聚光光伏系统建模及追踪控制策略研究
发布时间：2020-12-11 16:14
聚光光伏发电技术因其低成本、高效率的特点成为大型光伏电站关注的焦点。作为第三代光伏技术,主要从高聚光效率和高均匀度的聚光器、高转换效率的聚光太阳能电池、高追踪精度的追踪装置三个方面进行了升级优化。虽然聚光光伏技术相较于前两代已经有了巨大革新,但是光伏系统的追踪装置普遍还是采用了传统的以步长为条件的追踪方法,并未考虑系统的发电量与耗电量之间的关系,无法使系统净发电量最大化,致使系统整体效率偏低。因此,本文主要针对第三方面——追踪装置,以“节能高效”为主旨,以设计出新型追踪控制策略为终极目标,从太阳运动追踪的基础模型入手,结合聚光太阳能电池的输出特性,设计出一种双轴交替式变频追踪控制策略。设计新型控制策略主要包括以下三个步骤:为了达到对太阳运行轨迹的精准追踪,建立关于太阳运行的基础模型,分为视日运动轨迹模型和太阳辐照模型两种。通过坐标转换将太阳位置从时角坐标系转至地平坐标系,以高精度方法计算可求得高度角和方位角。利用两角度可计算出观测点的水平面和光伏组件旋转条件下的辐照度。仿真实验表明,该视日运动轨迹模型能够准确描述观测点太阳运行轨迹的变化,为追踪装置的精准追踪提供参照标准,同时光辐照度模...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地球运行示意图
即使宇宙中天体的运动客观存在,但对于身处地球上的观测者来说是很难界定的。为了能够准确描述太阳与地球之间的相对运动位置,引入"天球"的概念,图2.2所示为天球模型示意图。所谓"天球"就是假象为无限大的地球,所有天体附着在其上。与地球相对应,地球的南北两极对应"天球"的天南极和天北极；"天球"赤道面为地球赤道面的无限放大；黄道平面即为太阳围绕地心作循环往复运动的平面,运行轨迹称作太阳视运行轨迹；黄赤交角即为黄道平面与"天球"赤道面的夹角23°26"。地平坐标系与时角坐标系是两种常用来描述太阳相对位置的坐标系。在地平坐标系中,X-Y轴构成的较大平面为观测者所在地平面的无限延展,太阳的相对位置可用太阳高度角和太阳方位角来衡量；在时角坐标系中,X-Y轴构成的较大平面为天球赤道面,太阳的相对位置用赤纬角和时角两变量来衡量。在这两组参数获取过程中,太阳高度角和太阳方位角的获取方法更加快捷,因此,在接下来的太阳相对位置计算时将采用坐标转换的方法,用高度角与方位角来描述太阳位置,为提出追踪策略打下基础。
在提出追踪控制策略之前,首先通过时角坐标系向地平坐标系转换的方法求得太阳高度角与太阳方位角。其中,太阳高度角为太阳入射光线与地平面夹角,太阳方位角为太阳入射光线投影与正南轴的夹角。图2.3两坐标系下的几何位置示意图。在地平坐标系中,以太阳高度角h和光线投影与正南轴构成的夹角A*来描述天体位置。X轴指向正北；Y轴指向正东,Z轴指向天顶。天体位置可表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高倍聚光光伏技术最新进展[J]. 能源与环境. 2019(06)
[2]温度对户外光伏系统发电效率影响分析[J]. 王婧怡,钱政,孙翰墨,郭鹏程,申烛,郭宗军. 电测与仪表. 2018(15)
[3]实用环境下光伏组件发电效率评价方法研究[J]. 连乾钧,石磊,康钦一,王健全. 太阳能学报. 2018(06)
[4]一种高精度太阳跟踪控制装置研究[J]. 朱国栋,王成龙,马军,张娜. 传感技术学报. 2018(06)
[5]聚光光伏追日系统调节控制策略研究[J]. 陈进,王月红,陈锂权,汪源,汪树青. 测控技术. 2018(02)
[6]基于PLC的追日控制系统设计与效率分析[J]. 韦永兰,马海宁,张学栋. 控制工程. 2016(05)
[7]太阳能双轴聚光跟踪控制设计与优化[J]. 沈磊,姜晨. 上海理工大学学报. 2016(02)
[8]聚光光伏发电国内外研究现状[J]. 王海,黄金,洪立水,蔡明臻,刘宇航. 太阳能. 2016(03)
[9]环面焦斑全内反射菲涅尔透镜设计及分析[J]. 殷丹艳,王淮生,倪艳芬. 上海电力学院学报. 2016(01)
[10]高倍聚光下三结砷化镓电池输出特性实验研究[J]. 李定昌,黄金,林伟杰,谢泽扬. 广东工业大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]高效半导体太阳电池的优化设计及性能研究[D]. 马大燕.华北电力大学(北京) 2018
[2]光伏电池理论模型仿真优化及多结单色光电池的制备研究[D]. 官成钢.华中科技大学 2018
[3]纳米结构光伏器件的光学与载流子动力学研究[D]. 尚爱雪.苏州大学 2017
[4]高倍聚光光伏电站优化设计[D]. 弭辙.华北电力大学(北京) 2016
[5]聚光光伏系统中太阳能电池的冷却问题研究[D]. 王子龙.上海理工大学 2011
硕士论文
[1]菲涅尔式聚光光伏系统建模与控制策略研究[D]. 谢富鹏.江苏科技大学 2018
