太陽(yáng)能及其利用率的提高

1、2021-10-13太陽(yáng)能及其利用率的提高2021-10-13太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)1.儲(chǔ)量極其豐富，取之不盡，用之不竭；2.普遍性，太陽(yáng)能不像其它能源那樣具有分布的偏集性，它處處都可就地利用，有利于緩解能源供需矛盾和運(yùn)輸壓力；3.清潔無(wú)污染；4.經(jīng)濟(jì)性，利用太陽(yáng)能發(fā)電，既不會(huì)污染環(huán)境，又取之不盡，無(wú)處不在。因此從長(zhǎng)期來(lái)看，其發(fā)電成本低得多。2021-10-13輻射總量大輻射總量大但能流密但能流密度低度低利用率低利用率低成本高成本高劣勢(shì)劣勢(shì)天氣影響天氣影響需要相當(dāng)大面需要相當(dāng)大面積的轉(zhuǎn)換積的轉(zhuǎn)換設(shè)備設(shè)備自然條件限制自然條件限制（海拔，經(jīng)緯（海拔，經(jīng)緯等）等）2021-10-13 如何提高太陽(yáng)能的利用率？

2、2021-10-13提高太陽(yáng)能利用率的方法一，提高太陽(yáng)能裝置的能量轉(zhuǎn)化率二，提高太陽(yáng)能的接收效率前者屬于能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，有待研究后者利用現(xiàn)有技術(shù)可以解決2021-10-13提高太陽(yáng)能接收效率的方法提高太陽(yáng)能利用率的主要方法是采用跟蹤系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤。太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)是保持太陽(yáng)能電池板隨時(shí)正對(duì)太陽(yáng)，讓太陽(yáng)光的光線隨時(shí)垂直照射太陽(yáng)能電池板的動(dòng)力裝置。理論分析,采用跟蹤系統(tǒng)可以提高37.7%的能量接收率。2021-10-13采樣光強(qiáng)對(duì)比太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的工作狀態(tài)1. 常態(tài)（好天氣情況）下的對(duì)日跟蹤狀態(tài)； 2. 間歇式跟蹤。如一天當(dāng)中有一段時(shí)間為多云或陰天或惡劣天氣時(shí)，該系統(tǒng)將甄別為不適宜跟蹤，整個(gè)系統(tǒng)便

3、處于暫停狀態(tài)。待光線和跟蹤條件適宜時(shí)，系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)快速跟蹤指令，使跟蹤儀大致對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。之后，程序會(huì)進(jìn)行另一組信號(hào)采集處理，完成精細(xì)跟蹤； 2021-10-133. 自動(dòng)回位。日落后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，并自動(dòng)回歸到太陽(yáng)升起的方位。第二天再自動(dòng)進(jìn)入新一輪的運(yùn)轉(zhuǎn)。 4. 惡劣天氣狀態(tài)的保護(hù)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)速或降水等因素不適宜系統(tǒng)工作時(shí)，跟蹤儀會(huì)自動(dòng)停止工作，并使整個(gè)大系統(tǒng)的受光面與地平面成平行狀態(tài)或垂直狀態(tài)，以避免系統(tǒng)遭到破壞。2021-10-13主要應(yīng)用領(lǐng)域 （1）光伏領(lǐng)域的平板光伏發(fā)電和500倍以下的CPV系統(tǒng)； （2）光熱領(lǐng)域的拋物面跟蹤（如太陽(yáng)灶、高溫太陽(yáng)能采暖、太陽(yáng)能熱化工等）； （3）太

