化。
当太阳和PV模块之间没有云时，双轴跟踪系统在改进PV性能方面是最有效的。被称作全局太阳能的冲击地球表面的太阳能是由两个主要分量构成的一个分量是直接来自太阳能盘(直射)和一个来自散射辐射(漫射)的天光(skylight)分量。来自地面的反射的第三分量(星体反照率)通常是小的，除非下雪，所以在本讨论中将被忽略。在无云的日子，85-90％的太阳能来自直射分量，而其他的10-15％来自天空中的漫射辐射(多数由大气微粒散射)。在多云的日子，几乎所有的太阳能都来自漫射分量。由于漫射太阳能辐射不像直射辐射那样以平行方式对齐，因此在多云的日子对太阳的跟踪并不增加(而且，正如将被下文所示出的，实际能够减少)来自PV系统的太阳能。
国家可再生能源实验室(National Renewable Energy laboratory，NREL)已经为美国的239个地点编制了从1961年到1990年的30年期间的太阳能数据库(http://rredc.nrel.gov/solar/pubs/redbook/)。这个数据库被称为“用于平板和聚光型收集器的太阳辐射数据手册(SolarRadiation Data Manual for Flat Plate and ConcentratingCollectors)”。使用这个数据库得出了图1，并且它示出了对密歇根州的底特律和亚利桑那的凤凰城，相对于固定纬度倾斜(最好的总固定倾斜)的双轴跟踪系统，使用双轴跟踪系统通过峰太阳时(等于具有1000W/m2的太阳辐照度的每天小时数，简写为PSH)的数量测得的太阳能增加。
相对于没有太阳能跟踪的同样的PV系统，双轴跟踪显示出在底特律太阳能总增长为30％和在凤凰城总增长为38％。这个增长范围与双轴跟踪系统的制造商(Wattsun，网站是www.wattsun.com)所声称的范围一致。因此，相对于最佳的固定模块倾斜(纬度倾斜)，双轴跟踪能够从相同地区的PV模块多提供大约三分之一的能量。如图1所示，对于具有最大日照的月份，即从4月到9月且底特律和凤凰城都在6月具有峰值，相对于固定纬度倾斜系统，双轴跟踪提供最多的改进。
在多云日子里的太阳跟踪的效果 图1示出双轴跟踪PV系统能对PV系统所产生的太阳能产生显著的增加。这种改进在凤凰城的6月份最明显，达到60％，而在底特律的12月份最不明显，低于20％。但是，人们发现跟踪系统在晴朗的日子工作最好，而在多云的日子工作最糟。这是一个重要的考虑事项，因为它将影响驱动电解槽为燃料电池汽车(FCV)产生氢气所必需的PV系统的尺寸和成本。并且PV系统需要能够在各种地理位置有效运行，以服务于在这些位置行进之间的氢燃料电池供电的汽车。为了减少那种系统的成本，在多云的日子里增强太阳能输出是非常有益的。不幸的是，这不能使用太阳能聚集器来完成，因为它们只能聚焦来自太阳的直射(平行)光线。
但是，我们已经发现，在阴天情况期间，与把模块倾斜朝向模糊的太阳(直接朝向太阳，DTS情况)相比，把模块直着指向天空(水平地，H情况)产生了明显更多的太阳辐照度。此外，向传统的双轴跟踪系统增加一些硬件和软件，以使它能够通过在晴朗的日子里跟踪太阳但在多云的日子里或短期多云期间水平地定向模块而从太阳能模块中提取出最大的能量，这是简单的事情。我们首次在2004年秋测试密歇根州沃伦的多云日子里的太阳能模块输出时发现这个情况，而且在2005年春确定了我们的发现。下面的表1示出在2004年秋和2005年春期间的4个阴天在底特律的测量结果，该测量结果来自两个大的太阳能模块(Sharp NT185U1和Sanyo HIP-G751BA2)、由UDT Sensors公司制造的光电二极管(UDTPIN-10DP/SB)、两个小型太阳能模块(Connecticut Solar 125mm×227mm和Powerfilm MPT3.6-75i)和由Eppley实验室制造的日射强度计(Eppley实验室的黑和白日射强度计，型号8-48)。UDT光电二极管由NREL校准且用来计算太阳辐照度(被报告为太阳的数量，其中一个太阳＝1000W/m2)。UDT光电二极管也是通过与同样是由NREL校准的Eppley日射强度计作比较而在一系列情况下被验证的；Eppley日射强度计广泛用作测量地球表面的总太阳能辐射。
