本發(fā)明涉及將太陽輻射轉(zhuǎn)換為電力的太陽能系統(tǒng)，具體涉及一種光伏設(shè)備及在該光伏設(shè)備上捕獲太陽輻射和發(fā)電的方法。

背景技術(shù)：

光伏(PV)或聚光光伏(CPV)系統(tǒng)可以將太陽輻射轉(zhuǎn)換成電能。在PV系統(tǒng)中，光伏面板直接將光轉(zhuǎn)換成電。相比之下，CPV系統(tǒng)先使用透鏡或反射鏡將大面積的太陽輻射變成一個(gè)小的光束，再由高效率太陽能電池將光轉(zhuǎn)換成電。

現(xiàn)有的光伏組件包括平板組件和柔性組件。平板組件主導(dǎo)了全球光伏市場，并且絕大多數(shù)平板光伏組件由晶硅(c-Si)太陽能電池構(gòu)成。目前，晶硅光伏面板占全球總體光伏生產(chǎn)的90％以上。晶硅光伏面板將晶硅太陽能電池夾在背板和透明的前板(如玻璃)之間進(jìn)行組裝。太陽光到電力的轉(zhuǎn)化率，也稱組件效率，可以在多晶硅光伏面板上超過15％，在單晶硅光伏面板上超過20％。其它的光伏面板生產(chǎn)包括基于碲化鎘(CdTe)，銅銦鎵硒(CIGS)或無定形硅(a-Si)/微晶硅(c-Si)等光敏薄膜材料的薄膜光伏組件。薄膜太陽能電池和組件在同一生產(chǎn)線上制作而成，光活性薄膜和電池結(jié)構(gòu)中的其它層被沉積在一個(gè)基板或覆板(例如玻璃)上，并隨后進(jìn)行封裝(例如用另一片玻璃)。在當(dāng)前的商業(yè)化生產(chǎn)中，CdTe和CIGS光伏面板上的組件效率可以超過15％，在a-Si/c-Si光伏面板上組件效率可以超過12％。最高的光伏面板效率已經(jīng)在高成本，基于化合物半導(dǎo)體(如砷化鎵(GaAs))的多結(jié)太陽能電池上實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立的多結(jié)砷化鎵PV面板的組件效率可以超過35％，在聚光光伏(CPV)系統(tǒng)的配置下可以達(dá)到40％以上。

與剛性的平板太陽能電池組件不同，柔性的太陽能電池組件是通過在柔性基板上構(gòu)成太陽能電池，再在頂部加以透明封裝層制造而成。柔性光伏的開發(fā)開始是基于傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池材料，如碲化鎘，銅銦鎵硒和非晶硅/微晶硅。柔性光伏新技術(shù)開發(fā)包括新型材料如染料敏化太陽能電池和有機(jī)太陽能電池。

柔性太陽能電池組件可以很好地適用于新興的應(yīng)用包括便攜式充電器與建筑一體化光伏。與之相比，剛性的光伏面板具有高效率，低成本和技術(shù)成熟，產(chǎn)能大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)占據(jù)主流住宅，商業(yè)和電站市場。

光伏系統(tǒng)的能源生產(chǎn)與陽光收集量成正比。到達(dá)地球表面的陽光有兩部分：晴天里約90％的太陽能是“直射光”，其余的是“散射光”。由于大多數(shù)的太陽能是在直射光中，最大限度的陽光采集需要將太陽能電池組件直接面對太陽。太陽能電池組件上的太陽光入射角度(也稱為入射角)對于從表面法線方向的照射是0度，對于從表面切線方向的照射是90度。陽光照射強(qiáng)度和入射角的余弦值成正比。因此，照射強(qiáng)度隨著入射角的減小而增加。

光伏系統(tǒng)的發(fā)電量也和光伏組件的效率成正比。光伏組件的效率是照射強(qiáng)度的函數(shù)。通常在低于1個(gè)太陽標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的照射強(qiáng)度下，晶硅太陽能電池的效率隨著照射強(qiáng)度的增加而提高。通過電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝的優(yōu)化，電池的效率可以在超過1個(gè)太陽標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的照射強(qiáng)度(聚光光伏系統(tǒng)配置)下進(jìn)一步提高。如圖1所示，在垂直入射時(shí)，背面接觸晶體硅太陽能電池的電池效率可以在7個(gè)太陽標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的照射強(qiáng)度范圍內(nèi)隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加而提高。

在等同照射能量下光伏組件效率也是入射角的函數(shù)。如圖2所示，在固定照射強(qiáng)度(入射角校準(zhǔn)之后)下，晶硅光伏組件的效率會在超過60度的入射角時(shí)顯著下降。部分的下降可以歸因于在大入射角下光伏組件前蓋玻璃上的光反射的增加。

在住宅和小規(guī)模商業(yè)化太陽能光伏項(xiàng)目中，光伏面板通常以固定角度安裝在屋頂上。安裝在一個(gè)固定支架上的光伏面板可以從各個(gè)方向收集散射光。但是，安裝在固定支架上的光伏面板不能跟蹤太陽，因此在一天內(nèi)太陽直射光輻射的采集和能源生產(chǎn)可能受到限制。在半天中太陽從東到西穿過約180度(夏天多，冬天少)。地平線效應(yīng)可以將太陽的有效運(yùn)動(dòng)降低到約150度。其結(jié)果是，在黎明和日落極端情況下固定在一個(gè)大致水平方向的光伏面板可以和太陽直射光方向有約75度的偏差，從而導(dǎo)致在光伏面板上的太陽直射光輻射強(qiáng)度下降約75％。此外，光伏組件效率不僅隨著入射角的增加而且隨著太陽輻射強(qiáng)度的減小而顯著下降。因此，固定取向的光伏面板在一天內(nèi)的總發(fā)電量會受到顯著影響。

為了最大限度地提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，絕大多數(shù)超過一兆瓦的大型商業(yè)化光伏發(fā)電裝置中均已經(jīng)采用追光器。追光器是將載荷定向面對太陽的設(shè)備。載荷可以包括標(biāo)準(zhǔn)光伏系統(tǒng)中的光伏面板以及聚光光伏系統(tǒng)中的拋物槽，菲涅爾反射鏡，鏡子或透鏡等。追光器可以顯著提高光伏系統(tǒng)的效率。例如，在一天內(nèi)將光伏面板由東向西旋轉(zhuǎn)可以幫助采集大部分的太陽光，從而將固定數(shù)目光伏面板上的發(fā)電量最大化。

只有一個(gè)自由度(光伏面板從東到西旋轉(zhuǎn))的追光器被稱為單軸追光器。幾種常規(guī)單軸追光器包括水平單軸追光器(HSAT)，含傾斜組件的水平單軸追光器(HTSAT)，立式單軸追光器(VSAT)，傾斜的單軸追光器(TSAT)和極對準(zhǔn)單軸追光器(PSAT)。

單軸追光器可以追蹤一天內(nèi)太陽角度的變化，但是不能補(bǔ)償由于太陽角度季節(jié)變化的能量損失。太陽在一年中從北向南移動(dòng)46度。其結(jié)果是，如果在每個(gè)地理位置以兩個(gè)季節(jié)極端之間中點(diǎn)定向光伏面板，在一整年內(nèi)太陽在光伏面板任何一側(cè)最大移動(dòng)23度，導(dǎo)致在光伏面板上約8％的額外太陽輻射能量損失。季節(jié)性太陽角度變化而引起的系統(tǒng)輸出損失可以因?yàn)樵谝荒曛腥照諘r(shí)間變化而進(jìn)一步復(fù)雜化。因?yàn)橄奶烊照諘r(shí)間長，在北半球或南半球可以將光伏面板定位在更靠近夏季的平均太陽角。這樣與在春分/秋分角(與地點(diǎn)的緯度相同)對準(zhǔn)的光伏系統(tǒng)相比，一整年中太陽光收集總量可以得以改善。

