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光伏发电最大跟踪点的激光定位测试
返回列表 来源: 江苏激光产业技术创新战略联盟 发布日期: 2023.05.01 浏览次数:
自上世纪末以来,水能、风能、太阳能等清洁、可再生能源越来越受到人们的重视,尤其是以光伏发电为代表的太阳能,具有无污染、操作安全、无噪声等优点。光伏电池的主要原料,硅元素储量丰富,随着光伏技术和电池阵列研究进程的加速,光电转换效率对比研发初期已经有了很大提高,发电成本也呈现出逐年下降的趋势。

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为提高光伏发电的最大功率,本文提出一种基于激光束定位技术的测试方法研究。首先利用激光方位传感器和光强传感器对一天中太阳的移动轨迹,进行光电跟踪;并对激光光斑的边缘和灰度重心做精确的激光定位,确定激光光斑的位置和移动方向。采用最优梯度算法确定光伏系统目标函数的梯度方向,完成光伏发电最大功率点的精确定位。实验数据表明,提出的定位方法在定位精度方面相比传统定位方法具有明显的优势,可以有效提高光伏电池的输出功率。

在对光伏发电最大跟踪点的确定过程中,要将硅光电池、光敏电阻和光电二极管等光敏器件与运放电路相连接,并对称放置检测太阳的方位变化。阳光照射方位传感器中的光敏器件而产生电流,电流与光照强度和光照面积成正比例的关系,而且方位传感器的方向变化随着太阳方位的变化而变化,进而实现对太阳方位变化的跟踪,本文采用一种四象限的定位方法实现对太阳方位变化的定位
在不同的系统负载阻值下,如图3到图5所示,采用激光定位后其电池阵列的输出功率都有所提高。当系统负载阻值较大的情况下,采用激光定位测试算法后光伏发电最大跟踪点功率明显优于定位之前。 当系统负载阻值降至48Ω时,光伏发电功率出现波动,但最大功率有所提高;系统负载阻值继续降低,随着时间的延长,功率呈现出下降的趋势,但采用激光定位之后,总体输出功率仍有所改善。 当光伏阵列组在恒压源区工作时,这时要保证光伏发电阵列内阻与负载电阻相匹配,光伏阵列内阻与负载电阻相匹配时,可以获得最大的功率。本文通过实验获得的仿真数据证明了对光伏发电最大跟踪点的激光定位,能够提高光伏发电的输出功率。
结语
本文针对光伏发电利用率低、电能输出功率小的不足,提出了一种基于激光定位的最大跟踪点定位测试方法研究,可以明显改善太阳能的利用率,提高光伏发电最大输出功率。

(Depuis la fin du siècle dernier, l'énergie hydraulique, l'énergie éolienne, l'énergie solaire et d'autres sources d'énergie propres et renouvelables ont reçu de plus en plus d'attention, en particulier l'énergie solaire représentée par la production d'énergie photovoltaïque, qui présente des avantages tels que la non - pollution, la sécurité de fonctionnement et l'absence de bruit. Les principales matières premières des cellules photovoltaïques sont riches en silicium. Avec l'accélération de la technologie photovoltaïque et des progrès de la recherche sur les réseaux de cellules, l'efficacité de conversion photoélectrique a été grandement améliorée par rapport au stade initial de la recherche et du développement, et le coût de production d'électricité a également montré une tendance à la baisse d'année en année.

Afin d'améliorer la puissance maximale de la production d'énergie photovoltaïque, une méthode d'essai basée sur la technologie de positionnement du faisceau laser est proposée dans cet article. Tout d'abord, le capteur d'azimut laser et le capteur d'intensité lumineuse sont utilisés pour suivre la trajectoire du soleil. Le bord de la tache laser et le Centre de gravité à l'échelle grise sont positionnés avec précision pour déterminer la position et la direction de déplacement de la tache laser. L'algorithme de gradient optimal est utilisé pour déterminer la direction de gradient de la fonction objective du système photovoltaïque et pour localiser avec précision le point de puissance maximale de la production d'énergie photovoltaïque. Les résultats expérimentaux montrent que la méthode de positionnement proposée présente des avantages évidents par rapport à la méthode de positionnement traditionnelle en termes de précision de positionnement et peut améliorer efficacement la puissance de sortie des cellules photovoltaïques.

Lors de la détermination du point de suivi maximal de la production d'énergie photovoltaïque, les photocellules au silicium, les photorésistances et les photodiodes doivent être connectées au circuit d'amplificateur opérationnel et placées symétriquement pour détecter les changements d'orientation du soleil. Le capteur d'azimut d'irradiation du soleil produit du courant, qui est directement proportionnel à l'intensité lumineuse et à la zone d'éclairage, et le changement de direction du capteur d'azimut change avec le changement d'azimut du soleil pour suivre le changement d'azimut du soleil. Dans cet article, une méthode de positionnement à quatre quadrants est utilisée pour localiser le changement d'azimut du soleil

Sous différentes valeurs de résistance à la charge du système, comme le montrent les figures 3 à 5, la puissance de sortie du réseau de batteries est augmentée après le positionnement laser. Lorsque la résistance à la charge du système est élevée, la puissance maximale du point de suivi de la production d'énergie photovoltaïque après l'utilisation de l'algorithme de positionnement laser est évidemment meilleure qu'avant le positionnement. Lorsque la résistance à la charge du système tombe à 48 Ω, la puissance photovoltaïque fluctue, mais la puissance maximale augmente. La résistance à la charge du système a continué de diminuer et la puissance a montré une tendance à la baisse avec le temps, mais la puissance de sortie globale s'est améliorée après l'utilisation du positionnement laser. Lorsque le réseau photovoltaïque fonctionne dans la zone de source de tension constante, la résistance interne du réseau photovoltaïque doit correspondre à la résistance à la charge. Lorsque la résistance interne du réseau photovoltaïque correspond à la résistance à la charge, la puissance maximale peut être obtenue. Les résultats de la simulation montrent que le positionnement laser du point de suivi maximal de la production d'énergie photovoltaïque peut améliorer la puissance de sortie de la production d'énergie photovoltaïque.

Conclusion

Compte tenu de la faible efficacité de la production d'énergie photovoltaïque et de la faible puissance de sortie d'énergie, une méthode d'essai de localisation du point de suivi maximal basée sur la localisation laser est proposée dans cet article, qui peut évidemment améliorer l'efficacité de l'énergie solaire et la puissance de sortie maximale de la production d'énergie photovoltaïque.


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