太阳能自动跟踪系统的研究现状及展望

第3 5卷第 1期 2 O 1 4年 1月

中国农机化学报J o u r n a l o f C h i n e s e Ag r i c u l t u r a l Me c h a n i z a t i o n

Vo 1 . 3 5 No . 1

J a n . 2 0 1 4

D O I: 1 0 . 3 9 6 9￣ . i s s n . 2 0 9 5 - 5 5 5 3 . 2 0 1 4 . O 1 . 0 6 6

太阳能自动跟踪系统的研究现状及展望水王林军 1,一，邵磊 1, 2,门静 1, 2,张东 2,刘伟 1, 2( 1 .兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州，7 3 0 0 5 0:

2 .兰州理工大学太阳能与气体水合物研究中心，甘肃兰州 .7 3 0 0 5 0 )摘要：太阳能作为一种绿色可再生能源，对其充分利用是非常重要的。文章在介绍了太阳能自动跟踪系统工作原理及特性的基础上，对系统各种跟踪方式和传动方式的优缺点进行了总结及分析。为了解决目前跟踪误差大、跟踪执行稳定性不高等问题 .结合太阳能自动跟踪系统的研究现状，指出了太阳能自动跟踪系统的诸多研究热点 .为研究一种跟踪精度高、成本低、能耗低、运行可靠、维护方便的太阳能自动跟踪系统奠定了一定的理论基础。

关键词：太阳能跟踪；控制系统；跟踪方式；执行机构；传动机构中图分类号：T P 2 7 7 文献标识码：A 文章编号：2 0 9 5— 5 5 5 3 f 2 0 1 4 )0 1— 0 2 8 3— 0 5

王林军，邵磊，门静，张东，刘伟.太阳能自动跟踪系统的研究现状及展望【 J] .中国农机化学报， 2 0 1 4, 3 5 ( 1 ): 2 8 3￣ 2 8 7 Wa n g L i n j u n,S h a o L e i,Me n J i n g, Z h a n g D o n g, L i u We i . R e s e a r c h s t a t u s a n d d e v e l o p me n t o f s o l a r a u t o— t r a c k i n g s y s t e m[ J] .J o u na r l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l Me c h a n i z a t i o n, 2 0 1 4, 3 5 ( 1 ): 2 8 3￣ 2 8 7

0 引言在能源危机日益严重的今天

.太阳能由于具有清洁性和经济性等优点 .其利用逐步被认为是取代化石能源最合适的选择之一。目前关于太阳能的利用形式很多 .其中以太阳能光伏发电与太阳能热发电的应用最为广泛。在太阳能发电技术的快速发展中，人们发

1 太阳能跟踪系统概述太阳能自动跟踪系统主要包括控制系统和执行机构两部分。系统工作时 .先由控制系统计算或判断太阳位置信息 .而后输出控制信号，经过执行机构的具

体控制 .使工作平台转向期望的对准位置 .完成对太阳的跟踪动作太阳能自动跟踪系统按照控制系统跟踪方式的不

现 .对太阳位置进行跟踪。可以从很大程度上提高太阳能的利用率。进而提高发电效率，因此，太阳能自 :动跟踪系统就应运而生了[ 1] 国外对于太阳能自动跟

同可以分为：视日轨迹跟踪系统、光电跟踪系统、基于数字图像处理的跟踪系统和混合跟踪系统按照执行机构的不同可以分为：单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。

踪系统的研究已相对成熟。特别是美国、德国、西班牙等国家 .对太阳能利用方面的技术较为先进。而国内对于该方面的研究起步较晚 .技术还不够成熟[ 2 1。 尽管太阳能具有清洁、经济、储量大等优点，但：太阳能也具有很多缺点。比如：太阳辐射方向时刻在变：太阳能总能量大，但能流密度较小；太阳辐射能受天气影响较大等在太阳能热利用中，为了得到中

2太阳能跟踪系统组成2 . 1 控制系统

控制系统是用来在跟踪太阳时 .根据不同的跟踪控制方式运算或判断太阳位置 .并将太阳的位置信息转换成执行机构的输人信号的主要部分。目前，国内外公认的跟踪精度较高的控制系统有视日轨迹跟踪系统、光电跟踪系统和基于数字图像处理的跟踪系统和混合跟踪系统。2 . 1 . 1视日轨迹跟踪系统

高温热能，必须使集热器从日出到日落跟踪太阳。在太阳能光伏发电中 .相同条件下，自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高 3 5% .成本下降 2 5%[ 3 1 因此在太阳能利用中 .为了提高太阳能利用

率 .对太阳进行跟踪是非常必要的。

这种跟踪系统的控制算法是纯数字计算式的方

收稿日期：2 0 1 3年 3月 8日

修回日期：2 0 1 3年 4月 1 7日

基金项目：国家自然科学基金 ( 5 0 9 6 6 0 0 2,5 1 1 6 6 0 8 )

作者简介：王林军，男，1 9 6 3年生，陕西宝鸡人，教授；研究方向为机械 C A D、气体水合物利用技术。E - m a i l: w a n g l i n j u n@ l u t . c a