4、陽(yáng)能槽式集熱； （4）太陽(yáng)能塔式熱電等。2021-10-13太陽(yáng)能跟蹤器的類型1，壓差式太陽(yáng)能跟蹤器2，控放式太陽(yáng)能跟蹤器3，機(jī)械式太陽(yáng)能跟蹤器4，計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)跟蹤裝置2021-10-132021-10-13壓差式太陽(yáng)能跟蹤器工作原理 這種跟蹤裝置的采光板南北放置，其傾角可按不同季節(jié)通過手動(dòng)調(diào)節(jié)。為了取得太陽(yáng)的偏移信號(hào)，在反射鏡周邊設(shè)有一組空氣管作為時(shí)角的跟蹤傳感器。 當(dāng)太陽(yáng)偏移時(shí)，兩根空氣管受太陽(yáng)的照射不同，管內(nèi)產(chǎn)生壓差。當(dāng)壓差達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，壓差執(zhí)行器就發(fā)出跟蹤信號(hào)，用壓力為 0.1MPa 的自來(lái)水作為跟蹤動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)采光板跟蹤太陽(yáng)。 當(dāng)采光板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，管內(nèi)壓力平衡，壓差執(zhí)行器又發(fā)

5、出停止跟蹤信號(hào)。2021-10-13 其主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、制作費(fèi)用低、跟蹤器的跟蹤靈敏度高。這種跟蹤器在實(shí)際中應(yīng)用范圍很廣，每天當(dāng)太陽(yáng)剛升起3 5min 后，采光板跟蹤對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。 但是存在機(jī)構(gòu)剛度低、工作空間受限制的缺點(diǎn)，而且一般只用于單軸跟蹤。另外，不能完成自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)往返于南北回歸線之間的運(yùn)動(dòng)跟蹤，只能每隔一段時(shí)間重新對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)光。因此，跟蹤精度特別低，需要人為干涉，無(wú)法達(dá)到自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。優(yōu)缺點(diǎn)2021-10-13控放式太陽(yáng)能跟蹤器工作原理 控放式自動(dòng)跟蹤裝置對(duì)太陽(yáng)方位角進(jìn)行單向跟蹤，操作時(shí)，在集熱裝置西側(cè)安放一偏重，作為太陽(yáng)能采光板向西轉(zhuǎn)動(dòng)的力，并利用控放式自動(dòng)跟隨裝置對(duì)此動(dòng)力的釋放加

6、以控制，使集熱裝置隨著太陽(yáng)的西偏而轉(zhuǎn)動(dòng)。 這種把原動(dòng)力與控制部件分離的方法，可以簡(jiǎn)化控制裝置的結(jié)構(gòu)，減少能量消耗( 采光板轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能來(lái)源于偏重的勢(shì)能) ，為不用外接源創(chuàng)造了條件。2021-10-13 其優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，可以不用外接電源，使收集到的能源充分轉(zhuǎn)化利用。 但是該機(jī)構(gòu)只能做成單軸跟蹤器，雖然采用多諧振動(dòng)器，仍然存在著跟蹤過度的情況，也存在著剛度較低的問題，不能適應(yīng)野外惡劣的工作環(huán)境，特別是大風(fēng)會(huì)對(duì)裝置造成影響。優(yōu)缺點(diǎn)2021-10-13機(jī)械式太陽(yáng)能跟蹤器工作原理 這是一種被動(dòng)式的跟蹤裝置，可以有單軸和雙軸兩種形式。這種跟蹤裝置通過電機(jī)以恒定的速度帶動(dòng)太陽(yáng)能采光板運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的運(yùn)行軌

7、跡的跟蹤。 1997 年美國(guó)研制出了單軸太陽(yáng)跟蹤器，能完成東西方向的自動(dòng)跟蹤，而南北方向則通過手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器的熱接收率提高了 15% 。2021-10-13優(yōu)缺點(diǎn) 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造，并且該裝置的控制系統(tǒng)也十分簡(jiǎn)單； 但是該裝置跟蹤精度不高，需要人為進(jìn)行干涉，不能完全達(dá)到自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的要求。2021-10-13計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)跟蹤裝置 目前，日本、法國(guó)、瑞士等許多國(guó)家在太陽(yáng)輻射的業(yè)務(wù)觀測(cè)中，都已使用全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤裝置。 這種跟蹤裝置為雙軸跟蹤，有光電傳感器跟蹤和視日運(yùn)行軌跡跟蹤兩種跟蹤方式。2021-10-13光電傳感器跟蹤裝置工作原理工作原理 光電跟蹤裝置利用光敏傳感器( 如硅光

