一种水上光伏电站逐日系统装置及方法与流程

本发明属于光伏发电系统领域，尤其涉及一种水上光伏电站逐日系统装置及方法。

背景技术：

水上光伏电站是利用水上浮体将光伏组件漂浮在水面进行发电。其特点在于不占用土地资源,水体对光伏组件有冷却效应,可以抑制组件表面温度上升,从而获得更高的发电量。此外,将太阳能电池板覆盖在水面上,还可以减少水面蒸发量,抑制藻类繁殖,保护水资源。

目前国内的水上电站仍处于实验性推进阶段，各项技术并未成熟，多数水上电站甚至未设计逐日系统，现有的逐日系统也无法防止强风干扰，现有的技术用于水上光伏发电不能高效率地利用太阳能资源。

技术实现要素：

本发明的技术方案是，设计一种水上光伏电站逐日系统控制装置，该装置包括支撑支架、水下推进器、防潮式集电环、连接件以及控制系统，整体可划分为机电结构和控制系统两个部分。

所述水下推进器依靠连接件与太阳能电池板的支撑架相连接，集电环用于连接电缆与推进器，控制系统实现对水下推进器选择以及启动的控制。

所述支撑支架主要负责固定光伏板、支撑光伏组件、集电环、电缆等，是整个水上光伏系统的支撑部分，浮体底座以无污染材料制成，基于抗风性考虑，不采用固定结构，以岸边系泊方式放置。

所述水下推进器用于在水下推动整个水上光伏组件向阳转动，是逐日系统的动力部分。水下推进器采用多个偶数电机交替对角布置的方式，在白天正方向的水下推进器控制系统自东向西逐日转动，使安装于支撑架的太阳能电池板始终朝向太阳，使发电功率最大。而在夜晚相反方向的水下推进器将光伏组件推回初始位置，以便第二天继续逐日追踪。

所述集电环可以用在任何要求连续旋转的同时，又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电系统中。滑环能够提高系统性能，简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。因为装置在水面上使用，为安全考虑，集电环一定要做好严格的防水防潮保护。

所述控制系统主要实现对水上光伏组件转动逐日的控制，是逐日系统的控制部分。另外，在遭遇大风天气时，利用控制系统使整个水上光伏组件的太阳能电池板顺风摆放，为防止强风损坏太阳能电池板，以此提高水上光伏发电系统的安全性。

所述连接件主要用于将各部分固定于支撑架，实现系统同步稳定逐日。

附图说明

图1单一水上光伏电站逐日装置；

图2控制系统结构图；

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明提供了一种利用效率高、建造维护成本低、节能、环保、运营维护方便的水上光伏电站逐日系统控制装置及方法。

为提高水上光伏电站的发电效率、安全性，本设计采用太阳能电池支撑架、连接件、水下推进器以及防潮集电环的组合结构，如附图1。本发明可分为机电结构、控制系统两部分，控制部分以流程图的方式体现，如附图2。该方案与装置的具体实现如下：

1.机电结构

机械结构如图1由支撑支架、光伏板、水下推进器、连接件等组成。支撑架浮体采用国内典型浮体12°结构、抗风无固定的连接方式，可直接放置太阳能光板。水下推进器等耗能原件的能量来源于光伏板所产生的电能，同时外带光感检测模块、防风检测功能等用于检测和调整。

针对于逐日这一问题，精确地做法是依据安装地的时刻、纬度等，计算出太阳高度和方位角的理论值，并对电池板的高度角和方位角进行适时调整，以达到追踪目的。

太阳高度角α、太阳方位角γs的计算公式均与地理纬度太阳时角ω、太阳赤纬角δ，当地时间t有关。其中ω＝(12-t)×15。

太阳高度角α的计算公式如下：

太阳方位角γs的计算公式如下：

同时可由cooper公式对太阳赤纬角δ进行近似求解：

依据这三类数据对光伏板的角度、位置进行确定。但是在本发明中，综合可实现能力和经济性的考虑，光伏板采用平单轴追踪方式，并将地球的自转和公转进行分开考虑。依照太阳在一天之内运动的轨迹，本发明采取的逐日方式是水下推进器推动装置旋转，通过实时跟踪控制系统所采集的数据对不同方向光照强度的检测，确定水下推进器的行走方向，使光伏板始终朝向太阳，并于夜晚使用反向推进器使装置复位。依照太阳一年之内直射点位置的偏移，将光伏板的倾角通过支架进行一年四次的调节，分别是：冬季、春秋、夏季。就泰安地区而言，因当地纬度较高，所以光伏板倾角在24°～48°范围内。经计算，得到泰安的春秋对应光伏板的角度为36°15′，夏季角度为47°58′，冬季角度为24°32′。另外在布局方面，应综合最大受光面、最经济等条件的约束，合理布局。按照本专利所选择的500*500*400mm的浮体计算，两排浮体前后间隔不小于1.2m。

2.控制系统

控制系统用于接收数据、处理数据、控制驱动电机旋转、控制平单轴旋转等，如附图2。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。