单轴跟踪式太阳电池阵列

来源:鹏芃科艺网址:
Single-axis Tracking Solar Arrays

为提高太阳能电池的通常采用对太阳进行自动跟踪的方法,使电池板正对太阳。根据测定,相同环境条件下,一个全方位自动跟踪式太阳能光伏发电系统比固定式太阳能光伏发电系统的发电量提高35%左右。特别是采用单晶硅太阳电池组件的系统,由于价格高,希望获得尽量多的太阳照射,可考虑对太阳进行跟踪。

太阳能电池阵列跟踪方式有平单轴跟踪、斜单轴跟踪、三种,本课件介绍单轴跟踪。

平单轴跟踪

在跟踪方式中平单轴跟踪是用得较多的方式,分南北向轴线跟踪与东西向轴线跟踪,东西向轴线跟踪比固定倾斜安装没有明显优点,南北向轴线跟踪效果要好于东西向轴线跟踪。平单轴跟踪特别适用在纬度低的地区,下面介绍南北向轴线跟踪。

图1是两组平单轴跟踪阵列示意图,每块电池阵列有自己的转轴,转轴与地面的南北方向线平行,转轴安装在支架上,电池阵列可绕自己的转轴旋转,图中黄色箭头线表示太阳光的方向。旋转由太阳跟踪控制装置控制,使电池板转轴垂直面与太阳光平行,图1显示是中午12时的状态,两电池阵列表面水平向上。

平单轴跟踪太阳能阵列

图1--平单轴跟踪太阳能阵列

下面请观看太阳能电池阵列平单轴跟踪的动画,动画从两个角度显示电池阵列从上午9时到下午15时的跟踪转动状态。


              平单轴跟踪太阳能阵列动画

可以看出平单轴跟踪的电池板垂直线与太阳光始终有一个夹角,夹角数值与本地纬度数和季节有关,并且一日之中也有变化。

斜单轴跟踪

由于平单轴跟踪的电池板垂直线与太阳光始终有一个夹角,在高纬度地区夹角较大,不比固定倾斜安装效率高多少。为提高电池板的效率,可将电池板的转轴倾斜安装,减小电池板垂直线与太阳光的夹角。

图2是两组平单轴跟踪阵列示意图,每块电池阵列有自己的转轴,转轴线在与地面垂直的平面上,与地面有一个夹角,转轴线与基本平行(春分或秋分时的地轴线)。转轴安装在支架上,电池阵列可绕自己的转轴旋转,图中黄色箭头线表示太阳光的方向。旋转由太阳跟踪控制装置控制,使电池板转轴垂直面与太阳光平行,图2显示是中午12时的状态。

斜单轴跟踪太阳能阵列

图2--斜单轴跟踪太阳能阵列

下面请观看太阳能电池阵列斜单轴跟踪的动画,动画从两个角度显示电池阵列从上午9时到下午15时的跟踪转动状态。


                斜单轴跟踪太阳能阵列动画


单轴跟踪的连动

通常太阳能发电场有多个电池阵列,这些电池阵列是同步运行的,可用一个控制杆推动排在一起的电池阵列。在每块电池板转轴上固定一个柄,柄的另一端与控制连杆联接,图3是三个平单轴跟踪的电池阵列,用控制杆联接,中间的电池阵列由跟踪控制系统驱动,通过连杆带动另两台同步转动。为了不遮挡连杆与柄的运动状态,图中去掉两边电池板的支架。

同步驱动的单轴跟踪电池阵列

图3--同步驱动的单轴跟踪电池阵列下面请观看由连杆带动的电池阵列同步转动动画。


连杆带动的电池阵列同步转动动画




用连杆控制多台电池阵列同步转动方式同样用在斜单轴跟踪电池阵列,这里不重复介绍,从网络转载一张照片供参考

同步驱动的斜单轴跟踪电池阵列

图4--同步驱动的斜单轴跟踪电池阵列太阳电池阵列(非聚光型)不像聚光集热装置要准确跟踪,差几度影响不明显,只需用机电装置几分钟转一个角度即可,间隔以不超过每小时15度为合适,早上与傍晚也无需转到与地面垂直,到太阳落山再返回即可。

单轴跟踪式太阳电池阵列在设计时应考虑,特别是风向与风力,水平单轴在遇超强风时可将电池板转向水平方向,可避免超强风损坏电池板;斜单轴也可视方向改变电池板角度,减少电池板损坏的可能。

下暴雪时可将电池板尽量立起,让雪滑下,遇大冰雹时同样可以减小对电池板的冲击。




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