自適應(yīng)跟日裝置及其應(yīng)用介紹

1、太陽自適應(yīng)跟蹤裝置及其應(yīng)用介紹振發(fā)新能源科技有限公司,1 知識產(chǎn)權(quán),發(fā)明專利（200710020572.6） 實用新型專利（201020505785）,2 跟蹤原理,兩塊感光組件背向垂直安裝在光伏組件兩側(cè)，當太陽對光伏組件的入射方位角偏離時，總有一塊感光組件能夠接受到太陽的直射輻射，就能自主驅(qū)動電機、減速器和主軸轉(zhuǎn)動，使得光伏組件又朝向太陽。所以不管什么天氣，只要有一定強度的太陽光照，就能夠?qū)μ栕赃m應(yīng)跟蹤。 直接對電機加3V7V直流電源，亦能手動控制主軸轉(zhuǎn)動。,電機接線圖感光組件兼有光電傳感器、跟蹤控制器和驅(qū)動電源功能,常規(guī)跟蹤技術(shù)的缺點 光電傳感器控制 時鐘程序控制 缺點：控制環(huán)節(jié)多，要配

2、置外電源，耐候性較差，可靠性較差。,電源,傳感器,控制器,驅(qū)動器,電機,傳動機構(gòu),太陽電池陣,自適應(yīng)跟蹤裝置的技術(shù)特點 結(jié)構(gòu)簡單、控制簡單、安裝簡單、維護簡單。 不管什么天氣，只要有太陽，就能夠?qū)μ栕赃m應(yīng)跟蹤。 終身不要外部電源，不要再拉電源線。 無電子元器件，耐候性好（-40+70），抗電磁干擾強。,感光組件,電機,傳動機構(gòu),太陽電池陣,3 研制過程,2006年 GR4-180，GR6-180，GR8-180（原樣）,2009年 GR6-280，GR10-280（原樣）,2009年 安裝在尚德公司的試樣（GR10-280),2010年 GR17-180（試樣）,2011年3月 GR20-2

3、40，GR16-280（試樣）,20112013年 GR20-240 初樣定型產(chǎn)品,2014年 GR36、GR44水平單軸跟蹤裝置初樣,追求目標： 長壽命， 高可靠， 低成本 設(shè)計理念： 結(jié)構(gòu)簡單 ，控制簡單， 安裝簡單，維護簡單。 研制過程： 2006年2009年原樣 2010年試樣 2011年初樣 2012年正樣 2013年定型 合計：3.44萬臺，164MW,關(guān)鍵技術(shù) （1）感光組件 集光電傳感器功能、跟蹤控制器功能和驅(qū)動電源功能于一身。 考慮25年衰減也能正常工作。 （2）電機 低電壓低功率（0.5W）下要能驅(qū)動減速器及轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，且 長期堵轉(zhuǎn)不燒毀。（壽命試驗已達7.8107r,25年

4、總轉(zhuǎn)數(shù)是3107r)。 （3）減速器 關(guān)鍵是要有很強的抗風能力，保持力矩大（ 8,000Nm），具 有較高的傳動效率，且能自鎖，密封性好。 （4）支架 轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)對稱平衡，轉(zhuǎn)動力矩?。?50Nm）。要有很強的 抗風能力（33m/s）。,減速器性能試驗 電機啟動電壓3V（載荷力矩60N.m）,沖擊試驗 力臂 1m ，重物50kg，自由下落高度250mm,沖擊試驗 75kg,沖擊試驗 100kg,沖擊試驗 重物 100kg 力臂 1m 自由下落高度250mm,保持力矩試驗 8000Nm,每臺減速器、電機都要做氣密性試驗,電機做40低溫試驗 （麥可羅泰克（常州）實驗室）,定型減速器和電機,減速器軸固定

5、外殼轉(zhuǎn)動（專利），減速器和電機整體密封。,專利減速器的特點 蝸輪軸通過銷軸與前立柱支耳固定，可以上下擺動；外殼連同蝸桿通過法蘭 與轉(zhuǎn)軸固定，可以轉(zhuǎn)動，大大減小了傾覆力矩，且不會扭曲電機電纜。 蝸輪軸允許擺動，可以在較低高度裝配支架部件和光伏組件后，一次性吊裝 完成支架安裝，方便了安裝。 蝸輪軸允許擺動，可以部分釋放或解緩大風引起轉(zhuǎn)軸變形所產(chǎn)生的應(yīng)力。 外殼連同蝸桿通過法蘭與轉(zhuǎn)軸直連，無連接間隙，連接處無密封結(jié)構(gòu)，同時增大了緊固螺栓安裝半徑，減小了螺栓的剪切應(yīng)力。 蝸輪蝸桿采用雙模數(shù)矮胖齒設(shè)計，有很高的抗風能力（保持力矩）。 外殼與蝸輪之間有60硬限位結(jié)構(gòu)。,跟蹤支架遇大風是否要“放平”？ 斜單

