光伏发电智能追日系统的设计

摘要

人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限，普遍存在，利用清洁，使用经济等优点。但是太阳能又存在着低密度，间歇性，空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一些列太阳能设备对太阳能的利用率不高。光伏发电智能追日系统解决了太阳能利用率不高的问题。本文对追日系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分的设计。

第一，机械部分设计：

机械结构主要包括底座，主轴，齿轮等，当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1通过减速器带动Z向主轴转动，实现水平方向跟踪，同时控制信号驱动步进电机2带动齿轮1，齿轮1带动齿轮2和Y向主轴转动，从而使太阳能电池板实现垂直方向转动，通过步进电机1，步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。

第二，控制部分设计：

主要包括信号转换电路，单片机系统和电机驱动电路等。系统采用电压检测模式实现对太阳的跟踪。将太阳能电池板用两块遮光板隔开，当太阳能电池板接受的光强度不同时，输出电压不同，通过比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。

关键词:太阳能,跟踪,单片机,步进电机

Abstract

The humanity is facing fossil fuel depletion and so on petroleum and coal threaten seriouslies, the solar energy takes one kind of new energy to have the reserves infinite, the universal existence, the use is clean, merits and so on use economy, but the solar energy has the low density, the intermittence, the spatial distribution changes unceasingly the shortcoming, this causes the present some row solar energy equipment not to be high to the solar energy use factor. The light bent down the electricity generation intelligence to pursue the date system to solve the solar energy use factor not high problem. This article to pursued the date system to carry on the machine design and the automatic tracking loop control section design.

First, the mechanical part of the design :

Mechanical structure including a base , spindle, gear , etc., when the sun's rays to deviate from the control part to issue control signals to drive stepper motor driven by reducer Z to spindle rotation, the horizontal direction tracking , while controlling the signal to drive stepper motor a driven gear , the gear a drive gear 2 and Y rotation to the spindle , so that the solar panels perpendicular to the direction of rotation by a stepper motor , stepper motor work together to achieve the tracking of the sun .

Second , the control part of the design :

Including the signal conversion circuit , microcontroller and motor driver circuit . The system uses a voltage detection mode to achieve the tracking of the sun . Solar panels will be separated by a two shade when the light intensity is not accepted by the solar panels at the same time , the output voltage signal is sent to the microcontroller through the comparison circuit drive a stepper motor , solar panels to the sun tracking.

Keywords: solar energy, tracking , microcontroller, stepper motor

目录

1. 绪论 (1)

1.1课题来源 (1)

1.2 课题目的 (1)

1.3课题意义 (1)

1.4 国内外研究现状与发展趋势 (3)

1.5 研究内容 (4)

1.6 研究方案 (5)

2. 系统机械部分设计 (6)

2.1机械部分工作原理 (6)

2.2 转矩计算 (6)

2.3 电机选型 (7)

2.4 减速器设计 (12)

2.5 轴的结构设计 (17)

2.6 齿轮设计 (18)

3. 机械零件的校核及选用 (26)

3.1 联轴器的选用 (26)

3.2 轴承的分类及选用 (26)

3.3 键的分类及选用 (27)

4. 系统控制部分设计 (29)

4.1 单片机的选型 (29)

4.2 单片机外部接线设计 (30)

4.3 单片机控制方案 (31)

5.结论 (34)

5.1 结论 (34)

5.2 展望 (34)

参考文献 (35)

致谢 (35)

1.绪论

1.1 课题来源

本课题来自科研课题和社会需要，是设计一种自动调节太阳能电池板角度以加强对光能的利用率的系统，基于单片机控制，实现太阳角的测量、步进电机的驱动，可实现自动控制，精确定位等功能，显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

1.2 课题目的

太阳能是资源丰富、无污染的能源替代品，如何提高对太阳能的利用率逐渐成为了各国关注和研究的焦点。太阳能的利用主要存在以下问题：首先，太阳能虽然资源非常丰富，但能量比较分散，集中在某点的能量较少，并且太阳光照的方向决定了较长时间内不可能在固定方向一直获取较大的能量；第二，太阳能受环境条件的制约，只有在白天太阳光线较好的情况下，才能获得稳定的太阳能；第三，太阳能电池板的转换效率不高，目前世界上太阳能电池板的转换效率最高也只有30％，而国内使用的转换效率大都在20％左右[1]。

追日跟踪系统是能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，与固定式相比，追日跟踪系统将增加大于35%的太阳辐射接收量，能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率[2]。