如表1所示，对于在多云的日子里的20次测量，相比于直接朝向太阳(DTS)的定向，水平地(H)定向太阳能传感器能以1.31至1.82的系数增加它们的输出(均值比率＝1.48±0.16)。这个用H配置相比DTS配置的48％的平均能量增长与图1的结果形成鲜明对照，这显示，在整个一年的过程里，相对于最好的固定倾斜配置(纬度倾斜)，太阳能跟踪(DTS)在底特律增加30％的PV太阳能输出。检查被用来准备图1的同样的NREL数据库揭示出对于底特律和凤凰城，在一年的过程中，固定纬度倾斜比固定水平倾斜(H配置)多提供来自PV模块的10-15％的太阳能，所以H配置不是长期的最佳倾斜。图1中的结果由晴朗情况或部分晴朗的情况控制，而表1中的结果是在严重阴天的情况下用0.07到0.25个太阳的太阳辐照度获得的(1000W/m2的太阳辐照度被称为一个太阳)。可以相信表1中H情况下的增长是由于从整个被云层覆盖的(明亮的)天空中收集太阳能的传感器或模块，而对于DTS情况，该板被来自天空的反射的太阳能部分地辐射，且被来自(黑暗的)地面的反射的太阳能部分地辐射。众所周知，来自更黑暗的地面的反射的辐射比来自天空的要明显更少。
表1.在密歇根州沃伦的阴天的日子里，对于H和DTS配置进行的来自6个太阳辐照度传感器的太阳能输出的测量。
a UDT＝United Detector Technologies的型号为PIN 10DP/SB的光电二极管(基于c-Si)；Sharp＝型号NT185U1的模块(基于c-Si)； Sanyo＝型号HIP-G751BA2的模块(c-Si和a-Si材料的组合)； Eppley＝型号8-48的黑和白日射强度计；Conn.Solar＝ConnecticutSolar 125mm×227mm模块(基于c-Si)；Power Film＝型号MPT3.6-75的模块(基于a-Si)。
b Suns＝(测得的W/m2)/(1000W/m2) c从美国Naval observatory网站，http://aa.usno.navy.mil获得的天顶角 本发明的一个目的是使得能够使用PV能量驱动水电解以在氢燃料电池供电汽车的家用添加燃料系统中制造氢气。重要的是，在多云的日子里增加从PV系统可获得的太阳能，因为需要定制该系统的尺寸以在阳光最少的日子(多云的日子)里产生足够的氢气来给燃料电池汽车供给燃料，否则这样一个系统对消费者的便利性将被失去。一个主要的改进是——在多云的日子用H配置来定位板能比朝向太阳倾斜板多提供30-80％的能量。另一方面，必不可少的是在晴朗的日子和部分地晴朗的日子使该系统产生最多的能量。所以需要双轴跟踪系统。因此该控制方法采用双轴跟踪系统在可获得直射阳光的日子跟踪太阳，但在阴天时转到H配置。确定在阴天的日子通过使用H配置能获得的总能量的增加将需要在很多天所采集的附加数据和气象情况。但是，基于表1中的数据，很明显地，当阴天且太阳辐照度小于250W/m2(小于0.25个太阳)时，H配置要优于DTS配置。
图2示出多云的或者部分地多云的日子在底特律占很大比例(79％)，甚至在凤凰城也占很大比例(42％)。图3仅考虑这两个城市的多云的日子；在底特律50％的日子是多云的，而在凤凰城19％的日子是多云的。所以，对多云的日子或者是多云期间的H板调节的优势将有益地是很大比例的时间，并且甚至在像凤凰城那样被认为是晴朗的地方也是如此。本发明在未知多云日子比率的严重阴天的日子最可能在太阳能采集上产生最大增长。
确定PV模块的定位 本发明的实践需要使用一个或多个太阳辐射传感器，以确定什么时候光伏模块应该根据双轴太阳能跟踪被倾斜以获得太阳辐照度的最佳吸收率，或者什么时候该模块应该被水平地定位。
