为什么建立追日系统的太阳能板
为什么建立追日系统的太阳能板
在太阳能光伏发电系统中,为实现最大的发电效率,要求太阳能电池板与日光投射方向垂直。设计一个满足上述要求的追日系统,确保太阳能电池板有最佳的工作角度。
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。
目前跟踪太阳的方式
时钟式太阳跟踪装置:
此装置是一种被动式装置有单轴和双轴两种类型系统根据时间将方位角和仰俯角分为几等份在固定时间段内通过控制器驱动电机按固定的角度旋转进而跟踪太阳。
最大功率跟踪装置:
本方法以动态平衡追踪太阳能系统的最大功率,本方法特征是太阳能板与直流直流升降压转换器间联接一个瞬间功率型超级电容作为能量的动态平衡器,将太阳能板产生的电能转换成电容器形态的电能进行最大功率演算可大幅度简化演算程序提 升追踪演算的实时性与可靠度提高太阳能系统效率。
光电式跟踪装置:
此类装置使用光敏传感器如硅光电管硅光电管要靠近遮光板安装调整遮光板的位置使遮光板对准太阳硅光电池处于阴影区。当太阳西移时遮光板的阴影偏移硅光电管受到阳光直射输出一定值的微电流该微电流作为偏差信号经放大电路放大,由伺服机构调整度使跟踪装置对准太阳完成跟踪。
光伏系统主动式跟踪系统,亦称光伏寻日系统,是一种辅助光伏系统提高太阳辐射能量利用率的装置,一般有两种形式:
一是,固定的程序,即寻日系统由单片机即电机等构成,程序负责计算该光伏系统所处经纬度处的太阳运行轨迹,简易的一般就是计算太阳公转的角度,例如每分钟太阳转多少度,以及太阳仰角是多少,这种方式下光板的跟踪轨迹一般是固定的;
二是,利用光线传感器,配合单片机实时计算太阳方位角及位置,实时跟踪太阳光线,较第一种方式更为智能。
此外,寻日系统一般配备环境监测系统,主要检测风力、风速、温度及湿度等,辅助光伏系统运行在最佳工作点。
就好比一个漏斗,上面用水龙头往漏斗注水,下面通过一个开口向外放水,MPPT相当于把下面的开口尽量开大,让所有的水都能留出去,而追日相当于把水龙头开大,增加接收到的水量
每个光伏组件的功率都是不一样的,这取决工艺与品控,当然较高工艺和品控的产品,价位自然也要高一些。在产品选择固定的情况下,还要提高发电量需要从以下方面考虑。
1,追日系统,廉价的组件安装,组件是固定的,这自然是不能实现光照吸引的最大化,实践证明,良好的追日系统,能极大提高单位发电量,自然,此系统的增加,也是增加安装造价。
2,聚光系统,实践证明,在组件上增加聚光系统,可使发电量增加5倍以上,这项技术国内应用的还不是很普遍,它存在在聚光的同时会不会因组件过热而减少寿命、过于精密、造价较高等细节问题
3,除尘系统,这个应该是成本低,效果好的系统,组件蒙尘后,自然发电量下降,简单的除尘可以用水去冲洗,这个人工就能完成。
华为HUAWEI(始于1987年,全球领先的电信解决方案供应商,以创新力科技著称,员工持股的民营科技公司,华为技术有限公司 )
特变电工TBEA(始于1988年,世界能源事业提供系统解决方案的服务商,新疆本土大型高新技术企业集团,绿色能源的开拓者,特变电工股份有限公司 )
科士达KSTAR(国内规模较大的UPS研发生产企业,领先的数据中心关键基础设施整体和新能源解决方案提供商,深圳科士达科技股份有限公司 )
正泰电源ChintPower(正泰集团旗下,致力于光伏逆变设备/储能变流设备及电能质量管理设备研发生产和销售的企业,上海正泰电源系统有限公司 )
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上能Sineng(专注于光伏逆变系统研发制造与销售的高新技术企业,2018年上能整合艾默生网络能源光伏业务,上能电气股份有限公司 )
兆伏爱索Zeversolar(专注于逆变器研发与制造的高新技术企业,全球领先的逆变器生产商SMA集团控股子公司,江苏兆伏爱索新能源有限公司 )
追日电气(成立于1997年,湖北省著名商标,专注于光伏发电系统/电力滤波/电动机软起动等领域的高科技企业,湖北追日电气股份有限公司 )
科诺伟业CORONA(在中国科学院电工研究所的基础上组建而成的专业化风力光伏发电企业,大型高压集中光伏并网逆变器企业,北京科诺伟业科技股份有限公司 )
向日葵的生长素分布在茎尖之上,并不断向下运输,它的分布受到光的影响:向光的一侧生长素浓度低,背光的一侧浓度高。
〔植物生长旺盛的部分(如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、子房、幼嫩种子等)分泌生长素较多,而趋向衰老的组织和器官中则甚少。〕
生长素是向日葵体内产生的,对向日葵的生长有积极作用,主要集中在茎尖等生长比较旺盛的部位,并且由上至下不断运输到其它组织。这种生长素不适应存在光下,所以会聚集在背光的一侧。
因此会造成向日葵的背光面生长素含量升高,背光面的侧茎生长会较快,而向光的一侧生长较慢,就使得茎部产生逆光性的弯曲,使其一直向着太阳。
(光照使得向日葵茎顶端向光侧细胞分泌生产素,随即生长素横向运输,生长素从茎秆向光侧运输到背光侧,背光侧生长素浓度提高,细胞生长,进而背光侧的茎长于向光侧,从而使得向日葵的头状花序向太阳弯曲。)
2、向日葵的横向光性影响:太阳的追踪特性是指向日葵等植物的顶端会随着太阳方向转动的现象,这是植物界中一种常见的现象。
向日葵有横向光性,这种特性使得向日葵有着特殊的向性运动,即向日葵的叶子一直和光线保持垂直,这是叶子部位的运动细胞在溶质控制作用下实现的,向日葵的横向光性使得其花和茎不得不朝着太阳转动。
向日葵营养生长期的莲座状茎顶有数片肥大的叶片所组成,叶片的横向光性使得叶片努力与阳光保持垂直,从而带动茎和花盘进行追日行为。
当向日葵进入盛花期后,苞叶萎蔫面积变小,横向光性降低,而且花盘自身的重量也增加,苞叶也无法带动花盘运动了。
3、重力影响:重力影响是指向日葵在生长的初期和花盆的幼嫩时期里会随着太阳转动。
4、叶黄氧化素影响(生长抑制物质):向日葵在生长过程中茎的生长区内会产生叶黄氧化素,又名生长抑制物质,这种物质与生长素相反,会抑制细胞生长,对向日葵的生长产生抑制作用。
而且这种物质与生长素截然相反,适应光照,所以会聚集在向日葵面向太阳的一侧,另一侧的生长抑制物质浓度会比较低,生长速度会非常快,在这种作用之下,向日葵茎的生长速度极其不协调。
(叶黄氧化素是脱落酸合成过程的中间产物,具有抑制细胞生长的作用。)
因此叶黄氧化素低的那一侧会弯向浓度高的那一侧,所以产生的现象就是向日葵向阳开放。
有科学实验证明:当光由一侧照射30分钟后,在向日葵幼苗生长区的两侧,其叶黄氧化素的浓度分布为:向光的一侧浓度高,背光的一侧浓度低。这正好与生长素的浓度分布规律相反。