1.3 课题意义

随着人类发展的速度加快，社会现代化、能源化的进步，世界各国各地对能源的消耗量和需求量越来越大，对能源的开采也越来越凶猛，已经达到了肆无忌惮，完全不顾虑可再生和环境问题了，造成了世界范围内的能源危机，而能源危机直接影响到了人类的发展延续，如果在地球上所有储备的化石能源(石油、煤炭等)消耗完之前找到可以替代的大规模绿色安全能源，不要说人类文明的停滞，出现战争也是不可避免的。因此，能源危机现在不仅仅是当今世界关注的热点问题，还已经成为了各国发展的焦点问题了[3]。

按照可持续发展的目标模式，我们不能单靠消耗矿物原料来维持口益增长的能源需求。因此越来越多的国家都在致力十对可再生能源的深度开发和广泛利用。其中具有独

特优势的太阳能具有能源巨大，接收面广，供应几乎无时间限制，具有广阔的开发前景，在人类能源科学尚未出现突破性进展的前提下，这几乎就是最绿色有效的能源了[4]。

太阳能有以下几点好处:

（1）普遍性

太阳光照射的面积散布地球大部分角落，除了南北极外几乎不会有死角，而在平均太阳照射最强烈的赤道上，又大多数地带是海洋，属于世界上可以共同开发的地区，不会出现什么技术垄断，地域端争端的问题[5]。

（2）永久性

太阳的寿命安全期就有50亿年，因此几乎不用考虑其寿命，即可以视太阳能为永久能源。

（3）无污染性

现今使用最多的矿物能源(石油、煤炭、木材等)，滋生的问题几乎都是废物的处理，所谓物质不灭，能源消耗越多，产生污染也急剧增加，太阳能则无危险及污染，在人与自然和平共处的原则下，使用太阳能最和谐[6]。

煤炭、石油等矿物燃料产生大量有害气体和废渣，而使用太阳能则不会带来污染，不会排放出任何对环境不良影响的物质，是一种清洁的能源。不过，大量的使用太阳能，由于太阳能的充分利用，结果会使环境的温度稍微升高，但是放射到地球的太阳能总量是一定的，人类保留太阳热量达不到温室气体的效果，所以不致对环境造成不良影响[7]。

（4）太阳能安全可靠性

核能发电会有核泄漏的危险，一旦核泄漏了便会造成极大的生态危机，而太阳能绝没有这种情况，是十分可靠的。

（5）节省运输费用

太阳能发电如果能普及，那么除了极少的地区，大部分城市和农村都可以有自己的太阳能发电基地，节约了大量的管道线路架设、维护、防盗费用，就算主要传输线路被切断，或者交通、通讯被切断，只要太阳还能照射到这里，那么生产生活就可以继续维持，也是人类文明安全系数提高的表现[8]。

太阳能是“取之不尽，用之不竭”的，无污染的可再生能源。在人类出现之前到现在这很长一段时间内，太阳能大部分从我们身边溜走，只有及少的转化为化学能保留了下来，但人类就依靠这亿万年以来残留的极少部分能源发展到了现在。

随着科学技术的飞速发展，太阳能逐渐被开发利用，并已成为最有发展前景的环保

能源之一。

基于当今世界能源问题和环境保护问题已成为全球的一个“人类面临的最大威胁”的严重问题，该系统的目的是为了更充分的利用太阳能，提高太阳能的利用率而进行的智能追日系统的研究与发展，这对我们面临的能源问题有重大的意义。同时，太阳能又是一种无污染的清洁能源，大力发展太阳能，对节约能源，保护环境也具有重大的意义[9]。

太阳能是一种低密度，间歇性，空间分布不断变化的能源[10]，这样的特点对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。尽管各国相继研发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，但是太阳能的利用还远远不够，究其原因，主要是对太阳能的利用率不高。就目前的太阳能装置而言，如何最大限度的提高对太阳能的利用率，仍为国内学者研究的热点问题，解决这一问题可以从以下两个方面着手[11]，一是提高太阳能装置对太阳能量的转换率，二是提高对太阳能的接受效率，前者属于能量转换领域，还有待研究，而后者则可以利用现有的技术来解决。光伏发电智能追日系统为解决这一问题提供了可能。

1.4 国内外研究现状与发展趋势

虽然我国有着十分丰富的太阳能资源，尤其是西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大，但是我国的太阳能事业还处于起步阶段，现在也只是开发了一些小型的太阳能设备。比如：太阳能热水器，太阳灶，太阳能热发电系统和小型太阳能光伏发电系统，这些太阳能设备只能满足一小部分人的需要[12]。

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，接收器的接受效率提高了。19998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器[13]，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退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，大大扩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，但是可以概括为以下两种：一种是光端追从方式，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[14]。