在本发明的实践的一个实施例中，使用单个传感器，以例如入射表面的每平方米瓦特(W/m2)来连续测量太阳辐照度。如上所述，在地球表面的峰太阳辐照度可以达到1000W/m2(“一个太阳”)。该模块的操作根据测得的辐照度的值被控制。当测得的太阳辐照度相对于晴天值低于一个预定值时，该模块被移到水平位置。由于天空广泛分布的云量，因此将出现在这种低水平的太阳辐照度测量。而且当测得的太阳辐照度超过该地点的预定最小值时，该模块根据用于该地点、该日期和该时间的双轴太阳能跟踪被定位。
将太阳辐照度的测得值和参考数据或者通过其他传感器而获得的值相比较的简单算法是可获得的或易于设计的。
在另一个实施例、一个优选的实施例中，光伏电池控制方法使用一种具有以下附加部件的传统的双轴跟踪系统(诸如由新墨西哥州阿尔布开克的Wattsun Solar Trackers制造的双轴跟踪系统中的一种)1)它将具有一个水平(H)固定的小型(UDT类型)太阳能电池，和面向南方纬度(在北半球)(L)倾斜固定的另一小型太阳能电池。在有直射阳光时，L传感器将具有比H传感器更大的输出，而跟踪系统将用众所周知的最大输出技术和算法使太阳能板和太阳对齐。当H＞L，比如H＞1.3×L时，将产生会引发(通过算法)太阳能跟踪器定位太阳能模块使其向上朝向天空(水平的)的信号。这大概会在有接近完全的云量时发生。据估计这将在阴天情况下提供比跟踪太阳或具有纬度倾斜多30％-80％的太阳能。在底特律的冬天，超过80％的日子是多云的或部分多云的(图2)，并且大约三分之二的日子是多云的(图3)。在冬天，许多多云的日子是严重地阴天的(在表1中所研究的日子类型)。对于严重地阴天情况，表1中的H/DTS比率的平均增长大约是50％。如果多云的冬天的日子中一半是严重的阴天类型，那么对具有最低太阳能日照的三分之一日子，主跟踪系统将比常规的双轴跟踪系统使所采集的太阳能增加大概50％。这个在底特律的太阳能采集的冬天增长发生在由于冬天日光期间较短而最需要附加能量的时候。如果太阳能阵列提供能量以从水电解中产生氢气，并且如果氢气正被用来提供大多数或者所有向燃料电池汽车供给燃料的氢气，那么PV系统就能以较小的PV面积来定制尺寸而且仍然能在冬天的多云日子制造足够的氢气。(在夏天或者冬天的晴朗日子，由PV系统产生的多余能量能用于给系统拥有者的家庭的电需求提供电力或者被卖回公共事业公司)。为了使系统具有最小氢气存储和成本减少，重要的是当可用的太阳能较少时，改进多云日子的太阳能氢气系统的输出。本跟踪系统和算法将允许构建这样的系统。
在本发明的实践的又一实施例中，两个水平安装的太阳能辐射传感器被用于确定何时从双轴太阳能跟踪转换到水平模式。本方法为该确定采用全局直接漫射辐射的测量。一个传感器(传感器1)被遮蔽以避开来自太阳能盘的直接辐射并测量漫射辐射。这可以利用随着太阳移过天空而遮蔽传感器1以避开直射阳光的影带，或者利用附接于小型双轴跟踪器的小型遮蔽盘来完成。另一个传感器(传感器2)未被遮蔽而是测量全局水平辐射。两个传感器之间的差是来自太阳的直射辐射。一种使用单个检测器来测量全局直接漫射的太阳能分量的商业上可获得的产品是来自Yankee Environmental System公司(网站是www.yces.com)且被称为单检测器旋转影带辐射计(SDR-1)。当天空严重地阴天时，太阳能辐射的直射分量接近零。对于这些时候，太阳能模块阵列将被水平地定向以在严重地阴天情况下捕捉最多的太阳能。当直射分量显著时，将通过太阳能模块阵列进行常规的双轴太阳跟踪，以在晴朗的或者部分地多云的情况下捕捉最多的太阳能。
本发明已经以一些优选实施例的方式进行了描述，但并不局限于所述的方法。
权利要求
1、一种在日照时间期间定位太阳能供电的光伏电池的模块或多个模块的光接收表面的方法，该模块被置于陆地表面上并且在已知的纬度上被操作，该方法包括
在该模块附近使用至少一个辐射检测传感器，以连续测量表示该模块的光接收表面可获得的太阳能辐射的太阳辐照度；
