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第28卷 第2期 阳 能 学 报 Vol.28,No.2 2007年2月 ENERGIAESOLARISSINICA Feb.,2007 文章编号:0254-0096(2007)02-0169-05 跟踪式光伏发电系统研究 窦 伟1,2，许洪华，‘李 晶‘ (1.中国科学院电工研究所，北京 100080;2.中国科学院研究生院，北京 100039 摘 要:根据某地实测的太阳辐射数据，仿真比较了配备有单轴跟踪和双轴跟踪等4种跟踪控制的光伏发电系统 与固定式光伏发电系统的太阳辐射利用率。并在此基础上对4种跟踪系统的跟踪角控制规律及跟踪控制方式进 行了详细的分析，得出倾纬度角单轴跟踪系统控制规律最为简单，算法实施更为实用的结论。同时，也在理论上证 明了采用步进式控制方式的跟踪系统能够在保持较高太阳辐射利用率情况下简化控制系统设计，有利于工程设计 及应用。 关键词:光伏阵列;跟踪系统;仿真 中图分类号二TK513.4 文献标识码:A 0 引 言 1仿真设计方案 为提高光伏发电系统的发电量，需要提高光伏 1.1 自动跟踪设计原理 阵列吸收太阳辐射能量的能力。通常工程中采用的 光伏阵列吸收太阳辐射的多少与太阳辐射人射 方法是为光伏阵列安装跟踪装置。 光线和阵列法向之间夹角即人射角e;有关，假设沿 文献 1〔一5〕对光伏跟踪系统的运行性能进行了 某方向人射的太阳辐射强度为Eb，则太阳电池阵列 较全面的研究，并根据当地的地理位置和气候条件 实际所能利用的太阳辐射强度为Ebxcos9;。因此， 提出跟踪系统设计方案。文献 6「一9]通过建立数学 为提高光伏阵列的太阳辐射利用率，必须减小人射 模型对跟踪系统的性能进行预测与分析，为光伏发 角B;。 电系统的优化设计提供依据。在国内，文献 1〔0- 太阳光人射角B、随昼夜、季节变化。因此，固 12」分别针对固定、单轴跟踪和双轴跟踪光伏发电系 定安装的光伏阵列不能充分吸收太阳辐射的能量。 统的性能进行研究。但 目前还没有文献对上面提到 如果采用自动跟踪光伏阵列，随时根据太阳的运行 的几种跟踪式光伏发电系统的太阳辐射利用率、跟 轨迹调整阵列表面位置以减小人射角B;，就能够在 踪角控制算法和控制方式进行全面的比较分析。 相同的辐照条件下吸收比固定安装光伏阵列更多的 本文结合实测太阳辐射数据，对4种具有代表 太阳辐射能量。 性的自动跟踪光伏发电系统的太阳辐射利用率进行 自动跟踪光伏阵列按照旋转轴的个数可分为单 了仿真计算，并以固定光伏发电系统的太阳辐射利 轴跟踪和双轴跟踪。单轴跟踪的光伏阵列只能围绕 用率为基准，对4种自动跟踪系统的仿真结果进行 一个旋转轴旋转，旋转轴可以有多种放置方式:水平 了详细的比较。同时，还详细分析了这4种跟踪系 南北向放置、水平东西向放置或地平面垂直放置等。 统的跟踪角控制规律及跟踪控制方式。分析结果表