2023光伏跟踪支架智能跟踪性能测试方法

光伏跟踪支架智能跟踪性能测试方法范围本文件规定了光伏跟踪支架智能跟踪性能的测试方法，包括方法原理、试验条件与装置的规定、功能的定义、测试方法及测试结果分析等。本文件适用于单排平单轴光伏跟踪支架,联排平单轴跟踪支架、双轴跟踪支架、斜单轴跟踪支架可参考本文件。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2297太阳光伏能源系统术语GB/T29320光伏电站太阳跟踪系统技术要求GB50797光伏发电站设计规范GB50794光伏发电站施工规范NB∕T10115光伏支架结构设计规程NB/T32004光伏发电并网逆变器技术规范IEC61215-1地面用光伏组件设计规范和型式认定第1部分:试验要求（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Design

qualification

and

type

approval-Part

1:

Test

requirements）IEC61215-1-1地面用光伏组件设计规范和型式认定第1-1部分:晶体硅光伏组件试验的特殊要求(Terrestrialphotovoltaic

(PV)

modules-

Design

qualification

and

type

approval-Part

1-1:Special:

Special

requirements

for

testing

of

crystalline

silicon

photovoltaic

(PV)

modules)IEC61215-2地面用光伏组件设计规范和型式认定第2部分:试验程序（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules

-

Design

qualification

and

type

approval

-

Part

2:

