本实用新型涉及光伏发电系统的太阳方位跟踪，特别涉及一种带有太阳方位跟踪装置的沙漠地区并网光伏发电系统。
背景技术：
随着我国经济的持续高速发展，能源供应形势日趋紧张，无论是增加国内能源供应还是利用国外资源，都面临巨大压力，能源需求的快速增长对资源的可供量、环境承担能力，以及国家能源安全都提出了严峻的挑战。2007年8月，《中国可再生能源中长期发展规划》( 以下简称《规划》) 颁布实施，《规划》致力于再生能源的利用，全力开发化石能源的替代品。其中，太阳能具有储量丰富、无需运输、无污染三大优点而广受关注，《规划》明确沙漠并网发电为光伏发电的重点；但太阳能也有两个缺点：一是能量密度低；二是强度和方向的不确定性，以及光照固有的间歇性。总之，光伏发电产业化基础较好，亟待解决的是成本过高难题。
并网光伏系统的发电量取决于太阳辐照度、太阳能电池板和逆变器的效率。商品化电池板的转化效率最高为 15.7％ -19.2％，现有技术条件下提高转化率已非常困难；逆变器变换效率高达 90％以上，提升空间有限，采用太阳方位跟踪技术获取尽可能多的太阳能是增加光伏系统发电量的有效途径。
目前，光伏发电系统中使用的太阳方位自动跟踪主要有以下三种方法：光电跟踪，天文跟踪，光电结合天文跟踪。光电跟踪大多采用四象限光敏传感器检测太阳方位，控制跟踪装置追踪太阳，属闭环控制 ；光电跟踪精度高，但多云情况下会出现盲走，而且对光敏传感器的一致性、日常维护、信号处理的长期稳定性等均提出近乎苛刻的要求。天文跟踪根据地球和太阳的相对运动规律，计算太阳运动轨迹进行跟踪，属开环控制 ；天文跟踪无需传感器，但存在累积误差 ；考虑光伏发电装置支承结构的可靠性，采用地平坐标 ( 太阳高度角和方位角 )是天文跟踪方法中公认的主流方案。光电结合天文跟踪则将光电和天文跟踪结合在一起，两种方式互为补充。太阳方位自动跟踪技术的代表性研究成果如下 ：
1.发明专利“大型防风自动跟踪太阳采光装置”( 专利号 ZL02112553.8)，提出太阳高度角和方位角的天文跟踪方法。
2. 发明专利“太阳自动跟踪电路”( 申请号 200610116616.0)，提出采用光敏传感器的光电跟踪方法。
3. 发明专利“一种用于光伏发电的太阳方位自动跟踪方法及装置”( 申请号200910152899.8)，提出光电跟踪和太阳运动轨迹跟踪相结合的全天候二维太阳方位自动跟踪方法。
4. 发明专利“基于无线网络的自动跟踪式光伏发电站监控系 统”(申请号200910153384.x)，提出采用独立的光信号变送器获取太阳光强度、太阳光角度数据，经ZigBee网络分发变送器跟踪数据，ZigBee同时收集光伏发电装置的工作参数，并经 GPRS网络远传至监控中心。
公告号为CN201774274U的中国专利，一种带有太阳方位跟踪装置的沙漠地区并网光伏发电系统，包括远程控制中心、TD-SCDMA 3G 公网和局部范围的 ZigBee 无线网络三部分 ；ZigBee 无线网络由 1 至N 个光伏发电子系统的 ZigBee 节点与光伏发电主系统的 ZigBee 协调器组成，光伏发电主系统的 ZigBee 协调器包括控制器主控装置 S3C2440、电能计量装置ADE7169、步进电机驱动装置TA8435、TD-SCDMA 无线装置TDM330、ZigBee 协调器通信装置 CC2430 和无线 USB 装置 CYWUSB6935，光伏发电子系统的 ZigBee 节点包括主控装置 S3C2440、ZigBee 节点通信装置 CC2430 和电能计量装置 ADE7169，各光伏发电系统子系统借助局部范围的 ZigBee 无线网络交换信息；远程控制中心通过 Internet、运营商的GGSN 网关与 TD-SCDMA 相连，GGSN网关对Internet、TD-SCDMA 数据包进行协议转换 ；TD-SCDMA 经光伏发电主系统的 ZigBee/TD-SCDMA 网关接入 ZigBee 网络，光伏发电主系统ZigBee协调器兼作 ZigBee/TD-SCDMA网关 ；光伏发电主系统的内部装置连接关系为：光伏阵列依次与并网变换器、电网相连，光伏阵列依次与步进电机、步进电机驱动装置相连，并网变换器与电能计量装置相连，主控装置分别与步进电机驱动装置、并网变换器、电能计量装置、电网、ZigBee 协调器通信装置、无线 USB 装置、TD-SCDMA 通信装置相连，并经 TD-SCDMA 通信装置接入 TD-SCDMA 公网 ；光伏发电子系统的内部装置连接关系为：光伏阵列依次与并网变换器、电网相连，光伏阵列依次与步进电机、步进电机驱动装置相连，并网变换器与电能计量装置相连，主控装置分别与步进电机驱动装置、并网变换器、电能计量装置、电网、ZigBee 节点通信装置相连。具有上述四个专利的共同优点，并进行了改进，但其在使用过程中依旧存在一些问题，例如在太阳能光伏板长时间使用的过程中，步进电机可能会出现损坏等问题，导致主控装置对步进电机发出控制信号时，而步进电机却没有受控于控制信号或者没有接收到控制信号而导致其没有进行动作，但工作人员会认为此时步进电机已经动作了，对步进电机或者控制电路的损坏并不知情。