太阳能聚光光伏发电装置

 太阳能聚光光伏发电装置

简介：

为提高光伏发电效率，本团队设计制作了这款新型太阳能发电装置。该装置主要可分为发电装置和追踪装置。 追踪装置是结构小巧合理、安装快速方便的独立的追踪机构，其球形结构也符合现代的工艺审美要求，在辅助太阳能装置对太阳进行追踪的同时还能通过各种传感器监测装置周围环境并对追踪机构进行自我保护，同时可以控制多个发电装置进行发电。发电装置通过弧形面聚光，不仅节约成本，延长发电时间而且还提高太阳能利用率。

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设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

目的: 设计一套具有更高发电效率的光伏发电装置。它包括结一种构小巧、安装快速方便、而且具有自我保护功能的独立的追踪机构和通过反射面聚光的光伏发电装置。 基本思路: 通过主动检测光照强度(四象光电追踪器)和被动检测(时间芯片)联合判断太阳位置。然后将太阳坐标传给发电装置。控制发电装置反光板角度聚光发电。 创新点：1.独立追踪装置，控制多台发电装置； 2.环境随时监控，智能自我保护； 3.反射面聚光提高发电效率。 技术关键：1.光电传感器、时间的联合追踪。 2.追踪装置所检测的太阳坐标与其它装置的数据共享。

科学性、先进性

由于太阳光具有不稳定性和随时间变化而运动的特点，使太阳能的利用有间歇性、光照强度和方向随时间不断变化的问题。为了高效利用太阳能，使太阳能装置追踪太阳的运动，各种不同原理的太阳追踪器应运而生，其中包括压差式、时钟式、重力式、程序控制式、光电式等太阳追踪装置。存在控制精度低、反应时间慢等缺点。本装置将主动检测光照强度(四象光电追踪器)和被动检测(时间芯片)两种方式联合，两种追踪方式相互补充，使系统更加稳定，提高了系统的追踪精度，同时考虑野外的工作环境，加了保护装置。 独创独立的追踪装置， 能以一台控制追踪装置控制多台发电装置，降低了光伏发电的成本。发电装置通过反射面聚光即可延长每日的发电时间也能提高光伏板的发电效率。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

技术特点和优势： 1. 独立的追踪装置，可实现一台跟踪装置控制多台发电装置，在提高发电效率的同时也能降低成本。 2. 采用了主动监测光强和被动时间联控的方法确定太阳位置，定位更加精准。 3. 装置内部装有多种传感器，能检测周围环境，判断是否适合发电。 4. 具有可开合的外壳，能对装置内部是传感器进行有效保护，延长使用寿命。 5. 通过反射面聚光即可延长每日的发电时间也能提高光伏板的发电效率。 该装置使用于各类太阳能产品，如太阳能发电站、太阳能路灯等，也可用于农业生产。太阳能自动跟踪装置，对提高太阳能的利用效率有着重大的意义，能够大大提高太阳能的利用率。