Test

procedures）IEC62817光伏系统太阳能跟踪支架的设计规范(Photovoltaicsystems-Design

qualificationofsolar

trackers)术语和定义GB/T2297界定的以及下列术语和定义适用于本文件。高散射辐照天气highdiffuseirradianceweather直射辐照量占总辐照量比例≤10%的天气。非高散射辐照天气nonhighdiffuseirradianceweather直射辐照量占总辐照量比例＞10%的天气。晴天sunnyweather直射辐照量占总辐照量比例≥40%的天气。视日跟踪astronomicaltracking跟踪支架跟随太阳转动，使得组件法向向量与太阳入射光线夹角最小的跟踪技术。逆跟踪backtracking早晨/傍晚，随着太阳升起/降落，跟踪角度逐渐增大/减小，以避免阵列间产生阴影遮挡的跟踪技术。常规跟踪conventionaltracking包括视日跟踪和逆跟踪。试验条件与装置要求总则试验场地和要求试验场地应符合以下要求：试验场地应选择空旷地带，周围无房屋、树木、电线等遮挡物，场地周边的自然环境应长期保持相对稳定，减少人为因素的影响；场地应平整，地表状态应根据试验需要进行改造；试验场地应设置气象观测仪器，精度等级满足ClassB及以上，记录水平总辐照、散射辐照、直射辐照、环境温度等。光伏组件选型及数量光伏组件应符合IEC61215-1、IEC61215-1-1、IEC61215-2及以下要求：选取型号相同、功率档位相同、功率相差不超过5W的光伏组件；组件数量结合逆变器容配比选取，每排支架组件数量不少于10块（1P）/20块（2P）。支架选型及安装要求光伏支架的设计安装应符合IEC62817、GB/T29320、NB/T10115要求。安装使用跟踪支架应满足以下要求：支架尺寸设计应适配所选光伏组件；b) 支架形式不限，推荐组件竖向安装，限位角根据支架厂家提供的范围选取；c) 根据阵列宽度、限位角以及组件最低离地高度计算支架安装高度，如图1所示，阵列中心轴高度H按公式（1）计算: (AUTONUM)式中：——组件最低离地高度，0.5m～3m；——阵列宽度；——限位角；阵列高度计算示意图阵列间距根据冬至日（北半球）/夏至日（南半球）真太阳时9:00阵列间无遮挡原则设计，如图2所示，阵列间距D按公式（2）计算： (AUTONUM)式中：——阵列宽度；——限位角；——冬至日（北半球）/夏至日（南半球）真太阳时9:00太阳光线在与轴向垂直平面的投影与水平面的夹角；阵列间距示意图阵列长度由组件数量及安装间隙决定；支架轴向方位角朝向正南。逆变器选型逆变器的选型应符合NB/T32004及以下要求：逆变器型号根据组件功率、组件数量、组串接线方式选取，容配比宜在0.8～1.2之间；逆变器发电数据可现实并上传至监控平台，数据包括：逆变器序列号、时间、输入电压、输入电流、输出功率、今日发电量等，数据上传时间间隔≤5min，电压、电流、功率及发电量精确至小数点后一位；逆变器选取时，确保每排支架的发电数据均可独立统计。跟踪支架控制器要求跟踪支架控制器要求应符合以下要求：具有完整的通讯架构，可实时通讯、控制跟踪支架；集成智能跟踪技术；控制器跟踪精度为±1°；具有自动模式、手动控制模式等；具备集成气象传感设备的功能；实时上传跟踪角度、气象数据等至监控平台。对照组要求对照组应符合以下要求：设置至少6排跟踪支架，分为实验组（智能跟踪阵列）和对照组（常规跟踪阵列），至少3排为一组，每组跟踪支架间存在相对高度差，支架间相对坡度宜在2%～8%之间选取，两边支架高于中间支架，如图3所示；图3阵列排布示意图对比实验开始前，保证实验系统正常运转，进行实验组与对照组校准：支架水平位置、跟踪角度精度、视日阶段及逆跟踪阶段发电功率，数据收集时间宜在10天以上，包含晴天及高散射辐照天气的数据，每种天气宜在3天以上。数据监测平台数据监测平台应符合以下要求：实时监测并显示跟踪角度、气象、发电数据等，数据记录时间间隔≤5min；存储历史数据，存储时间≥3个月，历史数据可导出。高散射辐照天气优化功能及测试方法功能定义高散射辐照天气条件下，跟踪支架转至指定角度以接收更多的散射辐照，不再按照常规跟踪角度转动。功能要求高散射辐照天气优化功能应符合以下要求：具备识别天气状态功能；高散射辐照天气，支架转至指定角度，光伏阵列具有发电量增益；短时间（≤20min）高散射辐照天气，不进行优化，即具备自动过滤短时间天气变化的功能；天气转为非高散射辐照天气，5min内恢复常规跟踪。测试方法高散射辐照天气测试如下：分别选取2排（或以上）支架为实验组和对照组，要求实验组与对照组发电量差异<1%；在真实天气状态或模拟天气状态下测试，对照组按照常规跟踪，实验组开启智能跟踪；记录晴天实验组和对照组支架运行状态、发电差异；记录高散射辐照天气实验组和对照组支架运行状态；短时间（≤20min）由非高散射辐照天气变为高散射辐照天气，再变为非高散射辐照天气，记录实验组和对照组支架运行状态；长时间（≥30min）高散射辐照天气之后，转为非高散射辐照天气，记录实验组和对照组支架5min内的运行状态；在真实高散射辐照天气，收集并对比至少一个整天（一个日历天）实验组与对照组发电量，并对发电量进行归一化处理。测试结果分析测试结果分析应符合以下要求：晴天，实验组与对照组支架均按常规跟踪角度转动；高散射辐照天气，实验组转至指定角度，区别于对照组；短时间（≤20min）天气变化，由非高散射辐照天气转为高散射辐照天气再转非高散射辐照天气，实验组仍按常规跟踪角度转动；由高散射辐照天气转非高散射辐照天气时，实验组5min内恢复常规跟踪角度；计算典型高散射辐照天气（一个日历天）发电量增益，总有效时间应≥3天，电量增益按公式（3）计算： (3)式中：——发电量增益；——实验组归一化后的发电量；——对照组归一化后的发电量。逆跟踪优化功能及测试方法功能定义识别阵列间因不平坦地势造成的阴影遮挡，优化逆跟踪角度，减少阴影遮挡导致的发电损失。功能要求逆跟踪优化功能应符合以下要求：识别阵列间阴影遮挡；b） 调节逆跟踪角度减少阴影遮挡导致的发电损失；c） 每排独立优化；d） 优化完成后阵列间不存在严重的漏光现象（地面光亮区宽度≤0.07·D）； 分别优化上/下午逆跟踪阶段的逆跟踪角度。测试方法逆跟踪优化测试方法如下：选取3排及以上支架为实验组，支架间存在高度差形成不平坦地势，中间支架低于两侧支架，阵列间相对坡度2%～8%，选取相同数量且与实验组相同条件的支架作为对照组；在晴天的逆跟踪阶段进行对比实验；分别记录实验组与对照组中间支架被遮挡状态及发电功率，保证在中间支架上的组件均存在大于一块电池片尺寸的阴影遮挡，发电功率差异≤2%；分别记录上午及下午遮挡情况；优化实验组逆跟踪角度,记录实验组与对照组遮挡情况、地面漏光区宽度及跟踪角度；收集并对比逆跟踪阶段实验组和对照组中间支架上组件的发电量，并对发电量进行归一化处理。测试结果分析测试结果分析应符合以下要求：针对不平坦地势（坡度2%～8%）优化逆跟踪角度（区别于常规逆跟踪角度），减小逆跟踪阶段阴影遮挡面积，不存在严重漏光现象（地面光亮区宽度≤0.07·D）；计算逆跟踪阶段在一定时间内（≥30min）稳定发电量增益，总有效时间应≥6h，发电量增益按公式（4）计算： (4)式中：——发电量增益；——实验组归一化后的发电量；——对照组归一化后的发电量。双面组件优化功能及测试方法功能定义基于双面组件发电特性，优化双面组件跟踪角度以获得更多的发电输出。功能要求双面组件优化功能应符合以下要求：在不同天气条件、不同地表反射率条件下，跟踪支架以双面组件优化跟踪角度转动，光伏阵列具有发电增益；具备实时优化跟踪角度的功能。测试方法双面组件优化测试方法如下：设置实验组和对照组，阵列均使用双面光伏组件，每组至少包含3排支架，选取中间支架的发电数据进行对比，要求实验组与对照组发电量差异<1%；地面铺设高反射率（≥0.4）材料；实验组与对照组均采用常规跟踪技术，收集并记录跟踪角度及发电量，作为修正基准；实验组进行双面组件角度优化，收集并记录直射辐照占比20%～40%天气条件下实验组与对照组跟踪角度及发电量，并对发电量进行归一化处理。测试结果分析测试结果分析应符合以下要求:直射辐照占比20%～40%天气条件下，实验组角度区别于对照组，计算并记录在一定时间段（≥10min）稳定发电量增益，总有效时间应≥3h，发电量增益按公式（5）计算： (5)式中：——发电量增益；——实验组归一化后的发电量；——对照组归一化后的发电量。

（资料性）

原理说明A.1组件接收到的散射辐照高散射辐照天气，根据天空散射辐照模型，随着组件倾角的增大，组件正面接收到的散射辐照逐渐减小，小角度时组件接收到的散射辐照大于视日跟踪角度，如图1所示，组件放平接收到的散射辐照高于带倾角组件，且组件倾角越大，差异越大。图A.1斜面散射辐照相对水平散射辐照差异A.2组件遮挡发电特性由于地势起伏和安装误差等影响，阵列间存在相对高度差，仍按平地逆跟踪角度转动，则会在逆跟踪阶段导致阵列间阴影遮挡，造成发电损失。根据组件发电输出特性，晴