连续比较测得的太阳辐照度值和用于大气云量情况的比较值；
当测得的太阳辐照度超过用于大气云量的比较值时，根据双轴太阳跟踪来朝向太阳定位该模块的光接收表面；
当测得的太阳辐照度不超过该比较值时，面朝上水平地定位该模块的光接收表面。
2、一种如权利要求1所述的定位太阳能供电光伏电池的模块的光接收表面的方法，其中该模块与电负载连接，作为该电负载的电能源，且电能是从该模块抽取到负载的，无论该模块处于其太阳跟踪位置还是其水平位置。
3、一种如权利要求1所述的定位太阳能供电光伏电池的模块的光接收表面的方法，进一步包括
用第一传感器在该模块的光接收表面朝向太阳的角度和用第二传感器在该光接收表面的水平位置处连续地测量太阳辐照度；
当在第一传感器测得的太阳辐照度以预定值超过在第二传感器测得的太阳辐照度时，根据双轴太阳跟踪来朝向太阳定位该模块的光接收表面；和
当在第二传感器测得的太阳辐照度以预定值超过在第一传感器测得的太阳辐照度时，面朝上水平地定位该模块的光接收表面。
4、一种如权利要求1所述的定位太阳能供电光伏电池的模块的光接收表面的方法，进一步包括
用被遮蔽以避开来自太阳的直接辐射的第一水平传感器连续地测量该模块的光接收表面的漫射太阳辐照度；
用第二水平传感器连续地测量直接加上漫射的太阳辐照度；
当在第二水平传感器测得的太阳辐照度以第一预定值超过在第一水平传感器测得的太阳辐照度时，根据双轴太阳跟踪朝向太阳定位该模块的光接收表面；和
当第二水平传感器与第一水平传感器的测得太阳辐照度值之差小于第二预定值时，面朝上水平地定位该模块的光接收表面。
5、一种定位在传送电能到氢产生电解槽中使用的太阳能供电光伏电池的模块的光接收表面的方法，该模块被置于陆地表面上以在已知的纬度上操作，该方法包括
在该模块附近使用至少一个辐射检测传感器，以连续测量该模块的光接收表面可获得的太阳辐照度；
连续比较测得的太阳辐照度值和用于大气云量的比较值；
当测得的太阳辐照度超过用于大气云量情况的比较值时，根据双轴太阳跟踪来朝向太阳定位该模块的光接收表面；
当测得的太阳辐照度不超过该比较值时，面朝上水平地定位该模块的光接收表面；和
从该模块中抽取电能到氢产生电解槽，无论该模块处于其太阳跟踪位置或者其水平位置。
6、一种如权利要求5所述的定位太阳能供电光伏电池的模块的光接收表面的方法，进一步包括
用第一传感器在该模块的光接收表面的朝向太阳的角度和用第二传感器在该光接收表面的水平位置连续地测量太阳辐照度；
当在第一传感器测得的太阳辐照度以预定值超过在第二传感器测得的太阳辐照度时，根据双轴太阳跟踪来朝向太阳定位该模块的光接收表面；和
当在第二传感器测得的太阳辐照度以预定值超过在第一传感器测得的太阳辐照度时，面朝上水平地定位该模块的光接收表面。
7、一种如权利要求5所述的定位太阳能供电光伏电池的模块的光接收表面的方法，进一步包括
用被遮蔽以避开来自太阳的直接辐射的第一水平传感器连续地测量该模块的光接收表面的漫射太阳辐照度；
用第二水平传感器连续地测量直接加上漫射的太阳辐照度；
当在第二水平传感器测得的太阳辐照度以第一预定值超过在第一水平传感器测得的太阳辐照度时，根据双轴太阳跟踪来朝向太阳定位该模块的光接收表面；和
当第二水平传感器与第一水平传感器的测得太阳辐照度值之差小于第二预定值时，面朝上水平地定位该模块的光接收表面。
全文摘要
太阳能供电光伏模块的阵列被最佳定向和操作，以给诸如为用于产生氢气的电解槽系统供电这样的用途提供更多的电能。定位该阵列，使得当连续测得的太阳辐照度指示了合适的阳光时，其光接收表面位于一个最佳角度，优选地位于一个由双轴太阳能跟踪而确定的连续变化的角度，而当测得的太阳辐照度指示过多的大气云量时，其光接收表面在水平位置。
文档编号H01L31/00GK101292361SQ200680038797
公开日2008年10月22日 申请日期2006年9月25日 优先权日2005年10月18日
发明者N·A·凯利, T·L·吉布森 申请人:通用汽车环球科技运作公司