1.5 研究内容

（1）课题预计达到的目标

通过对市面上一经出现的相关同类产品以及国内外的各种专利进行研究与分析，从使用的实用性，可行性，简易性出发，以减少制造成本，增加可利用性，满足后续设计研发和创新的目的，设计一个基于单片机控制的光伏发电追日系统，能够通过电机的驱动、各部分传动机构的传输以及单片机技术的控制，实现由单片机控制的太阳能电池板自动旋转与俯仰，以达到提高光能利用率的功能。与此同时，通过本次设计对自动追日系统有一定的了解，清晰了自动追日系统结构设计全过程及工作特点，运用所学知识解决设计中问题，达到综合训练的目的，提高独立工作能力，巩固所学知识，并有所进步，增强机械创新设计的能力。

跟踪器实现自动跟踪的原理如图1-1所示，当太阳光线发生偏移的时候，太阳能电池板产生电压，经过A/D转换，将信号传递给单片机，单片机通过计算输出控制信号驱动步进电机1带动轴1运动，并通过齿轮传递给轴2使得转动架与太阳能电池板转动，同时控制信号驱动步进电机2带动轴3使得电池板做俯仰运动，从而实现太阳能电池板角度的自动控制。

图1-1智能追日系统控制结构框图

（2）电机类型

电动机按用途可划分为驱动用电动机和控制用电动机。

驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

控制用电动机可划分为步进电动机和伺服电动机。

（3）传动机构

机械传动机构，可以将动力所提供的运动的方式、方向或速度加以改变，被人们有目的地加以利用。我们主要用的传动机构有齿轮传动、带传动、链传动以及滚珠丝杠副传动等。

（4）控制系统

电气控制方面主要分为PLC控制和单片机控制。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。

1.6研究方案

（1）通过资料查阅与分析，了解技术的国内外现状和发展趋势（对国内外技术及现有产品进行对比分析）；

（2）分析设计要求，比较几种可行的传动方案性能；

（3）按所需要求，对智能追日系统进行整体规划（包括智能追日系统的传动方式、模块化设计等）；

（4）确定各个机构的类型并进行具体设计（包括零件尺寸设计、零件材料选择）；

（5）制定机械结构的加工工艺路线；

（6）完成电气控制部分设计（包括供电方式、控制顺序、单片机程序及接线图）；

（7）绘制图纸；

（8）完成设计说明书。

2.系统机械部分设计

2.1 机械部分工作原理

图2-1工作原理图

机械部分工作原理：

工作时，步进电机1通过减速器带动Z向主轴旋转实现太阳能电池板的水平旋转，步进电机2通过齿轮传动带动Y向主轴旋转实现太阳能电池板的俯仰。

2.2 转矩计算

由UG软件测得，支架的体积为2749253.629867941 mm^3，又45号钢密度为7.85g/cm3，则质量为21.528415444 kg，太阳能电池板的质量为20Kg。

当太阳刚升起或落下是太阳能电池板处于最低处，力矩最大，受力图如图所示：将太阳能电池板简化成一质点，则电池板与支架的重力N

。

G420

追日投资建设项目全成本分析测估算与经济评价系统

追日投资建设项目全成本分析测估算与经济评 价系统 Revised at 2 pm on December 25, 2020.

追日投资(建设)项目全成本分析测(估)算与 经济评价系统 使 用 手 册 （版） 追日软件 网址： 电子邮箱： 2014年1月12日 本手册如有更改，恕不另行通知。

目录

第一部分总概述 1 软件特点和运行环境 软件特点 可实现投资（建设）项目成本费用（投资）、销售收入、租赁收入、自营收入、非营业收入、投资计划（含分期投资计划、投资分类计划）、资金筹措计划、财务分析（销售收入与经营税金及附加表、租赁收入与经营税金及附加表、自营收入与经营税金及附加表、还款付息表、损益表、现金流量表、资本来源与应用表、资产负债表、投资分类损益表）、非土地拍卖和土地拍卖多方案经济分析、临界点分析（含盈亏平衡分析）、敏感性分析、概率分析快速电算化，并可撰写项目可行性研究报告、项目建议书和商业计划书，为房地产开发或固定资产投资企业（单位）的项目投资决策，项目实施过程中成本核算、成本控制和项目竣工后的财务决算提供依据，是土地拍卖招投标报价的好助手。 ◆软件不仅适用于房地产投资项目，也可适用于除房地产项目外的其它投资项目。 ◆根据输入的有关的基础数据自动计算出总造价、直接费、间接费、单项工程造价 （费用）和平方造价及各单项工程造价（费用）占总投资的比例，以及计算销售收入、租赁收入、自营收入、非营业收入、投资计划、资金筹措计划、财务分析数据、非土地拍卖、土地拍卖多方案的经济分析、临界点分析（含盈亏平衡分 析）、敏感性分析、概率分析数据，自动生成绝大部分的报表。 ◆可将当前工程项目保存成模板（可以根据各种类型、不同城市的房地产开发项目 和其它项目的具体情况生成不同的项目模板），以便以后生成新项目之用。

