安装在倾斜场中的单轴太阳能追踪器的回溯算法外文翻译资料

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安装在倾斜场中的单轴太阳能追踪器的回溯算法

Bruno Nascimento ，Daniel Albuquerque ，Miguel Lima ，Pedro Sousa

ESTGV，Polytechnic Institute of Viseu，3504-510 Viseu，Portugal

CI＆DETS，ESTGV，Polytechnic Institute of Viseu，3504-510 Viseu，Portugal

Martifer Solar，技术部 - 自动化和控制系统，3505-291 Viseu，葡萄牙

抽象

在本文中，我们提出一个回溯算法，通过减少相邻面板造成的阴影，提高单轴太阳能跟踪器的能源生产。 此外，所提出的算法可以在任何场斜率下操作，避免了校正太阳能跟踪器所处的场斜率的必要性。 这是一个重要的功能，一旦它将减少太阳能跟踪器设置的时间和人力。 结果表明，该算法与仅针对水平场设计的类似算法相比呈现出类似的性能。

关键词： 太阳能追踪器 回溯算法; 太阳能位置; 再生能源

1. 介绍

可再生能源是当今重要的课题。 这种能源来自自然资源，如：太阳，风，水和地热能。 近年来，光伏（PV）能源在欧洲越来越重要[1]。 因此，欧盟（EU）决定设计措施，将欧洲转变为一个高效的社会。 主要目标是在2020年之前达到几个要求，称为“20-20-20”，其含义如下：1990年水平的欧盟温室气体排放量减少20％; 将可再生资源产生的欧盟能源消耗份额提高到20％; 欧盟能源效率提高20％。 因此，该行动计划将控制和减少能源需求，并将减少人口对石油资源的依赖。

使用PV板是获得自然通过将太阳辐射转化为电所提供给我们的能量的一种可能的方式。 光伏板可以以两种不同的方式配置：使用静态板，其中太阳辐射入射角度沿着天变化; 或使用太阳能跟踪器，其中面板将始终跟随太阳的位置[2]。这两种配置是可行的，但是在太阳能跟踪器将呈现高得多的效率。尽管如此，太阳能跟踪器不是100％有效的系统，因为有可能是在太阳能跟踪器没有为他们准备的情况。一这些情况是在所引起的跟踪相邻面板的面板上的入射阴影。本文将证明一个算法，将解决这一问题，因此提高了太阳能跟踪器效率的应用程序。

1. 反演算法

回溯算法用于防止PV板上的阴影效应。 这种效应将发生在清晨和下午晚些时候主要由于太阳海拔较低。 通过应用回溯算法，一旦所有面板区域暴露于太阳辐射，PV工厂将提高系统效率。 图1示出了没有回溯算法的示例，可以看出，存在由于由相邻面板的倾斜角度产生的阴影而不接收太阳光的面板区域。

图2示出了具有回溯算法实现的示例。 在这种情况下，通过减小相邻面板的倾斜角度来解决阴影效应。 注意，这不是最佳的面板倾斜将降低理论系统效率没有阴影[3,4,5]。 在回溯算法的结论中，随着太阳的到来，该算法对PV面板的倾斜角进行校正，以避免阴影效应。

图1.没有回溯算法的太阳能跟踪器 图2.太阳跟踪器与回溯算法

为此目的已经开发了几种回溯算法，即Dorian Schneider [3]，E.Lorenzo [4]，Dan Weinstock和Joseph Appelbaum [5]提出的算法。 这些算法仅设计用于太阳能跟踪器被放置在水平场中的情况，强加在太阳能跟踪器设置期间，必须将斜坡场水平地增加，从而增加建立时间和成本，特别是对于大型太阳能电站。

1. BIOPPROPOSED BACKTRACKING算法

所提出的回溯算法是基于使用三角方程的单轴太阳能跟踪器开发的。 考虑图3中呈现的二维投影，回溯系数b通过以下表达式获得：

回溯系数b取决于面板之间的距离（d），每个面板的宽度（w），太阳辐射的入射角（beta;）和场倾斜角（alpha;）。 对于b小于1的情况，这意味着将发生阴影效应，因此必须应用回溯。 另一方面，当b大于1时，面板将遵循其理想倾斜度而不回溯。 注意，可以获得太阳入射角beta;通过太阳定位算法，例如SPA算法[6]避免遮蔽效应的面板的倾斜角度可以通过以下方式获得：(2)for (在上午期间）和通过

1. for(在下午时段），其中gamma;是通过正弦法在三角形中获得，使用以下开发

1. 结果

在本节中提出了两个例子来测试建议的回溯算法性能。 第一个示例使用两个1米宽的PV板，在水平场中相同的太阳能跟踪器轴上相距1.2米（w = 1m; d = 1.2m）。

图4示出了使用所提出的算法的太阳能电池板倾斜角的演变。 如我们在图5中可以观察到的，太阳能跟踪器正在对小于1的系数b执行回溯。当系数超过该值时，这意味着面板遵循正常程序（没有回溯），因为太阳能入射在 面板不会产生阴影效果。

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图3.太阳能光伏板的投资 图4.太阳能板的倾斜角（面板间隔：1.2mu;m）

图6和图7示出了相同的先前方法，但是现在具有1.70m而不是1.20m的面板。 如可以看到的，在这种情况下，在后退系数值的范围中存在变化，然而阈值回溯/无回溯保持系数（b = 1）。 作为其结果，可以得出结论，没有回溯的正常随访期将更大。