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种带有太阳方位跟踪装置的沙漠地区并网光伏发电系统，能够在步进电机不处于正常工作时进行提醒。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种带有太阳方位跟踪装置的沙漠地区并网光伏发电系统，包括与光伏阵列连接用于采集其电能输出的电能计量装置、主控装置、用于控制光伏阵列角度的步进电机和与主控装置无线通信连接的远程控制中心，所述的主控装置根据电能计量装置采集到的光伏阵列的发电信息控制步进电机进行转动，远程控制中心通过主控装置控制步进电机进行转动，所述的主控装置与步进电机之间设置有步进电机驱动装置，所述的并网光伏发电系统设置有判别装置，所述的判别装置包括两个输入端，所述判别装置的第一个输入端连接主控装置，当所述的主控装置输出控制信号至步进电机驱动装置的同时向判别装置输入高电平的驱动信号，反之则输入低电平信号；所述判别装置的第二个输入端与步进电机串联设置，当所述的步进电机上电后，判别装置的第二个输入端输入高电平信号，反之则输入低电平信号；当所述判别装置的第一个输入端和第二个输入端的输入信号的高低电平不同时，判别装置输出告警信号；所述的远程控制中心设置有告警装置，受控于所述的告警信号工作。
通过采用上述技术方案，电能计量装置能够采集光伏阵列的发电量，主控装置可将发电量传递至远程控制中心，位于远程控制中心的工作人员可通过主控装置控制步进电机对光伏阵列的角度进行调节，使其能够处于此时最大发电功率的角度，使其发电率最大，当判别装置的第一个输入端和第二个输入端的高低电平不同时，则证明此时步进电机的工作状态与控制装置输出的驱动信号对进电机驱动的状态不一致，此时步进电机或者步进电机控制电路已经损坏，光伏阵列已不能够进行相应角度的转变，工作人员应该进行维修。
本实用新型可进一步设置为，所述的判别装置连接有信号发射装置，所述的告警装置连接有信号接收装置，所述的判别装置通过信号发射装置将告警信号传递至信号接收装置，信号接收装置将报警信号传递至告警装置，告警装置进行告警。
通过采用上述技术方案，通过信号发射装置和信号接收装置实现报警信号的传递，进行远程告警。
本实用新型可进一步设置为，所述的判别装置为异或门。
通过采用上述技术方案，当两个输入为相同的电平时，异或门不输出告警信号，当两个输入为不同的电平时，异或门输出告警信号。
本实用新型可进一步设置为，所述的步进电机驱动装置包括型号为TA8435的芯片，用于受控于主控装置控制所述步进电机进行工作。
通过采用上述技术方案，型号为TA8435的芯片能够对步进电机起到良好的控制效果。
本实用新型可进一步设置为，所述的主控装置包括型号为S3C2440的芯片，分别与电能计量装置、步进电机驱动装置和远程控制中心连接。
通过采用上述技术方案，型号为S3C2440的芯片能够对步进电机驱动装置实现控制，并将电能计量装置采集的光伏阵列发电信息传递至远程控制中心。
本实用新型可进一步设置为，所述的主控装置连接有TD-SCDMA通信装置，TD-SCDMA通信装置通过TD-SCDMA公网与远程控制中心建立连接。
通过采用上述技术方案，主控装置通过TD-SCDMA通信装置与远程控制中心建立连接，实现远程控制中心对主控装置的控制。
本实用新型可进一步设置为，所述的沙漠地区并网光伏发电系统包括并网交换器，所述的光伏阵列通过并网交换器连接至电网。
通过采用上述技术方案，通过并网交换器将光伏板发的电传递至电网，进而传输到用电地区。
本实用新型可进一步设置为，所述的电能计量装置的输入端连接并网交换器，电能计量装置的输出端连接主控装置，电能计量装置通过并网交换器对光伏阵列的发电情况信息进行统计，并将其传递至主控装置。
通过采用上述技术方案，电能计量装置对并网交换器上电量信息进行采集，并将信息传递至主控装置。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
电能计量装置能够采集光伏阵列的发电量，主控装置可将发电量传递至远程控制中心，位于远程控制中心的工作人员可通过主控装置控制步进电机对光伏阵列的角度进行调节，使其能够处于此时最大发电功率的角度，使其发电率最大，当判别装置的第一个输入端和第二个输入端的高低电平不同时，则证明此时步进电机的工作状态与控制装置输出的驱动信号对进电机驱动的状态不一致，此时步进电机或者步进电机控制电路已经损坏，光伏阵列已不能够进行相应角度的转变，工作人员应该进行维修，电能计量装置的输入端连接并网交换器，电能计量装置的输出端连接主控装置，电能计量装置通过并网交换器对光伏阵列的发电情况信息进行统计，并将其传递至主控装置，电能计量装置对并网交换器上电量信息进行采集，并将信息传递至主控装置。
