太陽能及其利用率的提高

2023/2/4太陽能及其利用率的提高2023/2/4太陽能的優(yōu)勢1.儲量極其豐富，取之不盡，用之不竭；2.普遍性，太陽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輸壓力；3.清潔無污染；4.經濟性，利用太陽能發(fā)電，既不會污染環(huán)境，又取之不盡，無處不在。因此從長期來看，其發(fā)電成本低得多。2023/2/4輻射總量大但能流密度低利用率低成本高劣勢天氣影響需要相當大面積的轉換設備自然條件限制（海拔，經緯等）2023/2/4

如何提高太陽能的利用率？2023/2/4提高太陽能利用率的方法一，提高太陽能裝置的能量轉化率二，提高太陽能的接收效率前者屬于能量轉化領域，有待研究后者利用現(xiàn)有技術可以解決2023/2/4提高太陽能接收效率的方法提高太陽能利用率的主要方法是采用跟蹤系統(tǒng)對太陽進行跟蹤。太陽能跟蹤系統(tǒng)是保持太陽能電池板隨時正對太陽，讓太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板的動力裝置。理論分析,采用跟蹤系統(tǒng)可以提高37.7%的能量接收率。2023/2/4采樣光強對比太陽能跟蹤系統(tǒng)的工作狀態(tài)常態(tài)（好天氣情況）下的對日跟蹤狀態(tài)；2.間歇式跟蹤。如一天當中有一段時間為多云或陰天或惡劣天氣時，該系統(tǒng)將甄別為不適宜跟蹤，整個系統(tǒng)便處于暫停狀態(tài)。待光線和跟蹤條件適宜時，系統(tǒng)會有一個快速跟蹤指令，使跟蹤儀大致對準太陽。之后，程序會進行另一組信號采集處理，完成精細跟蹤；

2023/2/43.自動回位。日落后，系統(tǒng)會自動進入休眠狀態(tài)，并自動回歸到太陽升起的方位。第二天再自動進入新一輪的運轉。4.惡劣天氣狀態(tài)的保護：當環(huán)境風速或降水等因素不適宜系統(tǒng)工作時，跟蹤儀會自動停止工作，并使整個大系統(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。2023/2/4主要應用領域

（1）光伏領域的平板光伏發(fā)電和500倍以下的CPV系統(tǒng)；（2）光熱領域的拋物面跟蹤（如太陽灶、高溫太陽能采暖、太陽能熱化工等）；（3）太陽能槽式集熱；（4）太陽能塔式熱電等。2023/2/4太陽能跟蹤器的類型1，壓差式太陽能跟蹤器2，控放式太陽能跟蹤器3，機械式太陽能跟蹤器4，計算機控制的全自動跟蹤裝置2023/2/42023/2/4壓差式太陽能跟蹤器工作原理

這種跟蹤裝置的采光板南北放置，其傾角可按不同季節(jié)通過手動調節(jié)。為了取得太陽的偏移信號，在反射鏡周邊設有一組空氣管作為時角的跟蹤傳感器。當太陽偏移時，兩根空氣管受太陽的照射不同，管內產生壓差。當壓差達到一定的數值時，壓差執(zhí)行器就發(fā)出跟蹤信號，用壓力為0.1MPa的自來水作為跟蹤動力來帶動采光板跟蹤太陽。當采光板對準太陽時，管內壓力平衡，壓差執(zhí)行器又發(fā)出停止跟蹤信號。2023/2/4

其主要的優(yōu)點是結構比較簡單、制作費用低、跟蹤器的跟蹤靈敏度高。這種跟蹤器在實際中應用范圍很廣，每天當太陽剛升起3－5min后，采光板跟蹤對準太陽。但是存在機構剛度低、工作空間受限制的缺點，而且一般只用于單軸跟蹤。另外，不能完成自動對太陽往返于南北回歸線之間的運動跟蹤，只能每隔一段時間重新對準陽光。因此，跟蹤精度特別低，需要人為干涉，無法達到自動跟蹤太陽。優(yōu)缺點2023/2/4控放式太陽能跟蹤器工作原理