基于PLC的太阳能追日系统设计

基于PLC的太阳能追日系统设计 摘要：设计一种两级跟踪式太阳能追日系统。针对光电跟踪比较式控制方式与 天文算法在实际应用中，所存在的问题进行分析，在分析基础上，提出一种综合 以上两种方法的太阳能追日系统。对以上三种追日系统进行比较分析，表明设计 的两级跟踪式太阳能追日系统的能够较好的提高光伏阵列的发电效率。 关键词：追日系统；太阳能；天文追踪；光电探测；PLC 引言 随着光伏产业的发展，硅晶电池及聚光太阳能电池等技术在世界范围内得到 了广泛的应用，成本和转换效率问题一直是研究的重点。随着目前市面上高性能 电池种类的不断增加，从以往的多晶、单晶电池，到目前的PERC电池、N型硅 电池、双面电池和聚光电池，在这些电池中，双面电池是一种被市场认可的高转 换效率的产品[1]，由于两面均可以发电，不同安装位置，其背光面受光不一样， 这使得光伏阵列容易发生失配现象，使得发电效率降低，对此问题，解决的方法 之一是增加追日系统，追日系统的作用在于使光伏阵列始终朝向太阳的方向，一 方面使受光量增加，一方面使背面受光接近一致，降低失配现象。 目前，根据跟踪系统的轴数，追日系统可分为单轴和双轴[2]，但无论是单轴还是双轴的追日系统可分为基于单片机的太阳能电池板自动追日系统[3]、基于DSP的太阳能自动跟踪系统[4]、基于AVR的太阳能自动追日系统[5]等多种类型。 这种追日系统依赖于传感器检测光强来调整位置，但是当多云天气或透镜上覆盖 物等情况时，此时会影响传感器的探测，易使追日系统失灵。另外一方面，使用 天文算法来对太阳轨迹进行跟踪[6]，缺少灵活度，当有阴影遮挡时，光伏阵列主 要光强来源于环境散射光，与具体的光伏阵列安装环境有关，此时最佳的朝向， 可能不是朝向太阳的位置，追日系统无法实时做出调整。对此，我们设计了基于PLC的光电探测与天文算法的两级跟踪式太阳能追日系统，采用了西门子PLC大 大提高了系统的使用寿命以及稳定性，并且采用光电探测与天文算法的两级跟踪，提高了系统的灵敏度。 天文算法跟踪就是通过计算，获得太阳运动轨迹的数据从而使光伏阵列根据 这些数据进行转动。我们通过读取实时时钟从而得到当地时间信息，并输入当地 的地理位置，就可以通过下面一系列公式获得当地任意时刻太阳的高度角和方位角，使其与光伏阵列水平和垂直上安装的两个增量式编码器所反馈的阵列的方位 角和高度角进行比较，从而使阵列能够伴随太阳的运动进行转动。当到了一天的 傍晚时，光伏阵列回到基准位置，从而消除计算的累计误差。 太阳的高度角α：指太阳光线与当地水平面的夹角，值是在0°~90°之间变化。计算太阳高度角的公式为[7]： (1.1) 光电探测跟踪基本原理是基于光敏元件来对光伏阵列的方位角与高度角进行 调整。利用光敏元件来检测太阳光照能量，随着时间的变化，太阳的位置也会随 之变化，不同位置的光敏元件所接受到的能量就会不同，通过对光敏元件数据的 收集，通过放大等处理判断出太阳的偏差度，通过改变太阳的高度角和方位角， 使太阳的偏差度回归到阈值以下。光电跟踪传感器由放置在太阳能电池板四个角 落的光电探测器构成，可分为隔板式、金字塔式、光筒式[8]。光电二级管、光敏

光伏发电系统方案专业设计书

光伏发电工程 项 目 方 案 设 计 书

目录 一、概述 (4) 1.1项目概况 (4) 1.2编制依据 (4) 二、建设地址资源简述 (4) 2.1日照资源 (4) 2.2接入系统条件 (5) 三、总体方案设计 (6) 3.1光伏工艺部分 (6) 3.2太阳电池组件选型 (6) 3.3光伏阵列设计 (11) 3.4系统效率分析 (14) 四、电气部分 (15) 4.1概述 (15) 4.2系统方案设计选型 (15) 4.3电气主接线 (18) 4.4主要设备选型 (18) 4.5防雷及接地 (27) 4.6电气设备布置 (27) 4.7电缆敷设及电缆防火 (28) 五、工程案例........................................................................................... 错误!未定义书签。 六、系统配置以及报价 .......................................................................... 错误!未定义书签。

