场级跟踪器控制器制造技术

本发明专利技术指向用于提高来自太阳能系统的场的总电力输出的装置和方法。本发明专利技术提供场级跟踪器控制器，场级跟踪器控制器计算各个太阳能系统的改进定位并且将那些配置传送给场中的跟踪器。存储在控制器中的算法基于诸如太阳移动、由周围结构产生的遮光模式以及能量系统的测量输出的因素来计算太阳能系统的改进配置。改进定位可以包括将各个能量系统指引到平放位置以使得在整体上场的电力输出最大化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

技术介绍
太阳能系统用于收集太阳辐射且将太阳辐射转换成可用的电能。系统通常包括安装在跟踪器上的太阳能单元的阵列和经由驱动电动机指引跟踪器的控制器。用于太阳能系统的自动化的跟踪器控制器用于指引太阳能单元跟随太阳的路径。控制器通常有赖于跟踪器的精确且正确的位置、时钟或定时机构和星历表等式来计算太阳辐射相对于太阳能单元阵列的相对方向。控制器通常控制单个跟踪器，单个跟踪器可以支撑一个或多个太阳能单元阵列。太阳能单元可以为聚光光伏(CPV)太阳能装置，其为利用一个或多个光学元件将入射光聚集到光生伏打电池上的装置。每单位面积可呈现出500或更多太阳的电力的这种聚光取决于相对于太阳的精确取向从而提供改进的性能。一个或多个CPV装置可以组装成阵列。这些阵列安装在跟踪装置上，所述跟踪装置可包括刚性支撑结构、驱动电动机和冷却机构。跟踪器可以同时枢转和旋转多个太阳能阵列以跟随太阳的路径。跟踪器通常以如下方式相对于彼此分布在使一个阵列可在另一阵列上具有的遮光轮廓最小化的同时，使得最大程度地暴露于太阳光。这使得在场中跟踪器的分布稀疏。分布可以被测量作为两维地面覆盖密度(GCD2D)。为了提供较稠密分布的跟踪器以使每个区域中收集的太阳能的量最大化，需要进行改进。场中各个太阳能系统可能周期性地发生故障。随着太阳改变射角，最终不能工作的跟踪器或太阳能装置可对近旁的阵列产生遮光。因此，可能降低相邻太阳能系统的性能。 周围结构(例如，风力涡轮机、建筑物、景观元素和树木)的遮光模式也可能影响太阳能系统的场的最大可能的电力输出。当前的跟踪器控制器不能解释可能周期性地阻挡太阳辐射的景观中的元素、其它这样的跟踪器、树木、建筑物或不工作的跟踪器。此外，设计为使得在阵列级处的电力输出最大化的跟踪器可导致在整体上场的发电是次优的。因此，对于使得太阳能系统更稠密分布且提供各个跟踪器的动态控制从而使太阳能系统的场的电力输出最大化的改进的跟踪器控制器存在需求。
技术实现思路
提供一种用于在太阳能系统的场中可控地定位用于太阳能系统的一个或多个各个跟踪器的方法和装置。单个太阳能系统可以包括跟踪器、驱动电动机、太阳能装置和用于测量能量输出的器件。太阳能装置可以包括安装在跟踪器上的一个或多个阵列，并且阵列可以包括一个或多个太阳能单元。所述方法和装置可使场中的跟踪器取向以产生来自各个太阳能系统的电力输出之和的最大潜在电力(MPP)输出。本专利技术的场级跟踪器控制器可以基于诸如周围结构的位置和尺寸、太阳移动、太阳能系统中太阳能单元的电子布置以及与该系统的期望输出相比较的能量系统的测量输出的因素来计算用于各个太阳能系统的改进配置。场级跟踪器控制器包括输入器件、与太阳能系统的场进行通信的可编程控制器以及用于存储算法的器件，所述算法对于太阳能系统的场的MPP计算太阳能系统的改进配置。根据本专利技术的一个实施方案，场级跟踪器控制器可以包括输入器件，所述输入器件用于输入场中各个太阳能系统的位置和尺寸以及系统中太阳能单元的电子布置。控制器还可以包括用于存储算法的存储器件，所述算法基于场中各太阳能系统的位置和尺寸、测量到的由场中的各太阳能系统生成的电力输出、阵列中太阳能单元的电子布置和用于太阳移动的星历表等式来对于太阳能系统之和的最大潜在电力(MPP)输出计算各个太阳能系统的改进配置。在另一实施方案中，场级跟踪器控制器可以使太阳能系统的第一部分取向为提供在太阳能系统的第二部分上的最小遮光模式，从而提供场中太阳能系统之和的最大潜在电力输出。对场中的系统的最小遮光模式可以通过使用星历表等式、场中各个太阳能系统或其它结构的位置和尺寸的算法来计算，以便计算出由各个跟踪器或其它结构产生的遮光模式。在另一实施方案中，场级跟踪器控制器可以监测各个太阳能系统的输出并计算一个或多个太阳能跟踪器可能故障的改进位置集合。