【正文】 點是沒有足夠的工作空間，而且一般只用于單軸跟蹤，不能完成自動對太陽往返于南北回歸線之間運動的跟蹤，只能每隔一段時間，重新對準(zhǔn)陽光 ，因此精度比較低。第二天早上日出東方，曬熱右側(cè)黑管，液壓缸帶動跟蹤器迅速做順時針轉(zhuǎn)動，重新對準(zhǔn)太陽集熱。 當(dāng)太陽光線向西偏移一個角度時，遮光板使黑管的受熱面積發(fā)生變化，右黑管將被遮光板遮住一部分，受熱面積改變，而左黑管的受熱面積不變，僅是位置發(fā)生了變化。黑管內(nèi)充有低沸點的液體物質(zhì)，在常溫下，部分液體汽化形成飽和蒸汽，同時產(chǎn)生一定的飽和蒸汽壓，通過膠管驅(qū)動雙桿雙作用液壓缸運動，達(dá)到自動跟蹤目的。要使兩個容器冷卻速度不同，方法很多，例如可把東邊容器的一部分表面涂上熱輻射率高的涂料，或者把西邊容器的一部分表面加設(shè)絕熱層等等。這種太陽跟蹤器在夜間能自動返回原來的位置。液體多的容器重量增加，使裝置傾斜而跟蹤太陽，直至對準(zhǔn)時為止。在容器的適當(dāng)位置裝有太陽能擋板，只有在裝置對準(zhǔn)太陽時，太陽輻射能才可等量地照射到兩個容器上。跟蹤器是裝在太陽能利用裝置樞軸兩側(cè)的一對裝有低沸點液體的密閉容器。 與此相類似的太陽跟蹤裝置還有重力差式跟蹤器和液壓式跟蹤器。 .IMPa的自來水作為跟蹤動力 (若無自來水，可裝一只容積為 ZL的壓力水箱 )。為了取得太陽的偏移信號，在反射鏡周邊設(shè)有一組空氣管作為時角的跟蹤傳感器。 （ 3）壓差式太陽跟蹤裝置 .武漢市電子產(chǎn)品研究所，參考國外單軸跟蹤太陽時角的熱水器，研制了一種壓差式單軸太陽跟蹤器，現(xiàn)己用在太陽能熱水器上。首先計算出太陽的位置，然后求出每個反太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 9 射鏡要求的位置，再通過固定在兩個旋轉(zhuǎn)軸 (高度角和方位角跟蹤軸 )上的 13位增量式編碼器得到反射鏡的實際位置，最后把反射鏡要求所處的位置同實際上所處的位置進(jìn)行比較，偏差信號用來驅(qū)動，使反射裝置對太陽運動進(jìn)行跟蹤 I38)。首先利用一套公式通過計算機(jī)算出在給定時間的太陽的位置，再計算出跟蹤裝置被要求的位置 ，最后通過電機(jī)傳動裝置達(dá)到要求的位置，實現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤。太陽的高度角隨季節(jié)的變化不是均勻的，對這種屬于被動式的跟蹤裝置，單軸跟蹤系統(tǒng)需要在每天開始工作時調(diào)整角度以對準(zhǔn)太陽，雙軸跟蹤系統(tǒng)累積誤差比較大，需要定期進(jìn)行校正。這種跟蹤裝置的主要優(yōu)點是 :結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，并且該裝置的控制系統(tǒng)也十分簡單。這 樣反射器就能全年和入射陽光相垂直，達(dá)到跟蹤太陽的目的。根據(jù)太陽在天空中每分鐘的運動角度，計算出太陽光接收器每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度，從而確定出電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得太陽光接收器根據(jù)太陽的位置而相應(yīng)變動。 不論是 單 軸跟蹤或 雙軸跟蹤，太陽跟蹤裝置可分為 ： 時鐘式、程序控制式、壓差式、控放式、光電式和用于天文觀測和氣象臺的太陽跟蹤裝置幾種。 1929 年推出了太陽灶 自動跟蹤系統(tǒng) 。捷克科學(xué)院物理研究所則以形狀記憶合金調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)，通過日照溫度的變化實現(xiàn)了單軸被動式太陽跟蹤。 2020年 2月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成 跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。 圖 高度 方位角式全跟蹤 目前 ， 國外對于太陽光線自動跟蹤裝置 (或稱為太陽跟蹤器 )的研究有，美國 Blackace，在 1997年研制了單軸太陽跟蹤器，完成了東西方向的自動跟蹤，而南北方向則通過手動調(diào)節(jié)，接收器對 太陽能的熱接收率提高了 15%。工作時 太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分根據(jù)太陽的視日運動繞方位軸轉(zhuǎn)動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運動改變太陽能設(shè)太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 8 備的能量轉(zhuǎn)換部分的傾斜角，從而使能量轉(zhuǎn)換部分所在平面的主光軸始終與太陽光線平行。 圖 極軸式跟蹤 高度 角 方位角式太陽跟蹤方法又稱為地平坐標(biāo)系雙軸跟蹤，其原理如圖 。工作時太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面繞極軸運轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向相反用以跟蹤太陽方位角 :反射鏡圍繞赤緯軸作俯仰轉(zhuǎn)動是為了適應(yīng)太陽高度角的變化，通常根據(jù)季節(jié)的變化定期調(diào)整。 (2)雙軸跟蹤又可以分為兩種方式 :極軸式全跟蹤和高度一方位角式全跟蹤。而在早上或下午太陽光線都是斜射。 