太陽能聚光光伏發(fā)電裝置

 太陽能聚光光伏發(fā)電裝置

簡(jiǎn)介：

為提高光伏發(fā)電效率，本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作了這款新型太陽能發(fā)電裝置。該裝置主要可分為發(fā)電裝置和追蹤裝置。 追蹤裝置是結(jié)構(gòu)小巧合理、安裝快速方便的獨(dú)立的追蹤機(jī)構(gòu)，其球形結(jié)構(gòu)也符合現(xiàn)代的工藝審美要求，在輔助太陽能裝置對(duì)太陽進(jìn)行追蹤的同時(shí)還能通過各種傳感器監(jiān)測(cè)裝置周圍環(huán)境并對(duì)追蹤機(jī)構(gòu)進(jìn)行自我保護(hù)，同時(shí)可以控制多個(gè)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電裝置通過弧形面聚光，不僅節(jié)約成本，延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間而且還提高太陽能利用率。

1

2

3

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的: 設(shè)計(jì)一套具有更高發(fā)電效率的光伏發(fā)電裝置。它包括結(jié)一種構(gòu)小巧、安裝快速方便、而且具有自我保護(hù)功能的獨(dú)立的追蹤機(jī)構(gòu)和通過反射面聚光的光伏發(fā)電裝置。 基本思路: 通過主動(dòng)檢測(cè)光照強(qiáng)度(四象光電追蹤器)和被動(dòng)檢測(cè)(時(shí)間芯片)聯(lián)合判斷太陽位置。然后將太陽坐標(biāo)傳給發(fā)電裝置。控制發(fā)電裝置反光板角度聚光發(fā)電。 創(chuàng)新點(diǎn)：1.獨(dú)立追蹤裝置，控制多臺(tái)發(fā)電裝置； 2.環(huán)境隨時(shí)監(jiān)控，智能自我保護(hù)； 3.反射面聚光提高發(fā)電效率。 技術(shù)關(guān)鍵：1.光電傳感器、時(shí)間的聯(lián)合追蹤。 2.追蹤裝置所檢測(cè)的太陽坐標(biāo)與其它裝置的數(shù)據(jù)共享。

科學(xué)性、先進(jìn)性

由于太陽光具有不穩(wěn)定性和隨時(shí)間變化而運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使太陽能的利用有間歇性、光照強(qiáng)度和方向隨時(shí)間不斷變化的問題。為了高效利用太陽能，使太陽能裝置追蹤太陽的運(yùn)動(dòng)，各種不同原理的太陽追蹤器應(yīng)運(yùn)而生，其中包括壓差式、時(shí)鐘式、重力式、程序控制式、光電式等太陽追蹤裝置。存在控制精度低、反應(yīng)時(shí)間慢等缺點(diǎn)。本裝置將主動(dòng)檢測(cè)光照強(qiáng)度(四象光電追蹤器)和被動(dòng)檢測(cè)(時(shí)間芯片)兩種方式聯(lián)合，兩種追蹤方式相互補(bǔ)充，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度，同時(shí)考慮野外的工作環(huán)境，加了保護(hù)裝置。 獨(dú)創(chuàng)獨(dú)立的追蹤裝置， 能以一臺(tái)控制追蹤裝置控制多臺(tái)發(fā)電裝置，降低了光伏發(fā)電的成本。發(fā)電裝置通過反射面聚光即可延長(zhǎng)每日的發(fā)電時(shí)間也能提高光伏板的發(fā)電效率。

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1. 獨(dú)立的追蹤裝置，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)跟蹤裝置控制多臺(tái)發(fā)電裝置，在提高發(fā)電效率的同時(shí)也能降低成本。 2. 采用了主動(dòng)監(jiān)測(cè)光強(qiáng)和被動(dòng)時(shí)間聯(lián)控的方法確定太陽位置，定位更加精準(zhǔn)。 3. 裝置內(nèi)部裝有多種傳感器，能檢測(cè)周圍環(huán)境，判斷是否適合發(fā)電。 4. 具有可開合的外殼，能對(duì)裝置內(nèi)部是傳感器進(jìn)行有效保護(hù)，延長(zhǎng)使用壽命。 5. 通過反射面聚光即可延長(zhǎng)每日的發(fā)電時(shí)間也能提高光伏板的發(fā)電效率。 該裝置使用于各類太陽能產(chǎn)品，如太陽能發(fā)電站、太陽能路燈等，也可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。太陽能自動(dòng)跟蹤裝置，對(duì)提高太陽能的利用效率有著重大的意義，能夠大大提高太陽能的利用率。

