【正文】 理，采用光、機(jī)、電一體化技術(shù)，通過對太陽光強(qiáng)弱的檢測，實(shí)現(xiàn)對太陽的全自動(dòng)跟蹤，能做到同步無偏差地跟蹤太陽，大大提高了太陽能的接收效率。就現(xiàn)階段國內(nèi)外對太陽跟蹤的研究情況來看，由于受太陽能應(yīng)用系統(tǒng)成本的影響，普遍采用半自動(dòng)單軸跟蹤方式。近幾年來國內(nèi)不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究。1994 年在德國北部，太陽能廚房投入使用，該廚房也采用單軸太陽能跟蹤裝置。 研制了活動(dòng)太陽能方位跟蹤裝置，該裝置通過大直徑回轉(zhuǎn)臺使太陽能接收器可從東到西跟蹤太陽。比如美國 Blackace，在 1997 年研制了單軸跟蹤器，這種跟蹤裝置根據(jù)赤道坐標(biāo)系下太陽運(yùn)行的原理完成東西方向的自動(dòng)跟蹤，但南北方向通過手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器的熱接收率提高了15%。因此，太陽位置自動(dòng)追蹤技西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6術(shù)的研究，對提高太陽能的吸收效率，高效、合理地利用太陽能具有重要的研究價(jià)值。然而傳統(tǒng)的固定式太陽能采集系統(tǒng)沒有充分利用太陽的能量，吸收效率相對較低。如何最大限度的提高太陽能的利用率，仍為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。太陽能的利用，有利于自然界的環(huán)境保護(hù)，因此如何更進(jìn)一步地提高太陽能光伏發(fā)電裝置的效率，無論是從科技應(yīng)用的角度，還是從商業(yè)開發(fā)的角度講都是極其重要的課題。這對于世界尤其是我國是十分迫切的。 課題研究的目的和意義隨著現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對能源的需求不斷增加，然而傳統(tǒng)能源資源又相對匱乏，另外大量使用化石燃料對環(huán)境危害較大。通過光合作用收集與儲存太陽能。目前仍處于研究、開發(fā)階段。二三十年前有不少人對此做了許多研究。通過光化學(xué)作用轉(zhuǎn)換成電能或制氫。由于電能的位品相當(dāng)高，所以它的應(yīng)用領(lǐng)域最寬、范圍最廣、工業(yè)化程度最高、發(fā)展最快且前景十分樂觀。將太陽輻射的光能根據(jù)“光電轉(zhuǎn)換”原理把光能變成電能再加以利用，常稱“光伏轉(zhuǎn)換” 。顯然，它的能源應(yīng)用難度較低，適合于直接利用。光熱轉(zhuǎn)換提供的熱能一般溫度都較低，小于或等于 100℃。它是靠吸收太陽輻射的光能直接轉(zhuǎn)換為熱能的。自然界中的燃料能、風(fēng)能、水能等皆來源于太陽能。到 2020 年，太陽能光伏發(fā)電將達(dá)到 180 萬千瓦，太陽能熱水器總面積將達(dá)到３億平方米，太陽能利用年替代能源 6000 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤 [1314]。據(jù)發(fā)展改革委能源局介紹，截至 2022 年年底，我國太陽能熱水器年生產(chǎn)能力達(dá)到 1500 萬平方米，在用太陽能熱水器總集熱面積達(dá)１億平方米，生產(chǎn)量和使用量均居世界第一。只要開發(fā)利用 1%的荒漠，就可以發(fā)出相當(dāng)于我國 2022 年全年的耗電量。目前，我國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)基地的省份主要集中于環(huán)渤海區(qū)域，長三角區(qū)域的江蘇，華中華南地區(qū)的湖北以及廣東，多晶硅的生產(chǎn)基地則多分布于中西部地區(qū)，其中江蘇的光伏產(chǎn)業(yè)位居全國前列，以無錫尚德太陽能電力有限公司為代表的企業(yè)已具備較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。目前，我國太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界第一，是全球太陽能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國家和重要的太陽能光伏電池生產(chǎn)國。目前，隨著《中華人民共和國可再生能源法》的頒布和實(shí)施、京都議定書的簽定以及各項(xiàng)環(huán)保政策的出臺和對國際的承諾，為太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了政策的保障，給太陽能利用產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇。日本居民光伏屋頂系統(tǒng)最近 5 年平均年增長率為 %[912]。目前，光伏發(fā)電已向德國普通家庭推廣。比如美國的“光伏建筑計(jì)劃” 、歐洲的“百萬屋頂光伏計(jì)劃” 、日本的“朝日計(jì)劃”以及我國已開展的“光明工程”等。雖然目前太陽能占德國的能源供給不到 1％，但到 2020 年將超過 5%。該發(fā)電廠擁有 1400 多個(gè)可移動(dòng)太陽能吸熱發(fā)電板，這些發(fā)電板能夠隨著太陽的移動(dòng)而自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而最大限度吸收太陽熱能。根據(jù)太陽能協(xié)會 BSW 的數(shù)據(jù)，德國在 2022 年前 3 年中，太陽能相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了 5 倍，增速比其它國家平均水平高一倍。德國對可再生能源的利用通過立法、政府大量補(bǔ)貼等措施，使德國成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。德國是一個(gè)能源緊缺的國家，能源供應(yīng)在很大程度上依賴進(jìn)口。因此，日本政府提出將開發(fā)使能源效率比現(xiàn)在提高 12倍的新型太陽能板，使發(fā)電成本大體上與火力發(fā)電相當(dāng)，到 2030 年其成本由現(xiàn)在的每千瓦 46 日元降低到 7 日元。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，2022 年包括企業(yè)在內(nèi)，日本的太陽能發(fā)電容量為 171 萬千瓦。日本政府于 2022 年年末宣布，要大力普及家庭太陽能發(fā)電，計(jì)劃到 2030 年使家庭采用太陽能發(fā)電的由現(xiàn)在的約 40 萬戶擴(kuò)大到 1400 萬戶，相當(dāng)于日本全國家庭總數(shù)的約 30％，該項(xiàng)目標(biāo)已列入日本的“能源革新技術(shù)計(jì)劃” 。據(jù) SEIA 的統(tǒng)計(jì)，2022 年美國太陽能光伏市場增長達(dá) 72%。歐盟、日本和美國把 2030 年以后能源供應(yīng)安全的重點(diǎn)放在太陽能等可再生能源方面。 國內(nèi)外太陽能利用現(xiàn)狀西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3從國際上看，世界各國從能源供應(yīng)安全和清潔利用的角度出發(fā)，把太陽能的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展趨勢。因此，太陽能等可再生能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步及世界各國政府支持已使可再生能源行業(yè)爆發(fā)式發(fā)展。太陽能比起煤石能具有眾多優(yōu)點(diǎn)，具有不斷再生性，能源分布范圍廣泛，安全，無污染，可謂取之不盡，用之不竭，能夠全面保護(hù)自然平衡與氣候溫度平衡，便于開發(fā)與使用等。國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用在通信和工業(yè)領(lǐng)域(約占 36%)、農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)領(lǐng)域(約占 51%)、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(約占4%)以及太陽能商品及其它(約占 9%)[46]。而 2022 年，全國太陽能發(fā)電裝機(jī)容量僅為 ，這就意味著在未來的幾年內(nèi)，中國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將會高達(dá) 38%以上。為解決我國的能源短缺問題，太陽能發(fā)電將在中國未來的電力供應(yīng)中扮演重要的角色。