單軸跟蹤聚光器

單軸跟蹤聚光器是指反射或透射元件繞單一旋轉軸做一維旋轉運動實現跟蹤太陽視運動的聚光器。

基本介紹

• 中文名：單軸跟蹤聚光器
• 外文名：concentrator with single axis
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：電力技術
• 特點：繞單一旋轉軸做一維旋轉運動
• 作用：跟蹤太陽視運動

定義

反射或透射元件繞單一旋轉軸做一維旋轉運動實現跟蹤太陽視運動的聚光器。

聚光器

太陽聚光器是聚光系統的主要組成部分，也是聚光太陽能電池研究的關鍵技術之一，研製太陽能利用中的聚光器對提高太陽能電池的轉換效率具有重大意義。雖然聚光光伏系統還存在一些關鍵的科學技術問題沒有得到完全解決，但各國光伏工作者也在不斷地以實驗結果驗證聚光技術。

聚光器套用於太陽能電池的嘗試開始於20世紀60年代初，為了不斷降低矽太陽能電池的成本，人們對聚光器在太陽能電池上的套用進行了廣泛的研究。

根據聚焦特性，聚光器可分為點聚光器和線聚光器。線聚光器，包括條形透鏡、拋物槽、線聚光組合拋物面等。點聚光器也叫軸向聚光器，在這類聚光器中，用以聚光的透鏡或反射鏡和太陽能電池處於同一條光學軸線上。不同的聚光器套用於太陽能電池聚光系統中具有各自不同的特點。
根據光學原理可分為：折射聚光器、反射聚光器、混合聚光器、熱光伏聚光器、螢光聚光器、全息聚光器等。其中混合聚光器利用折射、反射和內部反射達到聚光。

作用

光伏電池光電轉換效率仍然不高而且價格昂貴，同時大型的太陽能發電站中光伏電池板基本都是固定的，沒有充分利用太陽能資源，發電效率低下。相同條件下，採用固定發電方式要比自動跟蹤發電方式的發電量要低35%以上，因此非常有必要對太陽光進行自動跟蹤。光伏發電自動跟蹤裝置是一種可以提高太陽能利用率，降低光伏發電成本的有效途徑。研究精確的太陽跟蹤裝置，可使光伏電池板接收到更多的太陽輻射能量，增加發電量，提高人類對太陽能源的利用率。

工作原理

單軸自動跟蹤系統主要由PLC、感測器、電機等組成。它的基本原理是：當太陽光照射到感測器上時，由惠斯頓電橋及轉換電路把光敏電阻值轉變為電流值（4～20mA），轉化後光照越強相應的電流值越小，光照越弱相應的電流值越大，此電流值經s7-200的模擬量輸入模組保存到s7-200中，由s7-200與規定值比較後控制電機轉動，使聚光器隨著太陽移動而移動，從而達到跟蹤的目的。

機械部分

（1）其追蹤太陽實時方位的方式為：電機轉動使太陽能電池板對準太陽方向。（2）追蹤器實現東西方向180°旋轉。該運動範圍可以滿足在地球任意經度緯度的地區安裝，可實現追蹤太陽的目的。（3）追蹤運動實現可以選用交流電機驅動，並安裝減速機。（4）由於該太陽能發電系統長期工作在室外，需保證適應各類環境因素，如雷擊，溫度、濕度、抗風能力和煙霧等。

控制部分

（1）追蹤器控制系統和太陽感測系統為該監控系統的核心，完成太陽當前位置的檢測以及太陽能電池板朝向的控制，以保證太陽能電池板受到太陽垂直輻射。（2）感測器選用的型號是GL5516，它的暗電阻為100K，亮電阻為5-l0K。（3）當太陽光強很微弱，系統不做調節；當光強達到一定程度，並且風速低於規定數值的時候控制系統將通過調用水平調節子程式，追蹤得到太陽的準確方位，使太陽能電池板與太陽光保持垂直。（4）當風速超過一定數值的時候，此時系統調用避風調節子程式。將太陽能電池板調節至順風的方向。風速和風向信號取自風力發電系統。