同类课题研究水平概述

目前国内外太阳跟踪装置可分为机械式、重力式、压差式、控放式等多种不同的类型。 压差式太阳跟踪器 这种跟踪装置的采光板南北放置，其倾角可按不同季节通过手动调节。为了取得太阳的偏移信号，在反射镜周边设有一组空气管作为时角的跟踪传感器。当太阳偏移时，两根空气管受太阳的照射不同，管内产生压差，当压差达到一定的数值时，压差执行器就发出跟踪信号，每天当太阳刚升起3一5分钟后，采光板即跟踪对准太阳。 重力差式跟踪器 这种跟踪器是1979年美国公布的一项专利。跟踪器是装在太阳能利用装置枢轴两侧的一对装有低沸点液体的密闭容器。在容器的适当位置装有太阳能挡板，只有在装置对准太阳时，太阳辐射能才能等量地照射到两个容器上。否则一个容器接收的辐射能便较另一个容器多，从而导致液体蒸发上的差异，使容器内的压力不同，于是液体便流向压力低的容器。液体多的容器重量增加，使装置倾斜而跟踪太阳，直至对准时为止。这种跟踪器在实际中应用范围很广，其主要的优点是:结构比较简单，制作费用低。缺点是刚度低，没有足够的工作空间，而且一般只用于单轴跟踪，不能完成自动对太阳往返于南北回归线之间的运动的跟踪，只能每隔一段时间，重新对准阳光，因此精度比较低。 控放式太阳跟踪器 控放式自动跟踪装置对太阳方位角进行单向跟踪，操作时，在集热装置侧安放一偏重，作为太阳能采光板向西转动的动力，并利用控放式自动跟随装置对此动力的释放加以控制，使集热装置随着太阳的西偏而转动。其主要缺点是机构只能做成单轴跟踪器，不能适应野外恶劣的工作环境，特别是大风对装置造成的影响。 机械式跟踪器 这是一种被动式的跟踪装置，可以有单轴和双轴两种形式。这种跟踪装置通过电机以恒定的速度带动太阳能采光板运动来实现对太阳的运行轨迹的跟踪。这种跟踪装置的主要优点是:结构简单，便于制造，并且该装置的控制系统也十分简单。其主要缺点是:跟踪精度不够。 计算机控制的全自动跟踪装置 随着计算机技术的发展，许多国家研制出了计算机控制的全自动太阳跟踪装置。目前，日本、法国、瑞士等许多国家在太阳辐射的业务观测中，都已使用全自动太阳跟踪装置。这种跟踪装置为双轴跟踪，有光电传感器跟踪和视日运行轨迹跟踪两种跟踪方式，具有全自动、全天候、跟踪精度高、无累积误差、不绕线的优点，可以满足太阳辐射观测的需要，大大减轻观测人员的劳动强度。

详细介绍：

本团队设计制作了一款新型太阳能发电装置。该装置主要可分为发电装置和追踪装置。 追踪装置是结构小巧合理、安装快速方便的独立的追踪机构，在辅助太阳能装置对太阳进行追踪的同时还能监测装置周围环境并对追踪机构进行自我保护，同时可以控制多个发电装置进行发电。本装置主要是采用四象限光电追踪器来精确追踪太阳方位的，然后把信息输出给外部设备来实现精确控制，然后通过各种传感器的合理搭配来调控装置实现很好的自我保护功能。同时我们考虑到对追踪机构的安全保护以及现代人类对审美的需求，将其外形设计为球体结构。通过温度传感器、湿度传感器，风速传感器等多项感应装置时时检测环境的变化，从而控制半球外壳的开合，以起到良好的保护作用。在下半球设有通排尘空，杂质不易积累，通过内部的回转清洁毛刷清扫，使得装置内部能长久的保持清洁。这不仅能够延长装置的使用寿命，也使维护成本大大降低。其保护和维护上的设计使此装置能够在多种场合以及环境下随心所遇的追寻太阳的脚步，把信号输出给外部设备，来控制外部装置与其同步追踪太阳方面，提高光照利用率。 发电装置主要由光伏电池板、抛物面型反射板、水冷型散热装置、机械传动系统等部分组成。机械部分主要是通过支承部件在水平和竖直方向上固定的两个步进电机。步进电机通过齿轮传动来带动抛物面型反射板在水平方向上的转动和竖直方向上的俯仰角运动。光伏电池板安放在抛物面型反射板的聚光处。当抛物面的法向轴线对准太阳后，通过抛物面聚光将太阳入射光变换成一束均匀、平行高强度光垂直照射到光伏电板上。这样在能提高单位面积的发电效率和发电量。水冷型散热装置装在光伏电池板的背面。水冷却部件起到对光伏电板的辅助降温作用，避免光伏电板局部受热和红外线聚集发热的问题。追踪装置每分钟发送一次数据到发电装置。发电装置接收追踪装置传回的太阳坐标由电路控制步进电机转动，调整抛物面型反射板的位置从而实现太阳追踪。