可以既追蹤太陽每天(由東向西)又追蹤太陽季節(jié)性運(yùn)動(dòng)(南北方向)的追光器被稱為雙軸太陽追光器。雙軸追光器具有兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)軸。這兩個(gè)軸通常彼此垂直。一個(gè)軸相對于地基固定，可以被定為主軸線。另一個(gè)軸以主軸線為參考，可以被定為輔助軸。雙軸追光器通常將太陽能組件平行于輔助軸定向。雙軸追光器可以通過其主軸線相對于地面的取向進(jìn)行分類。兩種常見的雙軸追光器是尖傾斜雙軸追光器(TTDAT)和方位-海拔雙軸追光器(AADAT)。

與單軸追光器相比，雙軸追光器不僅可以在每天不同時(shí)間，而且可以在一年不同季節(jié)調(diào)整光伏面板的傾斜。無論太陽在天空中的哪個(gè)位置，雙軸追光器都能夠?qū)⒐夥姘迮c太陽直接對準(zhǔn)。然而，采用雙軸追光器需要在光伏面板兩個(gè)傾斜方向中每個(gè)方向的兩側(cè)，即光伏面板的所有四個(gè)側(cè)面留有間隙。與之相比，含單軸追光器的光伏系統(tǒng)只需要在光伏面板一個(gè)傾斜方向的兩側(cè)留有間隙。圖3和4顯示了一些常規(guī)的含追光器的光伏系統(tǒng)。圖3顯示有含多行光伏面板101的光伏系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以裝配單軸追光器。圖4顯示含光伏面板201陣列的另一光伏系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以配置雙軸追光器。如圖中顯示，在相同占地面積下，通常配置單軸追光器的光伏系統(tǒng)通常比配置雙軸追光器的光伏系統(tǒng)可以容納更多數(shù)量的光伏面板。

圖5顯示了含多行安裝在單軸追光器上光伏面板的光伏系統(tǒng)在一天內(nèi)的配置變化。從早到晚，光伏面板101可以以不同的角度傾斜來跟隨太陽從東到西，即在圖中從左至右。一個(gè)光伏面板傾斜角A301被定義為光伏面板101參考地面110的傾斜角。和地面平行取向的光伏面板的光伏面板傾斜角是零，和地面垂直定向的光伏面板的光伏面板傾斜角是90度。如圖5所示，在含追光器的光伏系統(tǒng)的正常操作中，光伏面板的傾斜角A301在中午時(shí)間幾乎為零(圖5中“D”)，并在清晨(圖5中“A”)和傍晚(圖5中“G”)達(dá)到最大值。

光伏面板中太陽能電池連接成串聯(lián)電路，因而光伏面板的功率輸出受制于通過最弱電池的電流。因此，在光伏面板上的一個(gè)小陰影可以顯著降低整個(gè)面板的性能。當(dāng)光伏面板的傾斜角度在一天中跟隨太陽變化時(shí)，必須避免在相鄰光伏面板上產(chǎn)生陰影。

地面覆蓋率(GCR)是在含追光器的光伏(PV)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)。地面覆蓋率定義為光伏組件的面積除以光伏系統(tǒng)的總占地面積。對于含有多行裝在單軸追光器上光伏面板的光伏系統(tǒng)，地面覆蓋率可以簡單地從光伏組件的寬度和相鄰行間距兩個(gè)參數(shù)來計(jì)算。為了防止光伏面板在最大傾斜角度時(shí)在相鄰光伏面板上產(chǎn)生陰影，通常需要在光伏面板最大傾斜角度和光伏系統(tǒng)地面覆蓋率之間進(jìn)行折衷，即光伏面板的最大傾斜角度決定了系統(tǒng)地面覆蓋率的上限。例如，在圖5所示的含單軸追光器光伏系統(tǒng)的配置中，光伏面板的最大傾斜角度是60度(圖5的“A”和圖5的“G”)，光伏系統(tǒng)最大地面覆蓋率為50％，也就是相鄰光伏面板行間間隔等于行的寬度。

如圖5中“D”所示，在正午附近時(shí)間光伏面板的傾斜角A301幾乎為零。當(dāng)?shù)孛娓采w率為50％時(shí)，在正午時(shí)間整個(gè)土地面積上太陽直射光輻射中只有一半被光伏面板捕獲。實(shí)際上許多光伏項(xiàng)目的地面覆蓋率顯著低于50％。光伏系統(tǒng)地面覆蓋率越小，在項(xiàng)目整個(gè)土地面積上太陽輻射的收集效率就越低。結(jié)果是一天中光伏系統(tǒng)的總輸出可能受到限制。

圖6顯示兩個(gè)常見的CPV系統(tǒng)配置。在如圖6中A所示的第一個(gè)CPV系統(tǒng)基本配置中，太陽能電池活性表面201A背對太陽，放置在太陽能電池平面后方的反射鏡202反射和聚焦太陽直射光到太陽能電池活性表面201A。在如圖6中B所示的第二個(gè)CPV系統(tǒng)基本配置中，太陽能電池活性表面201A朝向太陽，透鏡203放置在太陽能電池平面前方聚焦太陽直射光到太陽能電池活性表面201A。在CPV系統(tǒng)的兩個(gè)基本配置中，聚光裝置(圖6中A中的反射鏡和圖6中B中的透鏡)和收集器(太陽能電池)之間的相對配置是固定的。與標(biāo)準(zhǔn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，CPV系統(tǒng)需要更精確的與太陽的對準(zhǔn)。此外，傳統(tǒng)的CPV系統(tǒng)不采集利用太陽散射光進(jìn)行發(fā)電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了由于常規(guī)光伏系統(tǒng)里存在的最大光伏面板傾斜角度和最大地面覆蓋比之間的相互限制作用，導(dǎo)致光伏系統(tǒng)總體輸出較低的問題。在光伏系統(tǒng)地面覆蓋率和最大光伏面板傾斜角度不變的情況下，本發(fā)明的光伏系統(tǒng)可以在光伏面板上收集更多的太陽輻射，并進(jìn)而在一天中產(chǎn)生更多的電力。

此外，依據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)和傳統(tǒng)的CPV系統(tǒng)有所不同。本發(fā)明所提出的光伏系統(tǒng)可以捕獲和利用太陽散射光，并且不需要高精確度的追光器。

為了在保持光伏面板最大傾斜角度和光伏系統(tǒng)最大地面覆蓋比參數(shù)的同時(shí)顯著提高光伏系統(tǒng)采光量和發(fā)電量，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種光伏設(shè)備，包括：

一個(gè)基本平面的，具有前側(cè)、后側(cè)和至少兩個(gè)相對邊的光伏面板，其中前側(cè)是光伏面板朝向太陽的一側(cè)，后側(cè)是所述前側(cè)背對的一側(cè)；

一個(gè)第一機(jī)構(gòu)，用于在相對邊的方向傾斜所述光伏面板；

至少兩個(gè)輔助板，其中一個(gè)第一輔助板的位置被定位靠近所述光伏面板的一個(gè)邊和一個(gè)第二輔助板被定位靠近所述光伏面板的另外一個(gè)相對邊，并且所述輔助板不妨礙到太陽直射光照射到光伏面板的前側(cè)并能夠?qū)㈩~外的太陽輻射導(dǎo)向到所述光伏面板的前側(cè)；