一、概述 1.1 项目概况 1)建设规模：光伏系统用来供给小区道路亮化用电及楼宇亮化用电。该系统设计使用最大负荷50KVA，为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射不足情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源，提高系统的稳定性能。为减少系统因直流端电流过大造成的线路损耗，系统采用220V直流接入逆变输出三相380V/220V交流。针对固定式安装电池板，采用最佳倾角进行安装，石家庄地区最佳角度为46度（朝向正南），控制柜、逆变器及蓄电池储能系统均须安放于在室内。 1.2 编制依据 本初步设计说明书主要根据下列文件和资料进行编制的： 1)GB50054《低压配电设计规范》； 2)GB50057《建筑物防雷设计规范》； 3)GB31／T316—2004《城市环境照明规范》； 4)GBJl33—90《民用建筑照明设计标准》； 5)JGG／T16—921《民用建筑电气设计规范》； 6)GBJ１6—87《建筑设计防火规范》； 7)《中华人民共和国可再生能源法》； 8)国家发展改革委《可再生能源发电有关管理规定》； 二、建设地址资源简述 2.1日照资源 我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在917～2333kWh/㎡年之间。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2000 小时。 我国的太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区： 一类地区: 全年日照时数达到3200～3300小时的地区，主要包括青藏高原、甘肃省北部、宁夏北部和新疆南部等地。 二类地区: 全年日照时数达到3000～3200小时的地区，主要包括河北省西北部、

独立光伏发电系统设计

独立光伏发电系统设计 目录 1引言 (1) 2 独立光伏发电系统工作原理 (1) 3 独立光伏发电系统的设计 (2) 3.1 系统容量的设计 (2) 3.2 太阳能电池组件及方阵的设计 (3) 3.2.1 光伏组件方阵设计需要考虑的问题 (3) 3.2.2 太阳能电池组件（方阵）的方位角与倾斜角 (4) 3.2.3 一般设计方法 (4) 3.3 直流接线箱的选型 (5) 3.4 光伏控制器的选型 (7) 3.6 光伏逆变器的选型 (8) 结论 (9)

独立光伏发电系统设计 摘要 太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，发展太阳能光伏发电系统也具有很高的可行性，首先能缓解我国目前的能源问题以及日益严重的环境问题，还能解决边远地区居民用电难，成本高的问题。本论文将从小型独立系统的发电原理，系统设计原理，及其本身具有的优势结合其受众群体的所需考虑的各方面因素来设计适合家庭使用的小型系统。通过理论与实际市场调查相结合的方法设计适合全国各地人民使用的优惠且实用的系统。 关键词：小型；独立光伏发电；系统；优惠实用 1引言 当下，许多国家已把发展可再生能源作为未来实现可持续发展的重要方式，而中国也将以太阳能为代表的可再生能源作为未来低碳经济的重要组成部分。近年来，国家财政对太阳能产业的补贴力度逐年增强。独立光伏发电系统是指未与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统，其输出功率提供给本地负载(交流负载或直流负载)的发电系统。其主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所，如为公共电网难以覆盖的边远偏僻农村、海岛和牧区提供照明、看电视、听广播等基本生活用电，也可为通信中继站、气象站和边防哨所等特殊处所提供电源。 2 独立光伏发电系统工作原理 通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统。其主要结构由太阳能电池组件（或方阵）、蓄电池（组）、光伏控制器、逆变器（在有需要输出交流电的情况下使用）以及一些测试、监控、防护等附属设施构成。 太阳能电池方阵吸收太阳光并将其转化成电能后，在防反充二极管的控制下为蓄电池组充电。直流或交流负载通过开关与控制器连接。控制器负责保护蓄电池，防止出现过充或过放电状态，即在蓄电池达到一定的放电深度时，控制器将自动切断负载，当蓄电池达到过充电状态时，控制器将自动切断充电电路。有的控制器能够显示独立光伏发电系统的充放电状态，并能贮存必要的数据，甚至还具有遥测、遥信和遥控的功能。在交流光伏发电系统中，DC-AC逆变器将蓄电池组提供的直流电变成能满足交流负载需要的交流电。

光伏发电中的追日系统

目录 1设计任务和要求 (1) 2设计应用背景 (1) 2.1能源现状及发展 (1) 2.2提高太阳能的利用率 (1) 2.3跟踪技术国内外现状 (1) 2.4目前跟踪太阳的方式 (2) 3难点分析 (2) 4实施方案 (2) 4.1整体跟踪设计 (2) 4.1.1系统组成 (3) 4.1.2系统总体流程 (4) 4.1.3光电跟踪的原理分析 (4) 4.1.4光电跟踪的具体实施方法 (5) 4.2检测电路的传感器选择 (6) 4.3优缺点分析以及成本 (7) 5收获与体会 (8) 参考文献 (9)

