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平單軸跟蹤器逆向跟蹤陰影躲避技術解讀

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平單軸跟蹤器的軸向一般是采用南北軸，其運行基本原理是確保組件在東西方向上跟太陽光線成直角，所以平單軸跟蹤器跟蹤的是太陽的方位角，而不是高度角。由于跟蹤的范圍一般是在-60°-60°，如果組件實時跟著太陽追蹤，在早上或傍晚太陽高度角較小的時候，需要的跟蹤角度一般會超過跟蹤范圍，而停留在±60°位置，此時前面一排組件會對后面一排產生遮擋。

對于平單軸跟蹤系統(tǒng)，如果采用逆跟蹤技術，可在減少陣列間距的同時，又能使光伏陣列間沒有遮擋，那么就可以很好地解決跟蹤系統(tǒng)面臨的光伏發(fā)電量和占地面積的抉擇問題。當確定使用逆跟蹤技術后，為了提高發(fā)電量，還需要確定跟蹤支架的東西間距，因為東西距離大，早晚逆跟蹤算法啟動的機會相對來說就會少一些，那么可保證組件平面上所接收的輻射量相對較大。當然，實際間距的選擇還需要看可利用的土地面積。

? ? ? ?逆跟蹤算法：早上和傍晚的時候，支架能夠反向旋轉，使前排組件陰影剛好沒遮到后排，實現(xiàn)入射角最大、發(fā)電量最大的目標。
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1、跟蹤角度的計算
? ? ? ?根據(jù)圖1所示為南北軸向平單軸，某時刻的太陽位置，高度角為α，方位角為β，根據(jù)三角函數(shù)關系可得到：
θ=arctan（tanα/sinβ）
? ? ? ?正常跟蹤時，跟蹤器上的組件跟隨著太陽運行軌跡變化而運動，其運行基本原理是確保組件在東西方向上跟太陽光線成直角，因此，正常情況下，跟蹤角γ 和夾角θ 恒有：
γ+θ=90°
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圖1 平單軸跟蹤支架南北軸與太陽的夾角θ示意圖
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1、逆向跟蹤的啟動算法
? ? ? ?以L 和 W為邊，當θ+γ=90°時，為正常跟蹤與逆追蹤的臨界角。那么γ臨界角=acos（W/L），如果γ> acos（W/L），開始逆跟蹤。根據(jù)三角函數(shù)，可計算得到逆向跟蹤角度：
γ逆向跟蹤角：asin（K*sinθ）-θ，其中K=L/W
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圖2 無逆跟蹤時早晚存在的陰影
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圖3 逆跟蹤時角度的計算
? ? ? ?假設某項目平單軸跟蹤支架組件縱向雙排安裝，2*10塊組件。寬度3.32米，長度10.1米，跟蹤范圍-45°-45°。
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? ? ? ?使用PVsyst模擬得到輸出結果，以1月1日為例，早上的九點和十點時刻，太陽的高度角分別為5.81°和15.16°，根據(jù)上述公式可計算得到太陽高度角的東西分量θ分別為7都和20.8°，理論上為了保證輻射的最大化，跟蹤角度應為83°和69.2°，但是此時均超過了跟蹤范圍 45°，因此如果沒有采用逆跟蹤技術，此時的追蹤角度為45度。如果采用逆跟蹤，根據(jù)上述公式可計算得到分別為10°和37°。
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3、逆向跟蹤對發(fā)電量的影響
在使用PVsyst軟件計算逆跟蹤對發(fā)電量的影響，需要考慮以下兩點：
1、無論是否采用逆跟蹤技術，光伏方陣接受的直接輻射并沒有變，散射和反射可能有變化，一般情況下，逆跟蹤的反而變小，也就是說，如果在PVsyst軟件中采用“線性遮擋”模式，那么逆跟蹤方式的發(fā)電量反而會略小。
2、如果在PVsyst軟件中采用第三種陰影計算模式（根據(jù)Layout組串連接模式），那么逆跟蹤應有明顯的優(yōu)勢。
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原文始發(fā)于微信公眾號（坎德拉學院）：平單軸跟蹤器逆向跟蹤陰影躲避技術解讀

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