圖 單軸焦線東西水平布置（南北跟蹤） 圖 3種跟蹤方式的原理，跟蹤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸 (或 焦線 )東西向布置，根據(jù)事先計算的太陽方位的變化 ， 太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分繞轉(zhuǎn)軸作俯仰轉(zhuǎn)動跟蹤太陽。 (1)單軸跟蹤一般采用 ： 傾斜布置東西跟蹤 ； 焦線南北水平布置，東西跟蹤 ； 焦線東西水平布置，南北跟蹤。但是這種跟蹤方式算法復(fù)雜，成本高，對于小型碟式發(fā)電系統(tǒng)來說，可以考慮使用高精度傳感器跟蹤裝置來降低成本。圖 。 旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡一般有幾十塊鏡面組構(gòu)而成，用剛結(jié)構(gòu)環(huán)作支撐體，整個盤鏡通過太陽高度角和方位角齒輪傳動機(jī)構(gòu)安裝在鋼結(jié)構(gòu)機(jī)架上，通過雙軸跟蹤裝置控制即時跟蹤太陽。 這種系統(tǒng)可以獨立運行，作為無電邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型電源，一般功率為 1025kW，聚光鏡直徑約1015m。在焦點處放置陽光接收器，加熱工質(zhì)，驅(qū)動動力發(fā)電裝置發(fā)電 。碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)大體上由 3部分組成 :旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡、接收器和跟蹤裝置。 碟式系統(tǒng)也稱盤式系統(tǒng)。 。跟蹤過程當(dāng)中就是要確保太陽光線與透鏡的中軸線平行。它是電池模塊外罩的一部分，電池組件的散熱器位于電池外罩的陰影里 (正常跟蹤狀態(tài) )，不被太陽光直射，因而便于散熱，使電池的溫度低，效率較高。菲涅爾透鏡也是聚光電池模塊的主要部件，具有體積小、重量輕、加工方便、透光率高等特點。 太陽聚光器采用拆射式聚光器一一菲涅爾透鏡，它是 利用光在不同介質(zhì)的界面發(fā)生拆射的原理制成的，具有與一般球面透鏡相同的作用。如果聚光倍率增加到幾十倍以上，聚光太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，一般應(yīng)大于 20%,且需耐高倍率的太陽輻射，特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證，故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線設(shè)計等方面都要進(jìn)行一些特殊考慮。它通過聚光器而使較大面積的太陽光會聚在一個較小的范圍內(nèi)，形成“焦斑 ” 或“ 焦帶”，并將太陽電池置于 這種 “ 焦斑 ” 或 “ 焦帶 ” 上，以增加光強，克服太陽輻射能流密度低的缺陷，從而獲得更多的電能輸出。聚光電池陣列由若干聚光電池串并聯(lián)構(gòu)成，若干陣列的串并聯(lián)還可構(gòu)成不同規(guī)模的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)。 聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)由聚光電池陣列、架體、方位和仰角驅(qū)動器、跟蹤器、控制器組成。定日鏡采用視日運動軌跡跟蹤和傳感器跟蹤相結(jié) 合的方式進(jìn)行跟蹤，當(dāng)定日鏡和接收器表面最大距離為 300m時，其跟蹤誤差為 91m，跟蹤角度精度達(dá)到 19176。所以，在太陽能熱發(fā)電站中，塔式電站的控制系統(tǒng)最為復(fù)雜。對于定日鏡來說，如果入射光線在太陽方位角和高度角方向分別偏轉(zhuǎn) ? 角度時，定日鏡也需要各自在方位角和高度角方向偏轉(zhuǎn) ? /2角度。由于接收器的安裝是固定不變的，為了使一天中所有時刻的太陽輻射都能通過反射鏡面反射到固定不動的接收器上，反射鏡必須設(shè)置跟蹤裝置，跟蹤過程當(dāng)中要確保定日鏡的反射光線方向保持不變。其概念設(shè)計原理系統(tǒng)如圖 ，整個系統(tǒng)由 4部分組成 :聚光子系統(tǒng)、集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)。 （ 四 ） 幾種主要的太 陽能發(fā)電裝置 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作過程是：太陽輻射熱被定日鏡反射集中后，被塔頂?shù)慕邮掌魑?，接收器上的聚光倍率可超過 1000倍。 雖然我國太陽能發(fā)電水平有了相當(dāng)程度的提高，但是離大規(guī)模的應(yīng)用推廣還有很大的距離，光伏產(chǎn)業(yè)還處于成長期。 2020年我國系統(tǒng)累計裝機(jī)容量為 70MW，《中華人民共和國可再生能源法》，承諾 2020年太陽能光伏累計裝機(jī)容量 450MW。這些電站都建在光照充足，地理位置偏僻，電網(wǎng)不能到達(dá)的地區(qū)。 太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的重要方式 , 隨著國家西部開發(fā)政策的推行及光明工程的實施 , 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)取得了較快發(fā)展。 其中印度近幾年發(fā)展迅速 ,居發(fā)展中國家領(lǐng)先地位 ,目前光伏系統(tǒng)的年生產(chǎn)量約10MW,累計安裝量 40～ 50MW。發(fā)展中國家的光伏產(chǎn)業(yè)近幾年一直保持世界光伏組件產(chǎn)量的 10%左右。