8、電管) 進(jìn)行太陽(yáng)光的檢測(cè)。在這些裝置中，光電管的安裝靠近遮光板。通過調(diào)整遮光板的位置，使遮光板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)、硅光電池處于陰影區(qū); 當(dāng)太陽(yáng)西移時(shí)，遮光板的陰影偏移，光電管受到陽(yáng)光直射輸出一定值的微電流，作為偏差信號(hào)，經(jīng)放大電路放大，由伺服機(jī)構(gòu)調(diào)整角度，使追蹤裝置對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)完成跟蹤。目前，國(guó)內(nèi)常用的光電跟蹤有重力式、電磁式和電動(dòng)式。2021-10-13優(yōu)缺點(diǎn) 其優(yōu)點(diǎn)是光電跟蹤靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，不需要人為干涉，可以完全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。其精度可以達(dá)到很高，也可以調(diào)節(jié)精度； 但是該種機(jī)構(gòu)易受天氣的影響，如果在稍長(zhǎng)時(shí)間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽(yáng)的情況，則太陽(yáng)光線往往不能照射到硅光管上，導(dǎo)致跟蹤裝置無(wú)法對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)

9、，甚至?xí)饒?zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)。也就是說，它無(wú)法達(dá)到間歇式跟蹤的要求。2021-10-13視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡系統(tǒng)根據(jù)跟蹤系統(tǒng)的軸數(shù)可分為單軸和雙軸兩種。單軸跟蹤一般采用 3 種方式: 一是傾斜布置東西跟蹤; 二是焦線南北水平布置，東西跟蹤; 三是焦線東西水平布置，南北跟蹤。這 3 種方式都是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東西向跟蹤。雙軸跟蹤可以分為兩種方式: 極軸式全追蹤和高度角 方位角式全追蹤。在太陽(yáng)高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽(yáng)，從而獲得最多的太陽(yáng)能。全跟蹤( 即雙軸跟蹤) 就是根據(jù)這樣的要求而設(shè)計(jì)的。2021-10-13工作原理 視日運(yùn)行軌跡跟蹤方法是通過計(jì)算機(jī)計(jì)算太陽(yáng)運(yùn)行軌跡，并自動(dòng)

10、跟蹤其軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。在天文學(xué)上，太陽(yáng)的觀測(cè)位置是可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜁r(shí)間來(lái)確定的，計(jì)算機(jī)就根據(jù)這一信息來(lái)確定太陽(yáng)的觀測(cè)位置。2021-10-13優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 其優(yōu)點(diǎn)是通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算使跟蹤裝置可以全天跟蹤，而不需要人為地干預(yù)和幫助。 但是采用視日運(yùn)行軌跡跟蹤方法需要完成日出時(shí)間和日落時(shí)間的計(jì)算。在日出前，跟蹤裝置按照一定的運(yùn)行軌跡到達(dá)預(yù)定的位置等待日出; 在日落后，跟蹤裝置又需要按原路線返回到日出前位置，對(duì)達(dá)到自動(dòng)回位狀態(tài)有難度。 另一方面，這種跟蹤方式對(duì)機(jī)構(gòu)的機(jī)械加工水平和儀器的安裝都有較嚴(yán)格的要求，要求機(jī)構(gòu)的加工精度必須足夠高，成本較高。另外，由于算法、機(jī)械加工精度以及儀器的安裝等原因，跟蹤精度受到了一定的限制。2021-10-132021-10-13研究展望針對(duì)太陽(yáng)能電池板的輸