光伏发电中的追日系统 1设计任务和要求 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。 2设计应用背景 2.1能源现状及发展 随着人类无止境的开发地球能源，人类所面临的资源枯竭危机不断加深，加上地球生态环境的不断恶化，进入新世纪以来，人类已经遭遇了前所未有的生存危机。人类只有一个地球，其生态系统是不可能再造的。早在17世纪初，人类就已经意识到这一问题，并在新能源探索上不断做出努力，特别是太阳能利用领域取得辉煌成就。 目前光伏发电居世界各国前列的是日本、德国和美国。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。 太阳能是一种可再生能源，它具有广泛性、安全性、巨大性和长久性，且不受任何人的控制与垄断，是无私、免费、公平地给予人类的。在常规能源供给紧张和环保压力不断增大的背景下，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，使太阳能的应用领域不拓展，已渗透到我们生活的每一个角落。 2.2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[1]，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[2]，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[3]: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。 2.3跟踪技术国内外现状 国内现状： (1)1994年德国北部，采取了单轴太阳能跟踪装置的太阳能厨房开始应用

光伏发电设计方案

1概述 1.1设计依据 1.1.2设计范围 本工程光伏并网发电系统，一期工程规模10MW，本工程设计范围为（1）新建110KV升压站一座 （2）相关电器计算分析，提出有关电器设备参数要求 （3）相关系统继电保护、通信及调度自动化设计 2.电力系统概述 3..1.电气主接线 本期工程建设容量为20MWp，本期光伏电站接入110KV系统，光伏电站设110KV、35KV集电线路回，经一台升压变电站接入电站内110KV变电站，SVG容量为10Mvar 3.1.3.1 110KV升压站主接线设计 本期110KV升压站设计采用1台20MWa/110KV升压变压器，1回110KV出线。 3.1.3.2 光伏方阵接线设计 1概述；1.1设计依据；1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等：；1)《变电所总布置设计技术规程》（DL/T205；2)《35kV-110kV无人值班变电

所设计规程；3)《3kV～110kV高压配电装置设计规范》(；4)《35-110KV 变电站设计规范》(GB20；5)《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14； 6)《电力装置的继电保护和自动装置设计 1 概述 1.1设计依据 1.1.11遵循的主要设计规范、规程、规定等： 1)《变电所总布置设计技术规程》（DL/T2056-1996）； 2)《35kV-110kV无人值班变电所设计规程》（DL/T5103-1999）； 3)《3kV～110kV高压配电装置设计规范》(GB20060-92)； 4)《35-110KV变电站设计规范》(GB20059-92)； 5)《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14285-93）； 6)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB20062-92）； 7)《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》； 8)《微机线路保护装置通用技术规程》(GB/T15145-94)； 9)《电测量仪表装置设计规程》(DJ9-87)； 10) 其它相关的国家规程、规范及法律法规。

太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计

太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计 【摘要】：随着石油、煤炭和天然气等化石能源的不断减少,可再生能源的重要性不断增加,其开发利用备受人们关注。研究和实践表明,太阳直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,不污染环境,是理想的替代能源,世界各国都在积极开发利用太阳能,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而太阳能不易收集、能量密度低、随着季节、天气和昼夜等变化而变化,使太阳能发电效率低下成为制约太阳能利用的一个重要因素,因此高效率的利用太阳能是太阳能发电的关键问题。目前,太阳能电池板阵列大多是固定安装的,不能时刻保证太阳光到电池板阵列的垂直照射,发电效率低。本文采用地平坐标系下的太阳跟踪系统,运用太阳运动轨迹跟踪和光强传感器相结合的方法。由光强传感器的检测结果来判断天气的状况,从而控制跟踪的启停,选用天文公式计算太阳的运行轨迹确定太阳的方位,通过单片机MSP430f149输出控制信号,控制云台带动太阳能电池板运动,实现太阳光到电池板的垂直入射,从而提高太阳光照辐射量,达到提高光伏系统发电效率,节约能源的目的,并将跟踪时间划分了几个不同的时间区间,每个区间内的跟踪间歇时间间隔不同,使系统获得了更多的太阳辐射能量,并提高跟踪精度。调试结果证明,该系统易于实现,运行平稳,可应用在大型光伏电站项目中。【关键词】：光伏发电自动跟踪太阳运动轨迹光强检测 【学位授予单位】：山西大学