一個(gè)第二機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述輔助板相對于所述光伏面板的前側(cè)伸展或回縮。

本發(fā)明中，所述“至少兩個(gè)相對邊”是指位于光伏面板四周的一對相對的側(cè)邊。所述“靠近”是指第一輔助板、第二輔助板分別安裝在這兩個(gè)相對側(cè)邊上，并且可以相對于光伏面板前側(cè)進(jìn)行伸縮調(diào)整或者相對于光伏面板進(jìn)行傾斜角度的調(diào)整。

本發(fā)明中，所述第一機(jī)構(gòu)一般可以采用追光器的控制系統(tǒng)，即可采用單軸追光器，也可采用雙軸追光器；所述第二機(jī)構(gòu)可以采用絲杠和絲杠螺母結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)伸縮功能，或者是絲杠和絲杠螺母結(jié)構(gòu)與追光器內(nèi)角度調(diào)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合或者與機(jī)械驅(qū)動(dòng)的連桿結(jié)構(gòu)結(jié)合，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)所述輔助板伸縮功能和角度調(diào)整功能；其可以單獨(dú)控制所述輔助板，也可以同時(shí)通過所述追光器控制；其控制可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，也可以集成在所述追光器的控制器中。

本發(fā)明中，所述的“額外的太陽輻射”是指直射或散射到輔助板上的太陽光。

作為優(yōu)選，所述第一機(jī)構(gòu)在兩個(gè)方向上調(diào)節(jié)光伏面板的傾斜角度。本發(fā)明中所述“兩個(gè)方向”可以相互垂直；對應(yīng)于實(shí)際地理方位，一個(gè)方向是根據(jù)太陽自東至西的移動(dòng)調(diào)整光伏面板的傾斜角度；另外一個(gè)方向是根據(jù)季節(jié)不同對光伏面板進(jìn)行南北朝向的調(diào)整。此時(shí)，第一機(jī)構(gòu)可以采用雙軸追光器。

作為優(yōu)選，至少一個(gè)所述輔助板是基本平面的，并且反射所述額外的太陽輻射到所述光伏面板。

本發(fā)明中提到的“基本平面”既可以是嚴(yán)格的平面結(jié)構(gòu)，也可以是大體上是平面的結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，在發(fā)電時(shí)至少一個(gè)所述輔助板未接收任何太陽直射光但是將太陽散射光導(dǎo)向所述光伏面板。在本技術(shù)方案的實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可以將所述未接收任何太陽直射光的輔助板基本垂直于光伏面板設(shè)置，其僅能將散射光反射至所述光伏面板。

作為優(yōu)選，在發(fā)電時(shí)至少一個(gè)所述輔助板的第一部分在太陽直射之下，第二部分不接受任何太陽直射光但是將太陽散射光導(dǎo)向所述光伏面板。在本技術(shù)方案中，第一部分輔助板主要接收太陽直射光，并將這些直射光反射或透射至所述光伏面板。

作為優(yōu)選，至少一個(gè)所述輔助板是基本平面的，并且所述第二機(jī)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整所述輔助板相對于所述光伏面板的傾斜角度，其中當(dāng)所述輔助板基本平行于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角為0度，當(dāng)所述輔助板基本垂直于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角為90度，并且其中在發(fā)電時(shí)所述基本平面的輔助板的傾斜角在45度和90度之間。

本發(fā)明提到的“基本平行”，既可以是指兩個(gè)平板結(jié)構(gòu)之間的嚴(yán)格平行，也可以是指兩個(gè)平板結(jié)構(gòu)或者兩個(gè)大體上為平板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)之間的大體上的平行。本發(fā)明提到的“基本垂直”，既可以是指兩個(gè)平板結(jié)構(gòu)之間的嚴(yán)格垂直，也可以是指兩個(gè)平板結(jié)構(gòu)或者兩個(gè)大體上為平板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)之間的大體上的垂直。

本發(fā)明中所述的“基本平面的輔助板”可以是反光板。

一種光伏設(shè)備，包括：

一個(gè)基本平面的，具有前側(cè)、后側(cè)和至少兩個(gè)相對邊的光伏面板，其中前側(cè)是光伏面板朝向太陽的一側(cè)，后側(cè)是所述前側(cè)背對的一側(cè)；

一個(gè)第一機(jī)構(gòu)，用于在相對邊的方向傾斜所述光伏面板；

至少兩個(gè)基本平面的輔助板，其中一個(gè)第一輔助板的位置被定位靠近所述光伏面板的一個(gè)邊和一個(gè)第二輔助板被定位靠近所述光伏面板的另外一個(gè)相對邊，并且所述輔助板不妨礙到太陽直射光照射到光伏面板的前側(cè)并能夠?qū)㈩~外的太陽輻射導(dǎo)向到所述光伏面板的前側(cè)；

一個(gè)第二機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述輔助板相對于所述光伏面板的前側(cè)伸展或回縮并能調(diào)節(jié)所述輔助板的傾斜角，其中當(dāng)所述輔助板基本平行于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角為0度，當(dāng)所述輔助板基本垂直于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角為90度，并且在發(fā)電時(shí)所述基本平面的輔助板的傾斜角在45度和90度之間。

作為優(yōu)選，所述輔助板選擇反光板。

作為優(yōu)選，包括：

將一個(gè)或多個(gè)基本平面的光伏面板朝向太陽傾斜，其中每個(gè)光伏面板包括前側(cè)、后側(cè)和至少兩個(gè)相對邊，其中前側(cè)是光伏面板朝向太陽的一側(cè)，后側(cè)是所述前側(cè)背對的一側(cè)，并且當(dāng)所述光伏面板基本平行于地面時(shí)所述光伏面板的傾斜角為0度，當(dāng)所述光伏面板基本垂直于地面時(shí)所述光伏面板的傾斜角為90度；并且，

調(diào)整多個(gè)輔助板將額外的太陽輻射導(dǎo)向光伏面板的前側(cè)，其中至少一個(gè)第一輔助板被定位靠近所述光伏面板的一個(gè)邊，一個(gè)第二輔助板被定位靠近所述光伏面板的另外一個(gè)相對邊，并且對其中所述輔助板相對于所述光伏面板的前側(cè)進(jìn)行伸長或回縮的調(diào)節(jié)，使得所述的額外太陽輻射在所述光伏面板的前側(cè)的通量基本均勻。

作為優(yōu)選，包括在一個(gè)方向上調(diào)整所述光伏面板的傾斜角度，并且所述第一輔助板與所述第二輔助板被定位在調(diào)整所述光伏面板的傾斜角方向的相對邊。

作為優(yōu)選，包括在兩個(gè)方向上調(diào)整所述光伏面板的傾斜角度。作為優(yōu)選，包括：

調(diào)整所述光伏面板的傾斜角；

在所述光伏面板的傾斜角增加時(shí)相對于所述光伏面板的前側(cè)回縮至少一個(gè)所述輔助板。

作為優(yōu)選，至少一個(gè)所述輔助板是基本平面的，并且進(jìn)一步包括：

將所述基本平面的輔助板在一個(gè)傾斜角放置，其中當(dāng)所述輔助板基本平行于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角基本為0度，當(dāng)所述輔助板基本垂直于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角基本為90度；