场级控制器系统提供了在整体上而不是基于各个系统使得太阳能系统的场的电力输出最大化的独特方案。附图说明图1描绘了太阳能系统的场的示意图。图2示出了以三个并联串电子连接的太阳能装置的阵列的示意图。图3描绘了图示对于太阳能装置的三个并联串的遮光影响的曲线图。图4描绘了取向为在低太阳射角处使得场的太阳能输出的潜在总和最大化的太阳能系统的场的示意图。图5示出了图示当使各个太阳能系统处于平放位置(stowed position)时太阳能系统的场的最大电力输出的曲线图。图6描述了当从场中的各个太阳能系统检测到电力减小时本专利技术的场级跟踪器控制器所采取的处理的一个实施方案的流程图。图7描绘了包括一个故障系统的太阳能系统的场的示意图。图8描绘了包括一个平放系统的太阳能系统的场的示意图。图9描绘了包括一个故障系统和一个平放系统的太阳能系统的场的示意图。具体实施例方式现在将参考附图在本文中更加完整地描述本专利技术。然而，本专利技术可以许多不同的形式实施且不应当解释为限制于本文所阐述的实施方案；而是，提供这些实施方案以使本公开是全面且完整地并且将向本领域技术人员全面地传达本专利技术的范围。在全文中，相同的标记指代相同的元件。在本专利技术的一个实施方案中，场级跟踪器控制器可以可控地定位太阳能系统的场中的一个或多个各个太阳能系统。太阳能系统可以包括用于将太阳能转换成可用电能的一个或多个阵列的单元。可以一个或多个串电组合阵列中的太阳能单元。太阳能单元可以为聚光光伏装置。太阳能单元可以平板型太阳能装置。太阳能系统还可以包括将单元的阵列指引以朝向入射的太阳辐射的跟踪器。太阳能系统的场可以包括大于一个的任何数量的太阳能系统。太阳能系统的场可以包括10个、50个、100个或更多的系统。跟踪器可以为跟随太阳的路径的任何装置。跟踪装置可以具有任何构造，诸如单个或多个基座支撑构造以及使用组合支撑件和滑轨、销接合、球窝、旋转轮和更多的设计。现在参考图1，五个太阳能系统的场的示意性剖面图显示为朝向太阳光线的方向。 太阳能系统中的每个包括跟踪器(A-E)，所述跟踪器包括包含单阵列(1- 的太阳能单元的单个基座。图2中的示意图中显示的阵列200可以代表图1的阵列1-5中的任一个，阵列200包括分成三串(I-III)的30个太阳能单元210。由于阵列200可以包括以任何数量的串布置的任何数量的太阳能单元，图2中描述的实施方案仅理解为示例性的目的。太阳能单元210通常以包括串的串联形式电连接，使串I-III并联连接。单元的串联可以包含多个分流二极管，分流二极管可以在单个太阳能单元故障的情形下限制由太阳能系统所生成的电力的损耗。单个太阳能单元的遮挡或者机械或电气故障对单个的和相邻的太阳能系统的输出的影响在很大程度上取决于系统中串的布置和连接。太阳能系统的场的取向和全局位置以及一年的时间均可以在很大程度上影响投射到各个太阳能系统上的遮光模式且因此影响太阳能系统的场的电力输出。单个太阳能系统的最大电力输出的降低还可能由于串中太阳能单元的部分的机械或电子故障或者对太阳能单元的串的部分的太阳辐射的阻碍而发生。阻碍可由于任何数量的源引起，例如，灰尘、碎屑、遮光。太阳能单元的部分的局部阻碍、遮挡或故障对各个太阳能系统的电力输出的影响在很大程度上取决于系统中单元的串的电气布置。图3示出了增加对与图2中的阵列200类似的电并联布置的太阳能单元的三个串的阵列的遮挡的模拟。系本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种控制器系统，包括：两个或多个太阳能系统的场，其中每个系统包括安装到太阳跟踪器上的一个或多个太阳能阵列，并且其中所述阵列包括具有电子布置的一个或多个太阳能单元；以及场级跟踪器控制器，其与所述太阳能系统的场进行通信，其中所述控制器能够接收与所述太阳能系统的场中各个太阳阵列的位置和尺寸以及阵列中太阳能单元的所述电子布置有关的数据，并且其中所述场级跟踪器控制器控制所述场中各个太阳跟踪器的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M麦克唐纳，
申请(专利权)人：索尔福克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US