【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：TM615;TK513.4 【目录】：中文摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-171.1课题研究的背景111.2课题研究的意义11-121.3国内外太阳能开发利用现状12-141.3.1国内太阳能开发利用现状12-131.3.2国外太阳能开发利用现状13-141.4太阳跟踪系统的国内外研究现状14-151.4.1太阳跟踪系统的国内研究现状14-151.4.2太阳跟踪系统的国外研究现状151.5课题研究的主要内容15-161.6本章小结16-17第二章跟踪控制系统研究及方案设计17-252.1跟踪方法原理简介172.2跟踪系统简介17-182.3太阳跟踪方案的选择18-242.3.1太阳运动轨迹模型18-192.3.2太阳运动轨迹计算19-232.3.3日照时间23-242.4本章小结24-25第三章系统的硬件设计25-413.1系统组成253.2设备选型25-333.2.1微控制器选型25-273.2.2光敏元件选型27-293.2.3太阳能电池板29-303.2.4蓄电池303.2.5充电控制器30-313.2.6执行机构31-323.2.7设备连接32-333.3跟踪控制器电路设计33-403.3.1晶振电路333.3.2复位电路33-343.3.3电源电路343.3.4485通信接口设计34-363.3.5外部时钟电路36-393.3.6光强检测电路39-403.4本章小结40-41第四章软件设计41-454.1自动跟踪主程序设计41-424.2间隔模式程序设计42-434.3IAR软件使用说明43-444.4本章小结44-45第五章结论和展

分布式光伏发电系统设计方案(专业)

某学校 512K分布式光伏发电系统设计方案2013年10月10日 项目编号：XXX

目录 1工程概述 (3) 1.1工程名称 (3) 1.2 地理简介 (3) 1.3 气象资料 (3) 2太阳能并网发电系统介绍 (4) 2.1 太阳能并网发电系统工作原理 (4) 2.2 主要组成设备介绍 (4) 3方案设计 (5) 3.1 设计依据 (5) 3.2 设计原则 (5) 3.3 系统选型设计 (6) 3.4 主要设备的选型说明 (6) 3.4.1电池组件 (6)

3.4.2 组件结构图 (7) 3.4.3 并网逆变器 (8) 3.4.4 并网逆变器规格 (9) 4发电量估算 (10) 5系统的社会效益 (10) 5.1社会效益(25年) (10) 6设备材料清单及造价一览表（此报价含税不含物流费用） (11) 7工程业绩表及典型工程 (11) 8合利欧斯优势 (16) 8.1 与保利协鑫（GCL）的合作 (16) 8.2 与河北**的的合作 (17) 1工程概述 1.1工程名称 河南**外国语学校512kW户用分布式光伏发电项目。

1.2 地理简介 郑州位于东经112°42'-114°13' ，北纬34°16'-34°58'，东西宽166公里，南北长75公里，总面积约为7446.2平方公里，其中市区面积约1010．3平方公里，山地面积约2377平方公里，水面面积约11.4平方公里。郑州市属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雨。郑州市冬季最长，夏季次之，春季较短。统计资料表明郑州市的平原和丘陵地区春季开始的时间大致在3月27日，终止于5月20日，历时55天；夏季开始于5月21日，终止于9月7日，历时110天；秋季开始于9月8日，终止于11月9日，历时63天；11月10日至次年的3月26日为冬季，长达137天。处于西部浅山丘陵区的荥阳、巩义、新密和登封四市，年平均气温在14～14.3℃之间。郑州年平均降雨量640.9毫米，无霜期220天，全年日照时间约2400小时。 1.3 气象资料 气象资料以NASA数据库中郑州气象数据为参考。 表1 气象资料表

10MW光伏电站设计方案

10MW光伏电站设计方案 10兆瓦的太阳能并网发电系统，推荐采用分块发电、集中并网方案，将系统分成10个1兆瓦的光伏并网发电单元，分别经过0.4KV/35KV变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入35KV中压交流电网进行并网发电的方案。 本系统按照10个1兆瓦的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1兆瓦发电单元采用4台250KW并网逆变器的方案。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4KV/35KV变压配电装置。 (一)太阳能电池阵列设计 1、太阳能光伏组件选型 (1)单晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比较 单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，商业化电池的转换效率在15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本较高，每瓦售价约36-40元。 多晶硅太阳能光伏组件生产效率高，转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%-15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，每瓦售价约34-36元。 两种组件使用寿命均能达到25年，其功率衰减均小于15%。 (2)根据性价比本方案推荐采用165WP太阳能光伏组件。 2、并网光伏系统效率计算 并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三部分组成。 (1)光伏阵列效率η1：光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下，实际的直流输出功率与

标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，取效率85%计算。 (2)逆变器转换效率η2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。 (3)交流并网效率η3：从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。 (4)系统总效率为：η总=η1×η2×η3=85%×95%×95%=77% 3、倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 从气象站得到的资料，均为水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面的辐射量才能进行发电量的计算。 对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为： Rβ=S×[sin(α+β)/sinα]+D 式中： Rβ--倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量 S--水平面上太阳直接辐射量 D--散射辐射量 α--中午时分的太阳高度角 β--光伏阵列倾角 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见下表：