[2]激光照射下砷化镓聚光电池光电转换效率的研究[D]. 韩明珠.南京航空航天大学 2018
[3]两种点聚焦式菲涅尔聚光光伏光热系统设计与实验研究[D]. 金祝岭.中国科学技术大学 2016
[4]大型聚光光伏跟踪装置结构优化[D]. 黄磊.武汉理工大学 2013
[5]基于Matlab/Simulink的聚光太阳能电池仿真[D]. 吴新江.武汉理工大学 2012
[6]呼和浩特地区太阳能集热器光热性能实验研究[D]. 后尚.内蒙古工业大学 2007
本文编号：2910836
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地球运行示意图
即使宇宙中天体的运动客观存在,但对于身处地球上的观测者来说是很难界定的。为了能够准确描述太阳与地球之间的相对运动位置,引入"天球"的概念,图2.2所示为天球模型示意图。所谓"天球"就是假象为无限大的地球,所有天体附着在其上。与地球相对应,地球的南北两极对应"天球"的天南极和天北极；"天球"赤道面为地球赤道面的无限放大；黄道平面即为太阳围绕地心作循环往复运动的平面,运行轨迹称作太阳视运行轨迹；黄赤交角即为黄道平面与"天球"赤道面的夹角23°26"。地平坐标系与时角坐标系是两种常用来描述太阳相对位置的坐标系。在地平坐标系中,X-Y轴构成的较大平面为观测者所在地平面的无限延展,太阳的相对位置可用太阳高度角和太阳方位角来衡量；在时角坐标系中,X-Y轴构成的较大平面为天球赤道面,太阳的相对位置用赤纬角和时角两变量来衡量。在这两组参数获取过程中,太阳高度角和太阳方位角的获取方法更加快捷,因此,在接下来的太阳相对位置计算时将采用坐标转换的方法,用高度角与方位角来描述太阳位置,为提出追踪策略打下基础。
在提出追踪控制策略之前,首先通过时角坐标系向地平坐标系转换的方法求得太阳高度角与太阳方位角。其中,太阳高度角为太阳入射光线与地平面夹角,太阳方位角为太阳入射光线投影与正南轴的夹角。图2.3两坐标系下的几何位置示意图。在地平坐标系中,以太阳高度角h和光线投影与正南轴构成的夹角A*来描述天体位置。X轴指向正北；Y轴指向正东,Z轴指向天顶。天体位置可表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高倍聚光光伏技术最新进展[J]. 能源与环境. 2019(06)
[2]温度对户外光伏系统发电效率影响分析[J]. 王婧怡,钱政,孙翰墨,郭鹏程,申烛,郭宗军. 电测与仪表. 2018(15)
[3]实用环境下光伏组件发电效率评价方法研究[J]. 连乾钧,石磊,康钦一,王健全. 太阳能学报. 2018(06)
[4]一种高精度太阳跟踪控制装置研究[J]. 朱国栋,王成龙,马军,张娜. 传感技术学报. 2018(06)
[5]聚光光伏追日系统调节控制策略研究[J]. 陈进,王月红,陈锂权,汪源,汪树青. 测控技术. 2018(02)
[6]基于PLC的追日控制系统设计与效率分析[J]. 韦永兰,马海宁,张学栋. 控制工程. 2016(05)
[7]太阳能双轴聚光跟踪控制设计与优化[J]. 沈磊,姜晨. 上海理工大学学报. 2016(02)
[8]聚光光伏发电国内外研究现状[J]. 王海,黄金,洪立水,蔡明臻,刘宇航. 太阳能. 2016(03)
[9]环面焦斑全内反射菲涅尔透镜设计及分析[J]. 殷丹艳,王淮生,倪艳芬. 上海电力学院学报. 2016(01)
[10]高倍聚光下三结砷化镓电池输出特性实验研究[J]. 李定昌,黄金,林伟杰,谢泽扬. 广东工业大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]高效半导体太阳电池的优化设计及性能研究[D]. 马大燕.华北电力大学(北京) 2018
[2]光伏电池理论模型仿真优化及多结单色光电池的制备研究[D]. 官成钢.华中科技大学 2018
[3]纳米结构光伏器件的光学与载流子动力学研究[D]. 尚爱雪.苏州大学 2017
[4]高倍聚光光伏电站优化设计[D]. 弭辙.华北电力大学(北京) 2016
[5]聚光光伏系统中太阳能电池的冷却问题研究[D]. 王子龙.上海理工大学 2011
硕士论文
[1]菲涅尔式聚光光伏系统建模与控制策略研究[D]. 谢富鹏.江苏科技大学 2018
[2]激光照射下砷化镓聚光电池光电转换效率的研究[D]. 韩明珠.南京航空航天大学 2018
[3]两种点聚焦式菲涅尔聚光光伏光热系统设计与实验研究[D]. 金祝岭.中国科学技术大学 2016
[4]大型聚光光伏跟踪装置结构优化[D]. 黄磊.武汉理工大学 2013
[5]基于Matlab/Simulink的聚光太阳能电池仿真[D]. 吴新江.武汉理工大学 2012
[6]呼和浩特地区太阳能集热器光热性能实验研究[D]. 后尚.内蒙古工业大学 2007
本文编号：2910836
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