美國能源部制定了從 2020年 1月 1日開始的 5年國家光伏計劃和 2020～ 2030年的長期規(guī)劃 ,以實現(xiàn)美國能源、環(huán)境、社會發(fā)展和保持光伏產(chǎn)業(yè)世界領(lǐng)導(dǎo)地位的戰(zhàn)略目標(biāo)。日本通產(chǎn)省 (MITI)第二次新能源分委會宣布了光伏、風(fēng)能和太陽熱利用計劃 ,2020年光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 5GW。世界光伏產(chǎn)業(yè)從 1999年的 201MW增加到2020年的 1100MW。太陽能發(fā)電又分為光伏發(fā)電，光化學(xué)發(fā)電，光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。 我國太陽能資源豐富和比較豐富的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地區(qū)，年日照時數(shù)大于 2200h，太陽輻射總量高于 50165852MJ/（ m2? a） ,面積約占全國總面積的 2/3以上。在我國廣闊富饒的土地上，有著十分豐富的太陽能資源。 （三） 國內(nèi)外太 陽能應(yīng)用的現(xiàn)狀 我國地處北半球歐亞大陸的東部，土地遼闊，幅員廣大。二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太陽能利用己具經(jīng)濟(jì)性。 可以從兩個方面看太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性。這就為常規(guī)能源缺乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源缺乏、枯竭的最有效途徑。太陽的壽命至少尚有 40億年，相對于人類歷史來說，太陽可源源不斷供給地球能源的時間可以是無限的。其中到達(dá)地球的能量高達(dá) X 1011kW,穿過大氣層到達(dá)地球表面的太陽輻射能大約為 。有如下的優(yōu)點 : “無限性” 太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用能量巨大。而相對于日益枯竭的化石能源來說，太陽能似乎是未來社會能源的希望所在。煤炭 ，石油都是古時候由動物或植物存儲下來的太陽能。其中太陽能應(yīng)用技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢在全世界蓬勃發(fā)展，使人們在能源危機(jī)的焦慮中，感到不少欣慰。新能源技術(shù)及節(jié)能技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。鈾的年開采量目前為每年 6萬噸，根據(jù) 1993年世界能源委員會的估計可維持到 21世紀(jì) 30年代中期，核聚變在 2050年前沒有實現(xiàn)的希望。天然氣儲備估計在13180~152900兆立方米，年開采量維持在 2300兆立方米，將在 57一 65年內(nèi)枯竭 。占人們能源消費的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再生的。一次能源的日益枯竭，已引起全世界的極大關(guān)注。這一問題己提到全球的議事日程，有關(guān)國際組織己召開多次會議，限制各國 COZ等溫室氣體的排放量。 由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量，局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。目前世界的主要能源是由吸收太陽能的植物經(jīng)億萬年的演化積累而形成的化石能源，如煤炭、石油、天然氣等。 關(guān)鍵字： 太陽能電池 太陽照射角 自動跟蹤 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī) Abstract With the conventinuous consumption of resources , the conventional enenrgybased energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeingup the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on the photovoltaic effect has a very bord application prospect. In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light electricity conversion efficiency. The system is based on singlechip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dualaxis stepper motor driven tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy. At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the eastwest to the point of view will be changed once an hour, the northouth perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the northsouth change in control. 太陽能電池板照射角自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 2