在發(fā)電時(shí)在45度和90度之間調(diào)節(jié)所述基本平面的輔助面板的傾斜角。作為優(yōu)選，包括：

調(diào)節(jié)所述光伏面板的傾斜角；并且，

在所述光伏面板的傾斜角增加時(shí)減小所述基本平面的輔助板的傾斜角。

作為優(yōu)選，包括：

調(diào)節(jié)所述光伏面板的傾斜角；并且，

在所述光伏面板的傾斜角增加時(shí)減小所述基本平面的輔助板的傾斜角并且相對于所述光伏面板的前側(cè)回縮所述基本平面的輔助板。

作為優(yōu)選，包括：

將一個(gè)基本平面的光伏面板朝向太陽傾斜；

其中當(dāng)所述光伏面板基本平行于地面時(shí)所述光伏面板的傾斜角為0度，當(dāng)所述光伏面板基本垂直于地面時(shí)所述光伏面板的傾斜角為90度；并且，

其中每個(gè)光伏面板包括前側(cè)，后側(cè)和至少兩個(gè)相對邊，兩個(gè)相對邊中在所述光伏面板的傾斜角大于0度時(shí)一個(gè)第一邊高于一個(gè)第二邊；

太陽光照射在所述光伏面板的前側(cè)；

放置多個(gè)基本平面的輔助板將額外的太陽輻射導(dǎo)向所述光伏面板的前側(cè)；其中，

至少一個(gè)第一輔助板被定位靠近所述光伏面板的第一邊；

至少一個(gè)第二輔助板被定位靠近所述光伏面板的第二邊；

每個(gè)所述基本平面的輔助板被放置在一個(gè)傾斜角，其中當(dāng)所述輔助板基本平行于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角為0度，當(dāng)所述輔助板基本垂直于所述光伏面板時(shí)所述輔助板的傾斜角為90度；

所述基本平面的輔助板相對于所述光伏面板的前側(cè)進(jìn)行伸長或回縮的調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選，包括：

調(diào)節(jié)所述光伏面板的傾斜角在零和一個(gè)最大角度之間有個(gè)過渡角度；其中最大角小于70度并且過渡角度在10度和55度之間；

在所述光伏面板的傾斜角在零和過渡角度之間時(shí)，隨著所述光伏面板的傾斜角的增加減小所述第一輔助板的傾斜角；并且，

在所述光伏面板的傾斜角在過渡角度和最大角度之間時(shí)，隨著所述光伏面板的傾斜角的增加回縮所述第二輔助板。

作為優(yōu)選，包括：

調(diào)節(jié)所述光伏面板的傾斜角在零和一個(gè)最大角度之間有個(gè)過渡角度；其中最大角小于70度并且過渡角度在10度和55度之間；

在所述光伏面板的傾斜角在零和過渡角度之間時(shí)，隨著所述光伏面板的傾斜角的增加回縮所述第一輔助板；并且，

在所述光伏面板的傾斜角在過渡角度和最大角度之間時(shí)，隨著所述光伏面板的傾斜角的增加減小所述第二輔助板的傾斜角。

本發(fā)明涉及含追光器的光伏系統(tǒng)。在傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)的基礎(chǔ)上沿光伏面板傾斜方向的兩個(gè)相對邊放置輔助板如反光板。所述輔助板不會阻礙太陽直射光照射在光伏面板的前側(cè)。同時(shí)，輔助板將額外的太陽光(包括直射光和散射光)轉(zhuǎn)向到光伏面板的前側(cè)。所述輔助板是可伸縮的，并且系統(tǒng)可以進(jìn)一步調(diào)整所述輔助板相對于光伏面板的傾斜角度。整個(gè)輔助板的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)可以安裝在追光器上，并且輔助板的機(jī)械控制可以與光伏面板傾斜角度的變化相協(xié)調(diào)。光伏面板在接近中午時(shí)間幾乎水平，此時(shí)輔助板充分伸展以收集最多的陽光。上午和下午的時(shí)候，光伏面板朝向太陽傾斜，為避免在相鄰的光伏面板上的陰影，可以相應(yīng)調(diào)整輔助板相對于光伏面板前側(cè)的伸展和參照于光伏面板的傾斜角度。

為了避免在相鄰的光伏面板產(chǎn)生陰影進(jìn)而影響光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，光伏系統(tǒng)中最大光伏面板傾斜角度和最大地面覆蓋率之間相互制約，影響了一天中光伏系統(tǒng)的采光量和發(fā)電量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在保持最大光伏面板傾斜角度和最大地面覆蓋率兩個(gè)參數(shù)不變的情況下，在光伏面板兩個(gè)相對邊增加輔助板如反光板。如上所述，本發(fā)明所述光伏系統(tǒng)在一天中可以隨著光伏面板傾斜角度的變化調(diào)節(jié)輔助板的設(shè)置，在避免在相鄰的光伏面板上產(chǎn)生陰影的同時(shí)，在一天中任何時(shí)間在光伏面板上充分采集太陽光，顯著提高光伏系統(tǒng)一天中的采光量和發(fā)電量。本發(fā)明所述光伏系統(tǒng)還可以進(jìn)一步通過輔助板設(shè)置的優(yōu)化達(dá)到最佳光伏面板轉(zhuǎn)換率，從而進(jìn)一步提高光伏系統(tǒng)一天中的發(fā)電量。

附圖說明

圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)背接觸晶體硅太陽能電池效率隨著照射強(qiáng)度變化的代表性響應(yīng)關(guān)系圖。

圖2顯示現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)晶硅太陽能電池組件效率隨著太陽輻射的入射角度(AOI)變化的代表性響應(yīng)關(guān)系圖。

圖3顯示現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)常規(guī)的含多行光伏面板的光伏(PV)系統(tǒng)示意圖。每行光伏面板可以被安裝在單軸追光器上，并且沿大致南北方向排列。

圖4顯示現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)常規(guī)的含光伏面板陣列的光伏(PV)系統(tǒng)示意圖，并且每個(gè)太陽能面板可包含多個(gè)連接在一起的面板。光伏面板被安裝在雙軸追光器上。

圖5顯示現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)配備單軸追光器的常規(guī)光伏系統(tǒng)的截面示意圖。在一天中光伏面板101的傾斜角度跟隨太陽而變化。

圖6顯示現(xiàn)有技術(shù)中兩種常規(guī)聚光光伏(CPV)系統(tǒng)基本配置的截面示意圖。

圖7顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明含多行配備單軸追光器并有可伸縮輔助板的光伏面板的光伏系統(tǒng)的示意圖。

圖8顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明包含配備雙軸追光器并有可伸縮輔助板的太陽能面板陣列的光伏系統(tǒng)的示意圖。

圖9顯示兩種依據(jù)本發(fā)明在光伏面板兩個(gè)相對邊放置可伸縮輔助板的基本配置的截面示意圖。

圖10顯示依據(jù)本發(fā)明放置于一光伏面板101旁邊的可伸縮輔助板103(103R，103RR)的截面示意圖。

圖11顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明含光伏面板兩個(gè)相對邊的輔助板的示意截面圖。