6、軸跟蹤支架不可能做到真正意義上的“放平”。當達到所 謂的 “放平”狀態(tài)時，若是刮的北風，支架反而會受力更大。 局部的、隨機的、瞬時的一陣大風來了，跟蹤機構(gòu)實際上是 來不及保護而轉(zhuǎn)動到所謂的“放平”位置的 。 風大多是一陣一陣地吹，如果超過18m/s就保護，過后又恢復(fù) 跟蹤，一天可能有幾幾十次“放平”，跟蹤機構(gòu)就會很快損壞。 再說，“放平”需要風力風向傳感器及控制器，并需要另外配置 電源，這又增加了多個環(huán)節(jié)，降低了運行的可靠性。 傾向于斜單軸跟蹤支架不專門設(shè)置大風保護設(shè)施，最根本的是 要增強支架和減速器的抗風能力。,4 實際應(yīng)用 2010年 山西平魯電站 1MWp(GR17-180),江蘇射陽電

7、站 2010年 0.34MWp(GR17)，2011年1MWp(GR20),2011年 寧夏太陽山電站 10MWp(GR20-235),2011年 江蘇建湖電站 2MWp(GR20-245),2011年 江蘇洪澤電站 2MWp(GR20-245),2011年 河北張北電站 0.5MWp (GR8-280),2011年 安徽黃山電站 0.2MWp（GR20-230),2011年 江蘇東臺電站 9.4MWp(GR20-235）,2013年 甘肅金昌電站 102.2MW（GR20-240),（效果圖）,2013年 甘肅古浪電站 13.1MW(GR20-240),5 技術(shù)規(guī)格,跟蹤精度5已經(jīng)足夠 設(shè)光

8、伏組件對太陽方位角的跟蹤精度為，直射輻射量占總輻射量的份額為R （這里取0.7），則光伏組件上太陽輻射量的損失因子z()可由下式確定： z()=,能量損失與跟蹤角的關(guān)系（60損失1%，45損失2.5%，30損失5%）,R,6 經(jīng)濟效益我國太陽能資源,太陽與地球的關(guān)系,跟蹤只增加太陽直射輻射能 太陽總輻射能=直射輻射能+散射輻射能。晴天R=0.50.7(直射輻射能/總輻 射能)，與大氣質(zhì)量和大氣透明度相關(guān)；多云天R0.5；陰雨天R=0。 跟蹤只增加太陽直射輻射能，與地點、天氣、季節(jié)、時段、傾角、跟蹤角等 有關(guān)。跟蹤發(fā)電效率應(yīng)以一年為周期測量，不應(yīng)比較一天的或一月的發(fā)電量。,北京8月晴天太 陽輻照

9、度實測值,1-總輻照度,2-直射輻照度,3-散射輻照度,金昌光伏方陣接收太陽能的比較 傾角（） 0152025303537 斜面日均輻射量 （kWh/md）4.67005.20585.32755.42115.48345.51375.5167 斜面與水平面 上的輻射量比1.0001.1151.1411.1611.1741.1811.181 單軸跟蹤輻射量 （kWh/md）6.36196.76396.82476.88306.93586.96386.9679 跟蹤與35固定斜面 的輻射量比1.1541.2271.2381.2481.2581.2631.264 跟蹤與35跟蹤 的輻射量比0.9140.

10、9710.9800.9880.9961.0001.001 跟蹤與水平跟蹤 的輻射量比1.0001.0631.0731.0821.0901.0951.095 雙軸/單軸跟蹤 1.048 1.080 1.070 1.061 1.052 1.049 1.048 斜單軸的傾角可以選擇25,金昌光伏電站建設(shè)成本和發(fā)電量比較 （年均太陽輻射量6140MJ/m2a，日均太陽輻射量4.67kWh/m2d） 項目 晶硅固定 薄膜固定 斜單軸 平單軸雙軸 支架成本（元/W） 0.4 1 1.7 1.3 2.4 電站建設(shè)成本（元/W）7.5 8.1 8.8 8.4 9.5 電站建設(shè)相對成本11.08 1.173 1

11、.120 1.267 相對發(fā)電量 1 1 1.248 1.154 1.325 維護成本 低 較低 較高 較高高,洪澤光伏方陣接收太陽能的比較 傾角（） 01015202530 斜面（kWh/（md）4.024.254.344.404.444.46 單軸（kWh/（md）5.055.235.275.325.355.36 斜面/水平面11.0571.0801.0951.1041.109 單軸/斜面1.2561.2311.2141.2091.2051.201 單軸/平單軸11.0361.0441.0531.0591.061 單軸/30斜面1.1321.1731.1821.1931.2001.201

