2.提高太阳能的利用率
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源,这就对太阳能的
收集和利用提出了更高的要求。尽管相继研究出一系列的太阳能装置如太阳能热
水器、太阳能干燥器、太阳能电池等等,但太阳能的利用还远远不够,究其原因,
主要是利用率不高。就目前的太阳能装置而言,如何最大限度的提高太阳能的利
用率,仍为国内外学者的研究热点。解决这一问题应从两个方面入手,一是提高
太阳能装置的能量转换率,二是提高太阳能的接收效率,前者属于能量转换领域,
还有待研究,而后者利用现有的技术则可解决。太阳跟踪系统为解决这一问题提
供了可能。不管哪种太阳能利用设备,如果它的集热装置能始终保持与太阳光垂
直,并且收集更多方向上的太阳光,那么,它就可以在有限的使用面积内收集更
多的太阳能。但是太阳每时每刻都是在运动着,集热装置若想收集更多方向上的
太阳光,那就必须要跟踪太阳。香港大学建筑系的教授研究了太阳光照角度与太
阳能接收率的关系,理论分析表明 :太阳的跟踪与非跟踪,能量的接收率相差
37.7%,精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率大大提高,进而提高了太阳能装
置的太阳能利用率,拓宽了太阳能的利用领域
[8]
。
1.3 太阳追踪系统的国内外研究现状
在太阳能跟踪方面,我国在 1997 年研制了单轴太阳跟踪器,完成了东西方
向的自动跟踪,而南北方向则通过手动调节,接收器的接收效率提高了。 1998
年美国加州成功的研究了 ATM 两轴跟踪器,并在太阳能面板上装有集中阳光的透
镜,这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量,使效率进一步提高。2002
年 2 月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置,该装置利用控制电机完成
跟踪,采用铝型材框架结构,结构紧凑,重量轻,大大拓宽了跟踪器的应用领域。
在国内近年来有不少专家学者也相继开展了这方面的研究,1992 年推出了太阳
灶自动跟踪系统,1994 年《太阳能》杂志介绍的单轴液压自动跟踪器,完成了
单向跟踪。
目前,太阳追踪系统中实现追踪太阳的方法很多,但是不外乎采用如下两种
方式:一种是光电追踪方式,另一种是根据视日运动轨迹追踪;前者是闭环的随
机系统,后者是开环的程控系统
[9]
。
1.4 论文的主要研究内容
本文所介绍的太阳跟踪装置采用了光电追踪方式,可实现大范围、高精度跟
踪。论文的主要工作包括:
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