圖12顯示一個(gè)依據(jù)本發(fā)明配備單軸追光器和可伸縮平面反射輔助板的光伏系統(tǒng)的截面示意圖。

圖13顯示依據(jù)本發(fā)明配置可伸縮平面反射輔助板的光伏系統(tǒng)的三種配置的示意截面圖。

圖14顯示依據(jù)本發(fā)明配置可伸縮平面反射輔助板的光伏系統(tǒng)的三種配置的示意截面圖。

圖15顯示根據(jù)本發(fā)明配備單軸追光器和可伸縮平面反射輔助板的光伏系統(tǒng)的截面示意圖。從中午到下午光伏面板101的傾斜角度跟隨太陽而變化。

圖16顯示根據(jù)本發(fā)明配備單軸追光器和可伸縮平面反射輔助板的光伏系統(tǒng)的截面示意圖。從中午到下午光伏面板101的傾斜角度跟隨太陽而變化。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖7-圖16對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述說明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不限定于下面的附圖。

本發(fā)明適用于配有追光器的太陽能系統(tǒng)。如在發(fā)明背景部分中所及，追光器可以傾斜光伏面板以跟蹤太陽。它們在大規(guī)模商業(yè)和電站光伏系統(tǒng)中常見。在本發(fā)明中，伸縮輔助板被定位在沿光伏面板傾斜方向的兩個(gè)相對邊。輔助板將額外的陽光重新轉(zhuǎn)向到光伏面板，從而增加光伏面板上的采光量，提高PV系統(tǒng)輸出。

圖7和8提供了參照于圖3和4所示常規(guī)光伏系統(tǒng)，依據(jù)本發(fā)明含輔助板的光伏系統(tǒng)的示意圖。如圖7所示，兩個(gè)可伸縮輔助板被定位在各行光伏面板的兩個(gè)相對邊，即：輔助板102和輔助板103可以被定位在安裝于單軸追光器上光伏面板101沿傾斜方向的兩個(gè)相對邊。同時(shí)，如圖8所示，可伸縮輔助板可被定位在每個(gè)光伏面板的所有四個(gè)側(cè)邊，即：輔助板202、輔助板203、輔助板204、輔助板205可以被定位在安裝于雙軸追光器上光伏面板201的四個(gè)側(cè)邊。

圖9中A和圖9中B顯示依據(jù)本發(fā)明輔助板的兩個(gè)基本配置。其中彎曲的輔助板102T和輔助板103T透射額外的太陽光到光伏面板101前側(cè)，平面的輔助板102和輔助板103反射額外的陽光到光伏面板101前側(cè)。本實(shí)施方案中，可伸縮輔助板在一個(gè)光伏面板相對邊配置時(shí)，輔助板的伸縮是指其凸出于光伏面板111平面前側(cè)的部分，凸出的部分增加時(shí)為“伸展”，凸出的部分減少時(shí)為“回縮”。

在圖9中A和圖9中B所示兩種配置中，直射太陽光11從垂直入射方向(0度)照射在光伏面板101前側(cè)，其路徑?jīng)]有被輔助板102T、輔助板103T和、輔助板102、輔助板103阻擋。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，定位在光伏面板101兩個(gè)相對邊的輔助板102T、輔助板103T透射和重新定向額外直射光12、額外直射光13到光伏面板101。如圖9中A所示，輔助板102T和輔助板103T可以是基本彎曲的，可以選擇透鏡等。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，定位在光伏面板101兩個(gè)相對邊的輔助板102、直射光103反射和重新定向額外直射光14、額外直射光15到光伏面板101。如圖9中B所示，輔助板102和輔助板103可以是基本平面的，可以選擇反光板等。

如圖9中B所示，平面輔助板102和輔助板103分別相對于光伏面板111平面的夾角可以定義為傾斜角A302和傾斜角A303。當(dāng)輔助板平行于光伏面板時(shí)，輔助板的傾斜角被定義為0度，當(dāng)輔助板垂直于光伏面板時(shí)，輔助板的傾斜角被定義為90度。假設(shè)平面輔助板102、平面輔助板103具有均勻的反射率，平面輔助板102、平面輔助板103反射的額外直射光14、額外直射光15的光強(qiáng)是均勻的。額外直射光14、額外直射光15在光伏面板101上的入射角度可以從輔助板傾斜角A302、傾斜角A303來計(jì)算：

輔助板反射的額外太陽光在光伏面板上的入射角＝2*(90度-相對于光伏面板的輔助板傾斜角)

如公式所示，輔助板傾斜角每減少1度，輔助板反射的額外太陽光在光伏面板的入射角就增加2度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，光伏面板跟蹤太陽，輔助反射面板放置在光伏面板相對兩邊，相對于光伏面板平面的輔助板傾斜角在45和90度之間。從圖9中B中可以得知，在輔助板垂直于光伏面板的配置為90度時(shí)，輔助板反射的太陽光在光伏面板上垂直入射，即入射角為0度；當(dāng)輔助板傾斜角為45度時(shí)，所述輔助板反射的太陽光在光伏面板上掠入射，即入射角為90度。為了使輔助板反射的太陽光與光伏面板相交，相對于所述光伏面板的輔助板傾斜角必須在45度和90度之間。

依據(jù)本發(fā)明，輔助板是可伸縮的，它是指輔助板在光伏面板101所在平面前方的部分。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可伸縮的輔助板可以是剛性的。圖10顯示放置在光伏面板101側(cè)方的一塊剛性輔助板103的回縮。如圖所示，隨著輔助板103在光伏面板101所在平面111前方長度的減少(至103R和103RR)，輔助板在光伏面板101所在平面后方的部分可以增加。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，輔助板傾斜角度A303隨著輔助板在光伏面板111平面前方伸展的減少而降低。也就是說，光伏系統(tǒng)不僅調(diào)節(jié)輔助板伸展，而且調(diào)整輔助板相對于光伏面板的傾斜角度。在本發(fā)明的又一實(shí)施方案中，輔助板傾斜角隨著輔助板伸展的減少而降低。如圖10所示，輔助板傾斜角A303隨著輔助板103在光伏面板101所在平面111前方伸展的減小(依次至103R和103RR)而降低。如該圖所示，被平面輔助板103、平面輔助板103R、平面輔助板103RR反射的太陽輻射分別是太陽輻射光15、太陽輻射光15R和太陽輻射光15RR。隨著輔助板在光伏面板所在平面前方的回縮，為了保持輔助板反射的太陽輻射均勻覆蓋整個(gè)光伏面板101，有必要減少輔助板相對于所述光伏面板101的傾斜角度。

基于上述的基本特征和功能，依據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)與傳統(tǒng)的聚光光伏(CPV)系統(tǒng)有顯著不同。在如圖9和10所示依據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)中，輔助板102T、輔助板103T和輔助板102、輔助板103沒有阻礙陽光直接照射到光伏面板101的路徑。與之相比，如圖6所示，在常規(guī)聚光光伏系統(tǒng)中，太陽不會直射太陽能電池。另外，在依據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)中，輔助板在光伏面板前面的部分可以回縮，并且輔助板相對于該光伏面板輔助板的傾斜角度也可以調(diào)整。與之相比，在常規(guī)聚光光伏系統(tǒng)中，聚光器(反射鏡，透鏡等)和采集器(太陽能電池)之間的相對的配置是固定的。