控放式自動跟蹤裝置對太陽方位角進行單向跟蹤，操作時，在集熱裝置西側安放一偏重，作為太陽能采光板向西轉動的力，并利用控放式自動跟隨裝置對此動力的釋放加以控制，使集熱裝置隨著太陽的西偏而轉動。這種把原動力與控制部件分離的方法，可以簡化控制裝置的結構，減少能量消耗(采光板轉動的動能來源于偏重的勢能)，為不用外接源創(chuàng)造了條件。2023/2/4

其優(yōu)點是成本低廉，可以不用外接電源，使收集到的能源充分轉化利用。但是該機構只能做成單軸跟蹤器，雖然采用多諧振動器，仍然存在著跟蹤過度的情況，也存在著剛度較低的問題，不能適應野外惡劣的工作環(huán)境，特別是大風會對裝置造成影響。優(yōu)缺點2023/2/4機械式太陽能跟蹤器工作原理

這是一種被動式的跟蹤裝置，可以有單軸和雙軸兩種形式。這種跟蹤裝置通過電機以恒定的速度帶動太陽能采光板運動來實現(xiàn)對太陽的運行軌跡的跟蹤。1997年美國研制出了單軸太陽跟蹤器，能完成東西方向的自動跟蹤，而南北方向則通過手動調節(jié)，接收器的熱接收率提高了15%。2023/2/4優(yōu)缺點

其優(yōu)點是結構簡單、便于制造，并且該裝置的控制系統(tǒng)也十分簡單；但是該裝置跟蹤精度不高，需要人為進行干涉，不能完全達到自動跟蹤太陽的要求。2023/2/4計算機控制的全自動跟蹤裝置

目前，日本、法國、瑞士等許多國家在太陽輻射的業(yè)務觀測中，都已使用全自動太陽跟蹤裝置。

這種跟蹤裝置為雙軸跟蹤，有光電傳感器跟蹤和視日運行軌跡跟蹤兩種跟蹤方式。2023/2/4光電傳感器跟蹤裝置工作原理

光電跟蹤裝置利用光敏傳感器(如硅光電管)進行太陽光的檢測。在這些裝置中，光電管的安裝靠近遮光板。通過調整遮光板的位置，使遮光板對準太陽、硅光電池處于陰影區(qū);當太陽西移時，遮光板的陰影偏移，光電管受到陽光直射輸出一定值的微電流，作為偏差信號，經放大電路放大，由伺服機構調整角度，使追蹤裝置對準太陽完成跟蹤。目前，國內常用的光電跟蹤有重力式、電磁式和電動式。2023/2/4優(yōu)缺點

其優(yōu)點是光電跟蹤靈敏度高，結構設計較為簡單，不需要人為干涉，可以完全自動跟蹤太陽。其精度可以達到很高，也可以調節(jié)精度；但是該種機構易受天氣的影響，如果在稍長時間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，則太陽光線往往不能照射到硅光管上，導致跟蹤裝置無法對準太陽，甚至會引起執(zhí)行機構的誤動。也就是說，它無法達到間歇式跟蹤的要求。2023/2/4視日運動軌跡跟蹤系統(tǒng)視日運動軌跡系統(tǒng)根據跟蹤系統(tǒng)的軸數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種方式都是單軸轉動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。在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽，從而獲得最多的太陽能。全跟蹤(即雙軸跟蹤)就是根據這樣的要求而設計的。2023/2/4工作原理

視日運行軌跡跟蹤方法是通過計算機計算太陽運行軌跡，并自動跟蹤其軌跡來實現(xiàn)對太陽的跟蹤。在天文學上，太陽的觀測位置是可以根據當地的地理位置和時間來確定的，計算機就根據這一信息來確定太陽的觀測位置。2023/2/4優(yōu)缺點

其優(yōu)點是通過計算機運算使跟蹤裝置可以全天跟蹤，而不需要人為地干預和幫助。但是采用視日運行軌跡跟蹤方法需要完成日出時間和日落時間的計算。在日出前，跟蹤裝置按照一定的運行軌跡到達預定的位置等待日出;在日落后，跟蹤裝置又需要按原路線返回到日出前位置，對達到自動回位狀態(tài)有難度。另一方面，這種跟蹤方式對機構的機械加工水平和儀器的安裝都有較嚴格的要求，要求機構的加工精度必須足夠高，成本較高。另外，由于算法、機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。2023/2/42023/2/4研究展望針