同類課題研究水平概述

目前國(guó)內(nèi)外太陽跟蹤裝置可分為機(jī)械式、重力式、壓差式、控放式等多種不同的類型。 壓差式太陽跟蹤器 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)太陽偏移時(shí)，兩根空氣管受太陽的照射不同，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)，每天當(dāng)太陽剛升起3一5分鐘后，采光板即跟蹤對(duì)準(zhǔn)太陽。 重力差式跟蹤器 這種跟蹤器是1979年美國(guó)公布的一項(xiàng)專利。跟蹤器是裝在太陽能利用裝置樞軸兩側(cè)的一對(duì)裝有低沸點(diǎn)液體的密閉容器。在容器的適當(dāng)位置裝有太陽能擋板，只有在裝置對(duì)準(zhǔn)太陽時(shí)，太陽輻射能才能等量地照射到兩個(gè)容器上。否則一個(gè)容器接收的輻射能便較另一個(gè)容器多，從而導(dǎo)致液體蒸發(fā)上的差異，使容器內(nèi)的壓力不同，于是液體便流向壓力低的容器。液體多的容器重量增加，使裝置傾斜而跟蹤太陽，直至對(duì)準(zhǔn)時(shí)為止。這種跟蹤器在實(shí)際中應(yīng)用范圍很廣，其主要的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制作費(fèi)用低。缺點(diǎn)是剛度低，沒有足夠的工作空間，而且一般只用于單軸跟蹤，不能完成自動(dòng)對(duì)太陽往返于南北回歸線之間的運(yùn)動(dòng)的跟蹤，只能每隔一段時(shí)間，重新對(duì)準(zhǔn)陽光，因此精度比較低。 控放式太陽跟蹤器 控放式自動(dòng)跟蹤裝置對(duì)太陽方位角進(jìn)行單向跟蹤，操作時(shí)，在集熱裝置側(cè)安放一偏重，作為太陽能采光板向西轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，并利用控放式自動(dòng)跟隨裝置對(duì)此動(dòng)力的釋放加以控制，使集熱裝置隨著太陽的西偏而轉(zhuǎn)動(dòng)。其主要缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)只能做成單軸跟蹤器，不能適應(yīng)野外惡劣的工作環(huán)境，特別是大風(fēng)對(duì)裝置造成的影響。 機(jī)械式跟蹤器 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)太陽能采光板運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的運(yùn)行軌跡的跟蹤。這種跟蹤裝置的主要優(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。其主要缺點(diǎn)是:跟蹤精度不夠。 計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)跟蹤裝置 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多國(guó)家研制出了計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)太陽跟蹤裝置。目前，日本、法國(guó)、瑞士等許多國(guó)家在太陽輻射的業(yè)務(wù)觀測(cè)中，都已使用全自動(dòng)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(yùn)行軌跡跟蹤兩種跟蹤方式，具有全自動(dòng)、全天候、跟蹤精度高、無累積誤差、不繞線的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足太陽輻射觀測(cè)的需要，大大減輕觀測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

詳細(xì)介紹：

本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作了一款新型太陽能發(fā)電裝置。該裝置主要可分為發(fā)電裝置和追蹤裝置。 追蹤裝置是結(jié)構(gòu)小巧合理、安裝快速方便的獨(dú)立的追蹤機(jī)構(gòu)，在輔助太陽能裝置對(duì)太陽進(jìn)行追蹤的同時(shí)還能監(jiān)測(cè)裝置周圍環(huán)境并對(duì)追蹤機(jī)構(gòu)進(jìn)行自我保護(hù)，同時(shí)可以控制多個(gè)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。本裝置主要是采用四象限光電追蹤器來精確追蹤太陽方位的，然后把信息輸出給外部設(shè)備來實(shí)現(xiàn)精確控制，然后通過各種傳感器的合理搭配來調(diào)控裝置實(shí)現(xiàn)很好的自我保護(hù)功能。同時(shí)我們考慮到對(duì)追蹤機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)以及現(xiàn)代人類對(duì)審美的需求，將其外形設(shè)計(jì)為球體結(jié)構(gòu)。通過溫度傳感器、濕度傳感器，風(fēng)速傳感器等多項(xiàng)感應(yīng)裝置時(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境的變化，從而控制半球外殼的開合，以起到良好的保護(hù)作用。在下半球設(shè)有通排塵空，雜質(zhì)不易積累，通過內(nèi)部的回轉(zhuǎn)清潔毛刷清掃，使得裝置內(nèi)部能長(zhǎng)久的保持清潔。這不僅能夠延長(zhǎng)裝置的使用壽命，也使維護(hù)成本大大降低。其保護(hù)和維護(hù)上的設(shè)計(jì)使此裝置能夠在多種場(chǎng)合以及環(huán)境下隨心所遇的追尋太陽的腳步，把信號(hào)輸出給外部設(shè)備，來控制外部裝置與其同步追蹤太陽方面，提高光照利用率。 發(fā)電裝置主要由光伏電池板、拋物面型反射板、水冷型散熱裝置、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。機(jī)械部分主要是通過支承部件在水平和豎直方向上固定的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)來帶動(dòng)拋物面型反射板在水平方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)和豎直方向上的俯仰角運(yùn)動(dòng)。光伏電池板安放在拋物面型反射板的聚光處。當(dāng)拋物面的法向軸線對(duì)準(zhǔn)太陽后，通過拋物面聚光將太陽入射光變換成一束均勻、平行高強(qiáng)度光垂直照射到光伏電板上。這樣在能提高單位面積的發(fā)電效率和發(fā)電量。水冷型散熱裝置裝在光伏電池板的背面。水冷卻部件起到對(duì)光伏電板的輔助降溫作用，避免光伏電板局部受熱和紅外線聚集發(fā)熱的問題。追蹤裝置每分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)到發(fā)電裝置。發(fā)電裝置接收追蹤裝置傳回的太陽坐標(biāo)由電路控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整拋物面型反射板的位置從而實(shí)現(xiàn)太陽追蹤。