圖11顯示含有多個(gè)光伏面板并配備有依據(jù)本發(fā)明的平面反射輔助板的光伏系統(tǒng)。圖11中，光伏面板101為跟隨太陽而傾斜放置。輔助板102和輔助板103被定位在光伏面板101的兩個(gè)相對邊，具有相同的伸展及傾斜角度，并且輔助板的配置避免了在相鄰光伏面板上的陰影。光伏面板相對于地面110的傾斜角是A301。光伏面板101所在平面為111，輔助板102與光伏面板101所在平面111之間的夾角為A302；輔助板103與光伏面板101所在平面111之間的夾角為A303。當(dāng)光伏面板在一天中改變傾斜角度以跟隨太陽時(shí)，輔助板可以相應(yīng)移動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，整個(gè)輔助板機(jī)構(gòu)被安裝在追光器上。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，輔助板的機(jī)械控制可以通過追光器中用以傾斜光伏面板的同一個(gè)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方案中，所述輔助板的機(jī)械控制與光伏面板的控制可以相互協(xié)調(diào)，在避免遮擋其所在光伏面板以及相鄰光伏面板的同時(shí)，盡可能在光伏面板上收集額外的直射光和散射光。這種協(xié)調(diào)可以通過硬件設(shè)計(jì)或軟件程序來實(shí)現(xiàn)。

圖12顯示了整個(gè)一天中將輔助板配置變化與光伏面板傾斜角度變化相互協(xié)調(diào)的一個(gè)方法。圖12所示的光伏系統(tǒng)配置定位在所述光伏面板傾斜方向兩個(gè)相對邊(東側(cè)-西側(cè))的輔助板，光伏面板通過追光器調(diào)整自身的。圖12中，在一天中的不同時(shí)間，光伏面板101改變傾斜角度來跟蹤太陽。可伸縮輔助板102和輔助板103被定位在光伏面板101傾斜方向的兩個(gè)相對邊，在光伏面板所在平面前方具有同樣的伸展，并且相對光伏面板具有同樣的傾斜角度。輔助板的伸長和輔助板傾斜角依據(jù)光伏面板傾斜角A301的改變而調(diào)整，以避免在相鄰的太陽面板上產(chǎn)生陰影。圖12中“A”-“D”顯示了光伏系統(tǒng)配置從中午到傍晚的漸進(jìn)變化。上午的光伏系統(tǒng)配置可以是簡單鏡像對稱，因此在圖12中略去。與圖5所示不含輔助板的常規(guī)光伏系統(tǒng)相比，圖12所示光伏系統(tǒng)具有相同的最大光伏面板傾斜角度和相同的相鄰光伏面板之間間距，即系統(tǒng)地面覆蓋率。此外，光伏面板傾斜角A301在所示配置之間相匹配：圖12中“A”和圖5中“D”，圖12中“B”和圖5中“E”，圖12中“C”和圖5中“F”，圖12中“D”和圖5中“G”。

如在發(fā)明背景技術(shù)部分的討論，安裝在追光器上的相鄰光伏面板行或陣列之間需要有足夠的間距，以避免光伏面板在一天中跟蹤太陽傾斜時(shí)在相鄰的光伏面板上產(chǎn)生陰影。在依據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)中，輔助板可以在不增加相鄰光伏面板行或陣列之間間隔的情況下被定位在追光器上光伏面板的兩個(gè)相對邊。如圖9和10所示，均勻的太陽直射光11沒有被定位在光伏面板兩個(gè)相對邊的輔助板102T、輔助板103T和輔助板102、輔助板103所阻礙。此外，如圖10中所示，通過輔助反射面板相對光伏面板的伸展和傾斜角度的協(xié)調(diào)，由輔助板103(103R/103RR)反射的額外太陽能輻射光15(15R/15RR)可以均勻覆蓋整個(gè)光伏面板。最后，隨著整個(gè)白天中光伏面板傾斜角的漸進(jìn)變化，輔助板的配置可以相應(yīng)地調(diào)整以避免在相鄰的光伏面板上的陰影。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，至少一個(gè)位于光伏面板旁邊的輔助平板隨著光伏面板傾斜角的增加而回縮。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，至少一個(gè)輔助平板相對于光伏面板的傾斜角隨著光伏面板傾斜角度的增加而減小。在本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施方案中，隨著光伏面板傾斜角度的增加，至少一個(gè)定位于光伏面板旁邊的輔助平板回縮并且其相對于光伏面板的傾斜角同時(shí)減小。如圖12所示，隨著輔助板在光伏面板前面的回縮，即使在明顯的光伏面板傾斜角度下相鄰的光伏面板上的陰影也可以避免。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，光伏面板相對兩側(cè)的兩個(gè)輔助板可具有相同的配置，即參照之間光伏面板對稱。如圖12所示，輔助板的配置可以在整個(gè)一天中隨著不同的光伏面板傾斜角度發(fā)生變化，但可始終保持兩者之間相對太陽能面板的中心垂面對稱。保持光伏面板相對側(cè)輔助板的對稱配置可以簡化系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)和控制程序。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，光伏面板兩個(gè)相對邊的輔助板可以采用相對于之間光伏面板的不對稱配置。圖13中“A”-“C”為三種不同的光伏系統(tǒng)配置，其中光伏面板傾斜角A301相同，光伏面板101之間的間距即地面覆蓋率也相同。光伏面板101為跟蹤太陽而傾斜。在光伏面板101兩側(cè)的輔助板的配置相互協(xié)調(diào)，以避免在相鄰的光伏面板/輔助板上的陰影。圖13中“A”，13中“B”和13中“C”顯示了輔助板伸展和傾斜角度的三種不同的組合。

圖13中“A”顯示了輔助板102A和輔助板103A相對于光伏面板101的對稱配置，也就是輔助板102A和輔助板103A具有相同的伸展和相應(yīng)輔助板的傾斜角A302A和傾斜角A303A。與之相比，圖13中“B”和“C”顯示了兩個(gè)輔助板相對于光伏面板101非對稱的配置。在圖13中“B”所示光伏系統(tǒng)中，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))的輔助板102B比在右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103B有較長的伸展。在圖13中“C”所示的光伏系統(tǒng)中，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))的輔助板103C反而長于在左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))的輔助板102C。如上所述，由輔助平板反射的額外的太陽光需要均勻覆蓋光伏面板，例如在輔助板回縮時(shí)減小與之相應(yīng)的相對于光伏面板的輔助板傾斜角。因此，在圖13中“B”所示光伏系統(tǒng)的配置中，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))的輔助板的傾斜角A302B比右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))的輔助板傾斜角A303B大。與之相比，在圖13中“C”所示光伏系統(tǒng)的配置中，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))的輔助板傾斜角A302C比右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))的輔助板傾斜角A303C小。相比之下，在圖13中“A”所示的對稱配置中，輔助板的傾斜角A302A和傾斜角A303A相同?？梢灶A(yù)見，輔助板傾斜角A302A和傾斜角A303A比輔助板傾斜角A302B和A303C小，但比輔助板傾斜角度A302C和A303B大。