附图说明
图1是带有太阳方位跟踪装置的沙漠地区并网光伏发电系统的结构示意图。
图中，110、光伏阵列；120、并网交换器；130、电网；140、电能计量装置；150、主控装置；160、步进电机；161、步进电机驱动装置；170、TD-SCDMA通信装置；171、TD-SCDMA公网；180、远程控制中心；210、判别装置；220、告警装置；230、信号发射装置；240、信号接收装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
一种带有太阳方位跟踪装置的沙漠地区并网光伏发电系统，包括与光伏阵列110连接用于采集其电能输出的电能计量装置140、主控装置150、用于控制光伏阵列110角度的步进电机160和与主控装置150无线通信连接的远程控制中心180，主控装置150根据电能计量装置140采集到的光伏阵列110的发电信息控制步进电机160进行转动，远程控制中心180通过主控装置150控制步进电机160进行转动，主控装置150与步进电机160之间设置有步进电机驱动装置161。
并网光伏发电系统设置有判别装置210，判别装置210包括两个输入端，判别装置210的第一个输入端连接主控装置150，当主控装置150输出控制信号至步进电机驱动装置161的同时向判别装置210输入高电平的驱动信号，反之则输入低电平信号；判别装置210的第二个输入端与步进电机160串联设置，当步进电机160上电后，判别装置210的第二个输入端输入高电平信号，反之则输入低电平信号；当判别装置210的第一个输入端和第二个输入端的输入信号的高低电平不同时，判别装置210输出告警信号；远程控制中心180设置有告警装置220，受控于告警信号工作。
电能计量装置140能够采集光伏阵列110的发电量，主控装置150可将发电量传递至远程控制中心180，位于远程控制中心180的工作人员可通过主控装置150控制步进电机160对光伏阵列110的角度进行调节，使其能够处于此时最大发电功率的角度，使其发电率最大，当判别装置210的第一个输入端和第二个输入端的高低电平不同时，则证明此时步进电机160的工作状态与控制装置输出的驱动信号对进电机控制的状态不一致，此时步进电机160或者步进电机160控制电路已经损坏，光伏阵列110已不能够进行相应角度的转变，工作人员应该进行维修。
判别装置210连接有信号发射装置230，告警装置220连接有信号接收装置240，判别装置210通过信号发射装置230将告警信号传递至信号接收装置240，信号接收装置240将报警信号传递至告警装置220，告警装置220进行告警，通过信号发射装置230和信号接收装置240实现报警信号的传递，进行远程告警。判别装置210为异或门，当两个输入为相同的电平时，异或门不输出告警信号，当两个输入为不同的电平时，异或门输出告警信号。
步进电机驱动装置161包括型号为TA8435的芯片，用于受控于主控装置150控制步进电机160进行工作，型号为TA8435的芯片能够对步进电机160起到良好的控制效果。主控装置150包括型号为S3C2440的芯片，分别与电能计量装置140、步进电机驱动装置161和远程控制中心180连接，型号为S3C2440的芯片能够对步进电机驱动装置161实现控制，并将电能计量装置140采集的光伏阵列110发电信息传递至远程控制中心180。主控装置150连接有TD-SCDMA通信装置170，TD-SCDMA通信装置170通过TD-SCDMA公网171与远程控制中心180建立连接，主控装置150通过TD-SCDMA通信装置170与远程控制中心180建立连接，实现远程控制中心180对主控装置150的控制。
沙漠地区并网光伏发电系统包括并网交换器120，光伏阵列110通过并网交换器120连接至电网130，通过并网交换器120将光伏板发的电传递至电网130，进而传输到用电地区。电能计量装置140的输入端连接并网交换器120，电能计量装置140的输出端连接主控装置150，电能计量装置140通过并网交换器120对光伏阵列110的发电情况信息进行统计，并将其传递至主控装置150，电能计量装置140对并网交换器120上电量信息进行采集，并将信息传递至主控装置150。
光伏阵列110的发电功率与阳光照射的面积有关，当太阳在转动的过程中如果光伏阵列110不随之转动，就会导致光伏阵列110的有效受光照面积减小，导致其发电量减小；当太阳在转动的过程中如果光伏阵列110随之转动，使光伏阵列110的有效受光照面积不会改变，使其发电量不会改变；所以主控装置150根据电能计量装置140输入的电能进行统计，如果与上一段时间相比此时光伏阵列110发电量或者发电功率减小后，控制步进电机160进行转动进而带动光伏阵列110转动，增大光伏阵列110能被太阳光照射的有效面积，增加发电量或者发电功率。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。