近20 年來，中國光伏產(chǎn)業(yè)長期維持在全球市場 1%左右的份額。年日照時(shí)數(shù)大于 2022 小時(shí)。就我國實(shí)際情況來看，我國太陽能資源非常豐富，理論儲量達(dá)每年 17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。目前，國內(nèi)的能源生產(chǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高速經(jīng)濟(jì)增長，能源進(jìn)口量持續(xù)增加，能源對外依存度在 7%左右，其中石油對外依存度在 43%左右。值得注意的是，過去二十多年來，我國汽車保有量以年均 2%的速度迅速增加，亞太能源研究中心的預(yù)測，2020 年我國交通部門的用能比例將增長到 16%。預(yù)計(jì)到 2022 年，我國石油供需缺口 1 億噸，天然氣缺口 400 億立方米。2022 年一次能源消費(fèi)量為 億噸油當(dāng)量，到本世紀(jì)中葉我國全面達(dá)到小康水平時(shí)，一次能源的消費(fèi)量將達(dá)到 30 多億噸油當(dāng)量。從我國的能源利用狀況來看，自上世紀(jì) 70 年代初開始，我國已經(jīng)經(jīng)歷了三次大的能源危機(jī)：19701984 年間持續(xù)的能源供應(yīng)緊張局面使全國約 25%的企業(yè)開工不足；1988 年再次出現(xiàn)類似情況，農(nóng)業(yè)用電缺口超過 60%，推動(dòng)煤炭價(jià)格在當(dāng)年漲幅達(dá)到 87%，成為 1989 年以后小煤窯遍地開花的驅(qū)動(dòng)力；2022 年以來伴隨著國際能源危機(jī)的逐步加深，我國能源供應(yīng)緊張，主要常規(guī)能源的價(jià)格漲幅已達(dá) 103%，大量進(jìn)口石油引起國際社會的嚴(yán)重關(guān)切，能源已成為國家安全的重要影響因素。到 22 世紀(jì) 20 年代，煤資源也將被耗盡。雖然人類的科學(xué)技術(shù)正在高速發(fā)展，但面對石油這些不可再生性的資源，必須在其耗盡之前尋找到替代能源，否則未來世界將會因此不斷爆發(fā)能源危機(jī)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，各國對能源的消耗以日俱增。地上能源主要是植物能源(柴、草)，還有水能、風(fēng)能等，在人類農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)社會階段主要是植物能時(shí)代，或稱地上能時(shí)代。 stepping motorV摘要 .........................................................................................................................................................IIIABSTRACT ...........................................................................................................................................IV1 緒論 ......................................................................................................................................................1 課題背景 ........................................................................................................................................1 發(fā)展太陽能的背景 ..................................................................................................................1 國內(nèi)外太陽能利用現(xiàn)狀 ........................................................................................................2 太陽能利用的基本方式 ..........................................................................................................4 課題研究的目的和意義 ................................................................................................................5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 ....................................................................................................................5 課題的主要類容 ............................................................................................................................6 論文結(jié)構(gòu) ........................................................................................................................................62 系統(tǒng)工作原理及總體設(shè)計(jì) ..................................................................................................................7 太陽運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ................................................................................................................................7 太陽與地球的位置關(guān)系 ........................................................................................................7 相關(guān)角度的計(jì)算 ....................................................................................................................8 跟蹤方式的比較 ..........................................................................................................................10 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤 ..............................................................................................................10 光電跟蹤 ..............................................................................................................................10 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合 ..............................................................................10 跟蹤方式的選著 ..........................................................................................................................11 系統(tǒng)