圖13中“A”-“C”所示的三套光伏系統(tǒng)配置具有相同的地面覆蓋率，因此在同樣土地面積上的光伏面板數(shù)量相同。為追隨太陽，三套光伏系統(tǒng)配置也具有相同的光伏面板傾斜角，從而有同量的太陽輻射未受阻擋垂直入射到光伏面板101上。在圖13中“A”-“C”中，土地面積上剩余的直接太陽輻射被輔助板102A和輔助板103A，輔助板102B和輔助板103B，輔助板102C和輔助板103C反射到光伏面板101。其結(jié)果是，輔助板反射到光伏面板上的額外太陽輻射的總量在圖1中3“A”-“C”所示的三個(gè)光伏系統(tǒng)配置中也相同。然而，圖13中“A”所示的對稱輔助板配置和圖13中“B”-“C”所示的不對稱輔助板配置反射太陽輻射到光伏面板的入射角可能不同。如上所述，輔助板的伸展和輔助板相對光伏面板的傾斜角度之間存在直接對應(yīng)關(guān)系。此外，輔助板傾斜角度和太陽反射光在光伏面板上的入射角度之間存在反比關(guān)系。在如圖13中“A”所示輔助板的對稱配置中，輔助板102A和輔助板103A反射的太陽輻射相同，輔助板傾斜角A302A和傾斜角A303A也相同，所以輔助板102A和輔助板103A反射的太陽光在光伏面板101上的入射角也相同。在如圖13中“B”和13中“C”所示輔助板的不對稱配置中，圖13中“B”中輔助板102B和圖13中“C”中輔助板103C相比在光伏面板另一側(cè)的輔助板即圖13中“B”中輔助板102C和圖13中“C”中輔助板103B長。并且，圖13中“B”中輔助板102B和圖13中“C”中輔助板103C也比圖13中“A”中輔助板102A和輔助板103A長。其結(jié)果是，與之對應(yīng)的圖13中“B”中輔助板傾斜角A302B和圖13中“C”中輔助板傾斜角A303C比圖13中“A”中輔助板傾斜角A302A和傾斜角A303A大。進(jìn)一步的結(jié)果是，與圖13中“A”中對稱配置輔助板102A和輔助板103A反射的太陽光的入射角相比，圖13中“B”中輔助板102B和圖13中“C”中輔助板103C反射的太陽光在光伏面板101上的入射角更小?？傮w而言，在不對稱輔助板配置中額外的太陽輻射的較多部分由延伸較長的輔助板所反射，與對稱輔助板配置相比，輔助板反射的太陽光在光伏面板上的總體入射角度較小。如在發(fā)明背景技術(shù)部分所討論，在相同照射強(qiáng)度下光伏面板的效率可以是太陽輻射入射角度的函數(shù)，例如硅基光伏面板的效率可以在入射角度超過60度時(shí)顯著降低。圖13中“A”–“C”所示的三種輔助板配置光伏面板101上的太陽輻射總量相同，但是在圖13中“B”-“C”中所示的非對稱配置中輔助板反射的太陽光在光伏面板的入射角可以較小，導(dǎo)致較高的總體光伏面板效率，從而達(dá)到更高的光伏系統(tǒng)發(fā)電量。

依據(jù)本發(fā)明含輔助板的光伏系統(tǒng)可以在光伏面板上收集最大量的直射光。依據(jù)本發(fā)明的輔助反射平板也可以在多云天和晴天里將額外的散射光重定向到光伏面板上。如在發(fā)明背景技術(shù)部分所述，散射光在晴天占總太陽能的約10％，并且其所占比例可以在陰天顯著增加。在配置追光器的常規(guī)光伏系統(tǒng)中，在陰天光伏面板是以類似圖5中“D”所示的配置以水平位置停放，散射光在光伏面板上的采集受限于系統(tǒng)地面覆蓋率。此外，大部分的散射光在光伏面板上的入射角很大。其結(jié)果是陰天里常規(guī)光伏系統(tǒng)整體發(fā)電量非常低。在依據(jù)本發(fā)明含輔助板的光伏系統(tǒng)中，在陰天可以采取類似于圖12中“A”所示的配置。光伏面板可以水平放置，定位于光伏面板相對側(cè)的輔助板可以完全伸展。輔助板可以將附加的散射光重新定向到光伏面板，并降低總體入射角度。因此，在陰天光伏系統(tǒng)的發(fā)電量可以得到改善。

在晴天，本發(fā)明中的輔助板配置主要為最大限度地提高直射光在光伏面板上的采集。盡管如此，輔助板仍然可以同時(shí)將一些額外的散射光重新定向到光伏面板。此外，在一些配置中光伏面板兩側(cè)的兩個(gè)輔助板之一可以在太陽視線之外，其配置可以被優(yōu)化以收集最大量的散射光到所述光伏面板。圖14顯示了三個(gè)這樣的配置。圖14中，光伏面板101顯著傾斜以跟蹤太陽，并且左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))的輔助板102被配置為可以捕獲直射光但同時(shí)不會在相鄰的光伏面板101上產(chǎn)生陰影。另一方面，在圖14中“A”-“C”中，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))的輔助板103A、輔助板103B、輔助板103C分別完全落在太陽視線之外。它們可以被配置為將散射光反射到光伏面板101上。圖14中“A”顯示了一個(gè)相對于光伏面板101的對稱輔助板配置。與之相比，圖14中“B”-“C”顯示了兩個(gè)不對稱的配置，其中圖14中“B”中所示輔助板103B和圖14中“C”中所示輔助板103C比左側(cè)輔板102長。此外，圖14中“C”中右輔助板103C被配置于與光伏面板101垂直，以最大化地收集散射光到所述光伏面板。

在晴天，本發(fā)明所述光伏系統(tǒng)中輔助板的配置可以在整個(gè)一天中改變，在收集最大量的直射光的同時(shí)收集額外的散射光。圖15顯示依據(jù)本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施方案操作本發(fā)明所述光伏系統(tǒng)的一種方法。圖中，光伏面板101的傾斜角度從中午到下午跟隨太陽而變化，光伏面板傾斜方向兩個(gè)相對邊的輔助板的伸展和輔助板傾斜角度相應(yīng)調(diào)整。圖15中“A”：光伏面板傾斜角度是零。輔助板102和輔助板103具有相同的伸展和輔助板傾斜角度。圖15中“B”：光伏面板的傾斜角度A301B增加，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102的伸展和相應(yīng)的輔助板傾斜角A302沒有變化。同時(shí)，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板的一部分103B1在太陽視線內(nèi)，右側(cè)輔助板的其余部分103B2落在太陽視線之外，并且輔助板傾斜角A303B相應(yīng)減小。圖15中“C”：光伏面板的傾斜角A301C繼續(xù)增加，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102的伸展和相應(yīng)的輔助板傾斜角A302沒有變化。同時(shí)，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103C完全落在太陽視線之外，將散射光重新定向到光伏面板101。圖15中“D”：光伏面板傾斜角度A301D進(jìn)一步增加。為避免在相鄰的光伏面板的陰影，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102D回縮，輔助板傾斜角A302D相應(yīng)減少。右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103D仍然在太陽視線之外，將散射光重新定向到光伏面板101。圖15中“E”：光伏面板101達(dá)到最大的光伏面板傾斜角度A301E。光伏面板的較高側(cè)(左側(cè))的輔助板完全回縮。光伏面板的較低側(cè)(右側(cè))輔助板103E仍然在太陽視線之外，將散射光重新定向到光伏面板101。進(jìn)一步講，如圖15中“A”所示，可以設(shè)想在中午時(shí)間光伏面板101與地面水平，輔助板102、輔助板103定位在光伏面板101相對兩側(cè)并且對稱配置。完全伸展的輔助板102和輔助板103在太陽直接照射下，反射直射光和散射光到光伏面板101。整個(gè)光伏系統(tǒng)在圖15中“B”中開始向右側(cè)傾斜。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102保持最大伸展。輔助板102的整個(gè)長度保持在太陽直接照射下，并且相應(yīng)的相對于光伏面板101的輔助板傾斜角A302沒有變化。同時(shí)，雖然在光伏面板的較低側(cè)(右側(cè))的輔助板也保持完全伸展，輔助板僅有一部分103B1在太陽視線中。右側(cè)輔助板的其余部分103B2落在太陽視線之外，但可以將部分散射光重新定向到光伏面板101。隨著右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板在太陽直接照射下長度的減小，相應(yīng)的相對于光伏面板101的輔助板傾斜角A303B減小以維持反射直射光在光伏面板101上的均勻覆蓋。直到如圖15中“C”中所示的光伏面板傾斜的一個(gè)過渡角度A301C，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))102輔助板可以保持伸展并且相應(yīng)光伏面板的輔助板傾斜角可以保持不變。如圖15中“C”所示，在光伏面板傾斜角達(dá)到過渡角度A301C時(shí)，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103C完全落在太陽視線之外。在光伏面板傾斜角超過過渡角度A301C后，隨著光伏面板傾斜角的進(jìn)一步增加，需要逐漸回縮在光伏面板較高側(cè)(左側(cè))的輔助板，以防止在相鄰光伏面板上的陰影。如圖15中“D”所示，隨著左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102D伸展的減小，輔助板傾斜角A302D也相應(yīng)減小。如圖15中“E”所示，在最大光伏面板傾斜角A301E時(shí)光伏面板的較高側(cè)(左側(cè))的輔助板可以完全回縮。同時(shí)，如圖15“C”-“E”所示，一旦光伏面板傾斜角度達(dá)到并超過如圖15中“C”所示的過渡角度A301C，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))的輔助板103C、輔助板103D、輔助板103E完全在太陽視線之外。在圖15中“C”-“E”中，為了最大限度地采集散射光到光伏面板101上，右側(cè)輔助板103C、輔助板103D、輔助板103E可完全伸展并垂直于所述光伏面板101設(shè)置。