图5.回溯系数（面板之间的间距：1.2m） 图7.回溯系数（面板之间的间距：1.7m）。

图6.太阳能面板的倾斜角（面板间隔：1.7mu;m） 图8：两种算法的太阳能电池板的倾角

（面板之间的间距：1.2m）

图8将所提出的算法与由Weinstock和Appelbaum为1.2m的面板之间的空间开发的算法进行比较。 可以看出，两种算法都呈现类似的结果。 无尾，每个算法中使用的回溯系数存在几个差异，因为只要Weinstock和Appelbaum的算法需要改变阈值点，每次面板之间的间距变化，所提出的算法将自动进行。

对于第二个例子，太阳能跟踪器将放置在10ordm;斜率场（alpha;=10ordm;）。 在这种情况下，太阳能跟踪器将由于其地面倾斜而表现不同。 图8示出了使用所提出的算法的太阳能电池板倾斜角的演变。 正如我们可以观察到的，在这种情况下，太阳能跟踪器参考是10ordm;，因为它的静止位置平行于地面。

图9：太阳能电池板的倾角（面板间距：1.7 m;地面坡度：10ordm;）

1. 结论

由于能量生产效率的提高，回溯算法在使用太阳能跟踪器的光伏电站的实施中是非常有用的工具。 所提出的算法已被证明在PV实现设置方面是非常通用的，不是强加跟踪器的地面必须与其它类似算法一样水平。 此外，当与放置在水平地面中的跟踪器的类似算法相比时，所提出的算法呈现类似的性能。 关于回溯系数，值的范围根据停车设置而改变，这是由于保持相同点回溯无回溯边界（b = 1）的事实。 否则，有必要对每个案例研究测量这个参数，如Weinstock和Appelbaum的算法。

参考文献：

1. Maria Teresa Silva Pereira de Macedo Grijoacute;,

“O Impacto da Produccedil;atilde;o de Energia Solar Fotovoltaica no Crescimento Econoacute;mico,”

Master Thesis, Faculty of Engineering, University of Porto, 2014.

1. S. Deepthi, A. Ponni, R. Ranjitha, and R. Dhanabal, “Comparison of Efficiencies of

Solar Tracker systems with static panel Single- Axis Tracking System and Dual-

Axis Tracking System with Fixed Mount,”

Int. J. Eng. Sci. Innov. Technol. IJESIT, vol. 2, Mar. 2013.

1. D. Schneider, “Control algorithms for large scale, single axis photovoltaic trackers,”

16th Int. Stud. Conf. Electr. Eng., 2012.

1. E. Lorenzo, L. Navarte, and J. Muntilde;oz,

“Tracking and back-tracking,” Polytechnic

University of Madrid (IES-UPM), 2011.

应用

跟踪和反向跟踪

E. Lorenzo *，L. Narvarte和J.Muntilde;oz

Instituto deEnergiacute;aSolar，Grupo de Sistemas Fotovoltaicos，UniversidadPoliteacute;cnicade Madrid（IES-UPM），Ciudad Universitaria s / n，

28040 Madrid，Spain

抽象

本文介绍了回溯几何不仅对单轴，而且对双轴跟踪和分析的审查

相应的能量增益。 它将不同的后跟踪策略与理想的能量跟踪进行比较

一方面，反向跟踪对于单个水平轴比对于单个垂直轴更有用

另一方面，当应用在双轴跟踪器的主轴上时，反向跟踪更有效。

关键词：

跟踪; 反向跟踪

*对应

E. Lorenzo，Energiacute;a太阳能研究所，ETSITelecomunicacioacute;n，Ciudad Universitaria s / n，28040马德里，西班牙。

电子邮件：lorenzo@ies-def.upm.es

1. 介绍

太阳能跟踪已经与光伏平板模块更多地使用超过20年，一些研究[1]表明它会在光伏过0.8euro;/ Wp。 目前有20多家公司提供具有不同跟踪可能性的产品：二轴，单个垂直轴，个水平轴和单个倾斜轴[2-5]。 当几个跟踪器被放置有限的aacute;rea，互影子的问题出现。

前一篇论文[1]处理了跟踪器上的假设理想跟踪， 当所有的接收器表面总是垂直于太阳。 几何已经审查和之间的关系每年的能源利用和占地已经分析。

遮光不仅降低了电输出功率，而且也增加了热点的风险。 Henee，兴趣的所谓反向跟踪策略，其中包括移动表面角度远离理想值，只是足以使阴影边界通过外面相邻跟踪器的边界。 这样，第一，阴影是ntilde;illy避免，第二，由于角度的损失发病率最小。 单追溯几何水平[6]和单个垂直轴[7]几年前。 本文提出了一个全面的回溯几何不仅对单轴的审查还可用于双轴跟踪，并分析相关能量增益。 结果帮助我们理解为什么back-跟踪实施在商业产品是今天

限于单个水平轴跟踪器，并建议反向跟踪对于其他跟踪器仍然具有吸引力特别适用于两轴。

1. 单个水平轴

图1a描述了单个水平，N-S取向轴，在相互的情况下的理想跟踪阴影。 理想的跟踪角＆gt; ro，由下式给出：

其中（x，y，z）是太阳的笛卡尔坐标矢量指的是x轴指向西的系统，y轴指向南，z轴指向

zenith [1]。 这些坐标与太阳高度有关，y s和太阳方位角，i / r s，角度：

阴影长度，s和阴影部分的PV发生器aacute;rea，FS，由下式给出：

图1.单个水平，N-S取向的轴的几何跟踪。 垂直，面向电子的投影，平面：（a）在阴影的情况下的理想跟踪，（b）反向跟踪。

其中L EW是轴之间的距离。 反向跟踪校正角，agt; c，为：

值得一提的是，PV的比值阵列aacute;rea到全地面aacute;rea，所谓的地被比率（GCR），由下

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