一种全天候实时追踪太阳能方位的系统及方法

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电、太阳能光热发电技术领域，具体涉及一种全天候实时追踪太阳能方位的系统及方法。

背景技术

由于储量丰富、地区分布普遍和清洁无污染等特点，太阳能得到了国内外学术界和工业界越来越多的关注，并开展了广泛的研究，目前太阳能已应用到太阳能集热器、光热发电、光伏发电、太阳能辐射水制氢和太阳能光生物质等领域。但太阳能也有稳定性差等缺点，其太阳辐照度受地理位置、季节和地球自转等因素影响较大，若太阳能接收器表面能够实时保持与太阳辐射保持垂直，可以大大提高现有太阳能辐射的利用率。

太阳能方位追踪技术是提高太阳辐射能利用率的重点之一，目前国内外已开发了多种太阳能方位追踪技术，如单轴机械式追踪、双轴机械式追踪等。但现有的技术一般采用电机驱动或液压驱动，结构部件较为复杂，追踪方位角受限，并且大多需要根据季节不同人为介入调整追踪角度，且运行一段时间后因各部件配合间隙变大导致追踪精度变差，可靠性降低。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种全天候实时追踪太阳能方位的系统及方法，通过在方位球上经纬正交均匀布置光线通道，实现对太阳能方位的全覆盖，能够准确获知实时的太阳光线的入射角，保证太阳能方位的精确跟踪。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种全天候实时追踪太阳能方位的系统，包括方位球1，所述方位球1为规则的圆球形，方位球1固定在底座2上，所述方位球1上均匀布置有光线通道7，所述光线通道7底部设置有光敏电阻8，所述光敏电阻8通过导线3与多通道信号采集器4的接线端子连接；所述多通道信号采集器4通过通讯电缆5与计算机6连接。

所述的方位球1是厚度为50mm的厚壳圆球，其厚度保证相邻两个光线通道7的底部接收到的太阳辐射能不一致。

所述的光线通道7沿着法线方向贯穿方位球1的厚度，光线通道7是直径为2mm的直通道直径足够小，保证方位球1上能够布置大量的光线通道7。

所述的光线通道7在方位球1上的布置方案为呈经纬正交均匀布置，每条光线通道7对应单独的可直射该通道的太阳能方位。

所述的光线通道7中填充了透明材料，材料可以是有机玻璃、石英玻璃。

所述的每一个光敏电阻8通过导线3与多通道信号采集器4的接线端子连接，每一个光敏电阻8占有一条多通道信号采集器4的信号通道。

所述的信号采集器4将光敏电阻8输出的阻值转换为通讯信号，通讯信号中包括光敏电阻编号、阻值等信息。

所述的计算机6对比光敏电阻8阻值大小，并根据光敏电阻8编号判断出该光敏电阻8在方位球1的位置。

一种全天候实时追踪太阳能方位的系统的使用方法，包括以下步骤；

太阳能光线穿过光线通道7照射光敏电阻8，光敏电阻8受光照其阻值产生变化，因太阳能光线入射角度不同，每个光线通道7内照射的太阳能光线强度大小会有差异，只有此时直冲太阳方位的那条光线通道7内照射的太阳能光线强度最大，相应的该条光线通道7内光敏电阻8的阻值变化最大，所有光线通道7内光敏电阻8的编号和阻值等信息通过多通道信号采集器4传输至计算机系统6，通过对比所有光敏电阻8的阻值变化，得知太阳能光线强度最大的光敏电阻8的编号和光线通道7编号，由于每条光线通道7对应单独的可直射该通道的太阳能方位，进而得到此时该地域的太阳能方位信息，实现太阳能方位的实时追踪。

本发明的有益效果：

本发明通过在方位球上经纬正交均匀布置光线通道，实现对太阳能方位的全覆盖，能够准确获知实时的太阳光线的入射角，保证太阳能方位的精确跟踪，不存在常规太阳能方位追踪装置的累计误差和机械误差，结构简单，成本低廉，组装方便，占地面积较小，且本发明所述的一种全天候实时追踪太阳能方位的系统及方法对布置位置无地形要求，不受大风等天气因素制约，环境适应性良好，能够实现对太阳能方位的全天候跟踪，同时不需要人力介入，实现太阳能方位的实时输出，可以很大程度上节约人工投入。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的方位球结构示意图。

其中，1为方位球、2为底座、3为导线、4为信号采集器、5为通讯电缆、6为计算机系统、7为光线通道、8为光敏电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照附图，本发明所述的一种全天候实时追踪太阳能方位的系统及方法包括方位球1、底座2、导线3、多通道信号采集器4、通讯电缆5、计算机系统6、光线通道7、光敏电阻8。其中方位球1上呈经纬正交均匀布置了若干条光线通道7，每条光线通道7的底部布置一个光敏电阻8，光敏电阻8通过导线3与多通道信号采集器4连接，多通道信号采集器4的信号通过通讯电缆5传输至计算机系统6。

所述的方位球1是带有一定厚度的厚壳圆球，其厚度可以保证相邻两个光线通道7的底部接收到的太阳辐射能不一致；

所述的方位球1材质是不透光、耐腐蚀且易加工材质，优选是不锈钢、钛合金、铝合金或者陶瓷等；

所述的光线通道7贯穿了方位球1的厚度，光线通道7的直径足够小，保证方位球1上能够布置大量的光线通道；

所述的光线通道7在方位球1上的布置方案为呈经纬正交均匀布置，每条光线通道对应单独的可直射该通道的太阳能方位；

所述的每一个光线通道7中都布置了一个光敏电阻8，且每一个光敏电阻8有单独的编号；

所述的光线通道7中填充了透明材料，材料可以是有机玻璃、石英玻璃等，保证太阳光线可以穿过透明材料且衰减较小，同时减少灰尘等环境污染对光敏电阻的干扰；

所述的每一个光敏电阻8占有一个信号采集器通道；

所述的信号采集器4可以将光敏电阻8输出的阻值转换为通讯信号，通讯信号中包括光敏电阻编号、阻值等信息；

所述的计算机6对比光敏电阻8阻值大小，并根据光敏电阻8编号判断出该光敏电阻在方位球的位置。

如附图1所示，本发明的工作原理为：

太阳能光线穿过光线通道7照射光敏电阻8，光敏电阻8受光照其阻值产生变化，因太阳能光线入射角度不同，每个光线通道7内照射的太阳能光线强度大小会有差异，只有此时直冲太阳方位的那条光线通道7内照射的太阳能光线强度最大，相应的该条光线通道7内光敏电阻8的阻值变化最大。所有光线通道7内光敏电阻8的编号和阻值等信息通过多通道信号采集器4传输至计算机系统6，通过对比所有光敏电阻8的阻值变化，得知太阳能光线强度最大的光敏电阻8的编号和光线通道7编号，由于每条光线通道对应单独的可直射该通道的太阳能方位，进而得到此时该地域的太阳能方位信息，实现太阳能方位的实时追踪。