版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

[科普中国]-单轴跟踪聚光器

科学百科
原创
科学百科为用户提供权威科普内容,打造知识科普阵地
收藏

单轴跟踪聚光器是指反射或透射元件绕单一旋转轴做一维旋转运动实现跟踪太阳视运动的聚光器。

定义反射或透射元件绕单一旋转轴做一维旋转运动实现跟踪太阳视运动的聚光器。

聚光器太阳聚光器是聚光系统的主要组成部分,也是聚光太阳能电池研究的关键技术之一,研制太阳能利用中的聚光器对提高太阳能电池的转换效率具有重大意义。虽然聚光光伏系统还存在一些关键的科学技术问题没有得到完全解决,但各国光伏工作者也在不断地以实验结果验证聚光技术。

聚光器应用于太阳能电池的尝试开始于20世纪60年代初,为了不断降低硅太阳能电池的成本,人们对聚光器在太阳能电池上的应用进行了广泛的研究。

根据聚焦特性,聚光器可分为点聚光器和线聚光器。线聚光器,包括条形透镜、抛物槽、线聚光组合抛物面等。点聚光器也叫轴向聚光器,在这类聚光器中,用以聚光的透镜或反射镜和太阳能电池处于同一条光学轴线上。不同的聚光器应用于太阳能电池聚光系统中具有各自不同的特点。
根据光学原理可分为:折射聚光器、反射聚光器、混合聚光器、热光伏聚光器、荧光聚光器、全息聚光器等。其中混合聚光器利用折射、反射和内部反射达到聚光。1

作用光伏电池光电转换效率仍然不高而且价格昂贵,同时大型的太阳能发电站中光伏电池板基本都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下。相同条件下,采用固定发电方式要比自动跟踪发电方式的发电量要低35%以上,因此非常有必要对太阳光进行自动跟踪。光伏发电自动跟踪装置是一种可以提高太阳能利用率,降低光伏发电成本的有效途径。研究精确的太阳跟踪装置,可使光伏电池板接收到更多的太阳辐射能量,增加发电量,提高人类对太阳能源的利用率。

工作原理单轴自动跟踪系统主要由PLC、传感器、电机等组成。它的基本原理是:当太阳光照射到传感器上时,由惠斯顿电桥及转换电路把光敏电阻值转变为电流值(4~20mA),转化后光照越强相应的电流值越小,光照越弱相应的电流值越大,此电流值经s7-200的模拟量输入模块保存到s7-200中,由s7-200与规定值比较后控制电机转动,使聚光器随着太阳移动而移动,从而达到跟踪的目的。

机械部分(1)其追踪太阳实时方位的方式为:电机转动使太阳能电池板对准太阳方向。(2)追踪器实现东西方向180°旋转。该运动范围可以满足在地球任意经度纬度的地区安装,可实现追踪太阳的目的。(3)追踪运动实现可以选用交流电机驱动,并安装减速机。(4)由于该太阳能发电系统长期工作在室外,需保证适应各类环境因素,如雷击,温度、湿度、抗风能力和烟雾等。

控制部分(1)追踪器控制系统和太阳传感系统为该监控系统的核心,完成太阳当前位置的检测以及太阳能电池板朝向的控制,以保证太阳能电池板受到太阳垂直辐射。(2)传感器选用的型号是GL5516,它的暗电阻为100K,亮电阻为5-l0K。(3)当太阳光强很微弱,系统不做调节;当光强达到一定程度,并且风速低于规定数值的时候控制系统将通过调用水平调节子程序,追踪得到太阳的准确方位,使太阳能电池板与太阳光保持垂直。(4)当风速超过一定数值的时候,此时系统调用避风调节子程序。将太阳能电池板调节至顺风的方向。风速和风向信号取自风力发电系统。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学