12、單軸/30單軸0.9420.9760.9830.9930.9981 雙軸/單軸1.1071.0691.0611.0511.0451.043 斜單軸的傾角可以選擇20,洪澤光伏電站建設(shè)成本和發(fā)電量比較 （年均太陽輻射量5280MJ/m2a，日均太陽輻射量4.02kWh/m2d） 項目 晶硅固定 薄膜固定 斜單軸 平單軸 雙軸跟蹤 支架成本（元/W） 0.4 1 1.7 1.3 2.4 電站建設(shè)成本（元/W） 7 7.6 8.3 7.9 9.0 電站相對建設(shè)成本 1 1.086 1.186 1.129 1.286 相對發(fā)電量 1 1 1.193 1.132 1.253 維護成本 低 較低 較高 較

13、高 高 在年均太陽輻射量為6140MJ/m2a的金昌地區(qū)，斜單軸約有7%的效益。 在年均太陽輻射量為5280MJ/m2a的洪澤地區(qū)，效益較小，不主張采用。,跟蹤的效益主要在早、晚 2007.10.7 （晴）在蘭州跟蹤比固定發(fā)電量提高 43.5%,金昌電站發(fā)電情況,金昌跟蹤電站一年名義發(fā)電量萬kwh，其中限電萬kwh，自耗電萬kwh，關(guān)口表電量萬kwh。5月發(fā)電量2260萬kwh，1月發(fā)電量1338萬kwh。固定式電站一年發(fā)電量萬kwh。,7 應(yīng)用須知 （1）系統(tǒng)設(shè)計 建議在太陽能資源很豐富地區(qū)的光伏電站才選用跟蹤裝置。 跟蹤裝置場地不宜選擇在50年一遇有12級以上陣風的地方。 在太陽高度角15

14、的情況下應(yīng)避免支架上的光伏組件被遮擋。 基礎(chǔ)的東西南北間距應(yīng)根據(jù)當?shù)鼐暥群椭Ъ艹叽缒M計算確定。 建議采用高清晰探頭視頻監(jiān)視現(xiàn)場跟蹤裝置對太陽的跟蹤情況。 合理設(shè)計跟蹤裝置光伏電纜和匯流電纜及其布線，以減少能耗。 合理設(shè)計跟蹤裝置的防雷系統(tǒng)，防止發(fā)生雷擊損壞設(shè)備及系統(tǒng)。,（2） 基礎(chǔ)要求 GR20地面上基礎(chǔ)要求（傾角250）,前后基礎(chǔ)等腰距離,混凝土等級應(yīng)不低于C30，前后基礎(chǔ) 等腰距離8230mm 應(yīng)采用模具保證，前后基礎(chǔ)的中心線定向正南方，允許偏差5。,GR-20基礎(chǔ)頂部受力要求 受力要求 前基礎(chǔ) 后基礎(chǔ) 抗拔力(kN) 35 25 抗剪力(kN) 45 35,基礎(chǔ)測試現(xiàn)場,（3）安裝要求

15、 安裝人員應(yīng)經(jīng)過專門的安裝和安全培訓(xùn)，防止發(fā)生安全事故。 安裝人員應(yīng)熟悉跟蹤裝置安裝說明書，嚴格按安裝步驟安裝。 所有采用螺栓緊固的地方一定要可靠緊固，防止結(jié)構(gòu)松動。 嚴格禁止在支架轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上過度施力和附加其他物體。 驗收時應(yīng)采用專用直流電源測試電機啟動電壓，3.5V才合格。,（4）維護要求 定期檢查跟日裝置上的結(jié)構(gòu)緊固螺栓，確保沒有松動。 定期檢查并清除光伏組件和感光組件上的灰塵和異物。 每年全面檢修一次。每3年給軸承座和減速器加注潤滑脂。 跟日裝置結(jié)構(gòu)件若發(fā)現(xiàn)有銹蝕，應(yīng)及時噴漆保護。 嚴格禁止在支架轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上附加其它物體和過度施力。 若發(fā)現(xiàn)跟日裝置跟蹤不正常，應(yīng)及時檢查原因并維修。 若發(fā)現(xiàn)易損部件（如電機）失效，應(yīng)及時更換。,（5） 維修要點 采用專用直流電源測試電機驅(qū)動電壓是否3.5V，判斷轉(zhuǎn)軸 在轉(zhuǎn)動6