圖16顯示了依據(jù)本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施方案操作本發(fā)明所述光伏系統(tǒng)的另一種方法。類似于圖15所示，在圖16中光伏面板101從中午到傍晚跟隨太陽傾斜。圖16中，光伏面板兩個(gè)相對邊輔助板的伸展和輔助板傾斜角度相應(yīng)調(diào)整。圖16中“A”：光伏面板傾斜角度是零。輔助板102和輔助板103具有相同的伸展和輔助板傾斜角度。圖16中“B”：光伏面板的傾斜角A301B增加，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103的伸展和相應(yīng)的輔助板傾斜角A303沒有變化。為避免在相鄰的光伏面板的陰影，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102B有所回縮，并且輔助板傾斜角A302B相應(yīng)減小。圖16中“C”：光伏面板傾斜角達(dá)到過渡角度A301C，右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103的伸展和相應(yīng)的輔助板傾斜角A303沒有變化，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板完全回縮。圖15中“D”：光伏面板傾斜角A301D進(jìn)一步增加。右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板的一部分103D1在太陽視線內(nèi)，輔助板的其余部分103D2落在太陽視線之外，并且輔助板傾斜角A303D相應(yīng)減小。左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102D回縮，輔助板傾斜角A302D相應(yīng)減少。左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板完全回縮。圖16中“E”：光伏面板101達(dá)到最大的光伏面板傾斜角A301E。右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103E完全落在太陽視線之外，將散射光重新定向到光伏面板101。左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板完全回縮。此外，圖15和圖16中所示的光伏系統(tǒng)具有相同的地面覆蓋比，并且光伏面板的傾斜角在圖中所示的光伏系統(tǒng)配置之間相同，如圖15中“A”和圖16中“A”，圖15中“B”和圖16中“B”，圖15中“C”和圖16中“C”，圖15中“D”和圖16中“D”，圖15中“E”和圖16中“E”。在同一光伏面板傾斜角度下，圖15和16中輔助板配置在光伏面板傾斜角度為零(中午時(shí)間，圖15中“A”和圖16中“A”)和最大的光伏面板傾斜角A301E(圖15中“E”和圖16中“E”)時(shí)相同。然而，當(dāng)光伏面板傾斜角度在兩者之間時(shí)，圖15和圖16中輔助板配置不同，分別為圖15中“B”和圖16中“B”，圖15中“C”和圖15中“C”，圖15中“D”和圖16的“D”。如圖16中“A”所示，在中午時(shí)間光伏面板101兩個(gè)相對邊的輔助板102、輔助板103完全伸展。在圖16中“B”所示光伏系統(tǒng)配置中，光伏面板101向右傾斜以跟蹤太陽，并且右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103保持充分伸展。此外，相應(yīng)的輔助板傾斜角(相對于光伏面板)A303沒有變化。同時(shí)，左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102B回縮，左輔助板傾斜角A302B相應(yīng)減小。在圖16中“C”所示光伏系統(tǒng)配置中，當(dāng)光伏面板的較低側(cè)(右側(cè))輔助板的伸展和相應(yīng)的輔助板傾斜角不變時(shí)，在光伏面板傾斜角達(dá)到過渡角度A301C時(shí)，光伏面板較高側(cè)(左側(cè))的輔助板完全回縮。光伏面板傾斜角A301D在圖16中“D”中所示的光伏系統(tǒng)配置中進(jìn)一步增加。光伏面板較高側(cè)(左側(cè))的輔助板仍然完全回縮，同時(shí)光伏面板的較低側(cè)(右側(cè))的輔助板仍然完全伸展，但是只有一部分103D1在太陽直射下，其余部分103D2落在太陽視線以外。相應(yīng)的輔助板傾斜角A303D減小以維持在太陽直射下部分103D1反射的太陽直射光均勻覆蓋在光伏面板101上。

比較圖16與圖15所示的光伏系統(tǒng)配置是有益的。在圖15中“B”和16中“B”所示的配置中，圖15中“B”中左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102和圖16中“B”中右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板103有相同的伸展。圖15中“B”中相應(yīng)的輔助板傾斜角度A302也與圖16中“B”中相應(yīng)的輔助板傾斜角A303相同。另外，圖15中“B”中右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板在太陽視線下部分103B1和圖16中“B”中左側(cè)(光伏面板的較高側(cè))輔助板102B具有相同的伸展。圖15中“B”中相應(yīng)的輔助板傾斜角A303B也與圖16中“B”中相應(yīng)的輔助板傾斜角A302B相同。其結(jié)果是，圖15中“B”和圖16中“B”所示光伏系統(tǒng)配置在光伏面板上的太陽直射光總量和入射角度都相同。同時(shí)，圖15中“B”和圖16中“B”所示的光伏系統(tǒng)配置之間存在一些差異。相比之下，圖15中“B”所示光伏系統(tǒng)配置中右側(cè)(光伏面板的較低側(cè))輔助板具有在太陽視線之外的額外長度103B2，從而可以將散射光重新定向到光伏面板101。另一方面，圖16中“B”所示光伏系統(tǒng)配置中光伏面板的較高側(cè)(左側(cè))輔助板的伸展較短，因而具有較低的系統(tǒng)高度和潛在較小的系統(tǒng)風(fēng)力負(fù)載。

以類似的方式，可以將圖16中“C”-“D”和圖15中“C”-“D”所示的光伏系統(tǒng)配置分別進(jìn)行比較。同樣，在相同的光伏面板傾斜角度下，圖15和16所示對應(yīng)的光伏系統(tǒng)配置在光伏面板101收集的直射太陽光量和入射角度都相同。然而，圖16中“C”-“D”中所示的光伏系統(tǒng)配置可以分別比圖15中“C”-“D”中所示的光伏系統(tǒng)配置具有更低的系統(tǒng)高度。另一方面，圖15中“C”-“D”中所示光伏系統(tǒng)配置可以分別比圖16中“C”-“D”中所示光伏系統(tǒng)配置收集更多的散射光到光伏面板101。