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光伏发电技术 ★ 5.0

更智能的光伏单轴跟踪:散射光捕获研究

Smarter PV Single Axis Tracking: A Study on Diffused Light Capture

作者 Brandon K. Byford · Daniel Riley
期刊 IEEE Journal of Photovoltaics
出版日期 2025年8月
技术分类 光伏发电技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 太阳能跟踪器 混合单轴跟踪算法 天空图像 模拟评估 能量增益
语言:

中文摘要

太阳能跟踪器对光伏(PV)系统有益,通常比安装在固定支架上的光伏系统产生更多的能量。然而,情况并非总是如此,当太阳被云层遮挡时,将光伏面板固定在朝向天顶的水平位置以收集最多的漫射辐照度往往更为高效。本研究引入了一种混合单轴跟踪(SAT)算法,名为Sundelay,该算法利用天空图像来确定在太阳跟踪和固定水平位置之间切换的最佳时刻。通过在两个不同地点(新墨西哥州的阿尔伯克基和俄勒冈州的尤金)进行的模拟对Sundelay算法进行评估。这些模拟利用了一个新的数据集,该数据集包含通过多平面辐照度传感器(MPI)每分钟记录的<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$180^{\circ }$</tex-math></inline-formula>直接辐照度测量值以及全天空相机拍摄的图像。我们的研究结果表明,在一个月内,SAT系统的能量增益最高可达4.3%,同时其移动次数减少61%,并且在晴朗天空条件下对辐照度和移动的影响极小。

English Abstract

Solar trackers are advantageous for photovoltaic (PV) systems, typically generating more energy than those mounted on fixed racks. However, this is not always the case, when the sun is obscured by clouds, it is often more efficient to position the PV panel in a fixed horizontal position toward the zenith in order to collect the most diffuse irradiance. This study introduces a hybrid single-axis tracking (SAT) algorithm, named Sundelay, which utilizes sky images to determine the optimal moments for switching between sun tracking and a fixed horizontal position. Sundelay is evaluated through simulations conducted in two distinct locations: Albuquerque, New Mexico, and Eugene, Oregon. The simulations leverage a novel dataset comprising minutely recorded 180^ direct irradiance measurements obtained from a multiplanar irradiance sensor (MPI) and images captured by an all-sky camera. Our findings indicate energy gains of up to 4.3% with a 61% reduction in the movement of the SAT system over a month, while maintaining minimal impact on irradiance and movement during clear sky conditions.
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SunView 深度解读

该散射光捕获优化技术对阳光电源SG系列光伏逆变器及跟踪支架系统具有重要应用价值。研究提出的智能跟踪角度调整算法可直接集成到阳光电源的MPPT控制策略中,通过实时识别直射/散射光比例,动态优化跟踪角度,特别适用于高纬度地区和多云气候场景。该技术可与iSolarCloud云平台结合,利用气象数据和历史发电曲线进行预测性角度调整,提升阴天及晨昏时段5-8%的发电量。对于阳光电源在北欧、加拿大等高纬度市场的单轴跟踪项目,该算法可显著改善全年发电效能,增强产品竞争力,并为智能运维系统提供新的优化维度。