“太阳能跟踪系统追日装置”的设计与实现

“太阳能跟踪系统追日装置”的设计与实现 摘要： 本追日装置是由STC51单片机、光敏三极管和云台等组成闭环控制系统，主要组成模块有主控模块、光能检测模块和云台控制模块。在日照环境下，通过光能检测模块比较各方位日照强度，控制云台转动，使光能检测模块正对光源，实现追日功能。本装置具有高效、简易的特点，能应用于太阳能领域，以提高太阳能的转换效率。 关键词：单片机，感光模块，云台控制 The design and implementation of“Solar Tracking System” Zhang zhe Wen yi Yu hai (Science and Technology Innovation Center of Electrician and Electron, HuaZhong University of Science and Technology, WuHan 430074) Abstract： The Silversun device was made from STC51 MCU, PTZ composed of photosensitive transistor, and closed-loop control system.The main component modules are main control module, light detection module and PTZ control module. Meanwhile ,through light detection module to compare sunshine intensity and control PTZ rotation, it can devote to the device being in line to the light ,which reaches the eternal function. This device has high efficiency, simple features, which can be applied to solar energy, to enhance solar energy conversion efficiency. Key Words：Microcontroller Unit, hotosensitive module, PTZ 一、总体方案设计与论证 1.方案的设计与选择 方案一：设计一个二维电机转动装置，通过单片机来控制两个电机的转动，以实现对任意方向的跟踪。单片机通过记忆或者计算任何时刻的太阳的位置，然后控制电机转动对准太阳直射方向。单片机利用时钟提供的日期和时间，计算出太阳的预期位置，与编码器提供的当前位置比较，输出控制信号。驱动装置根据单片机提供的信号转动，同时通过编码器将运行速度或位置增量反馈到单片机，形成闭环控制系统。由于当前位置是由增量式计算得到的，若当前位置的计算出

光伏发电智能追日系统的设计

摘要 人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限，普遍存在，利用清洁，使用经济等优点。但是太阳能又存在着低密度，间歇性，空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一些列太阳能设备对太阳能的利用率不高。光伏发电智能追日系统解决了太阳能利用率不高的问题。本文对追日系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分的设计。 第一，机械部分设计： 机械结构主要包括底座，主轴，齿轮等，当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1通过减速器带动Z向主轴转动，实现水平方向跟踪，同时控制信号驱动步进电机2带动齿轮1，齿轮1带动齿轮2和Y向主轴转动，从而使太阳能电池板实现垂直方向转动，通过步进电机1，步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。 第二，控制部分设计： 主要包括信号转换电路，单片机系统和电机驱动电路等。系统采用电压检测模式实现对太阳的跟踪。将太阳能电池板用两块遮光板隔开，当太阳能电池板接受的光强度不同时，输出电压不同，通过比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。 关键词:太阳能,跟踪,单片机,步进电机

Abstract The humanity is facing fossil fuel depletion and so on petroleum and coal threaten seriouslies, the solar energy takes one kind of new energy to have the reserves infinite, the universal existence, the use is clean, merits and so on use economy, but the solar energy has the low density, the intermittence, the spatial distribution changes unceasingly the shortcoming, this causes the present some row solar energy equipment not to be high to the solar energy use factor. The light bent down the electricity generation intelligence to pursue the date system to solve the solar energy use factor not high problem. This article to pursued the date system to carry on the machine design and the automatic tracking loop control section design. First, the mechanical part of the design : Mechanical structure including a base , spindle, gear , etc., when the sun's rays to deviate from the control part to issue control signals to drive stepper motor driven by reducer Z to spindle rotation, the horizontal direction tracking , while controlling the signal to drive stepper motor a driven gear , the gear a drive gear 2 and Y rotation to the spindle , so that the solar panels perpendicular to the direction of rotation by a stepper motor , stepper motor work together to achieve the tracking of the sun . Second , the control part of the design : Including the signal conversion circuit , microcontroller and motor driver circuit . The system uses a voltage detection mode to achieve the tracking of the sun . Solar panels will be separated by a two shade when the light intensity is not accepted by the solar panels at the same time , the output voltage signal is sent to the microcontroller through the comparison circuit drive a stepper motor , solar panels to the sun tracking. Keywords: solar energy, tracking , microcontroller, stepper motor

光伏发电系统_毕业设计

1. 引言 日常生活和社会生产都离不开能源。人们通过直接或间接利用某些自然资源得到能，因而，把具有某种形式能量资源以及由它加工或转换得到的产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者通常又把可再生的自然资源称为新能源，其围包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。 值得注意，几乎所有的自然资源，从广义的角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受的太阳能都是各种自然资源的源泉。矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成的，它的形成源自远古的太阳能。[9]水的蒸发和凝结，风、雨、冰、雪等自然现象的动力也是靠太阳，因而水能、风能归根到底都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能取得的。由于太阳和月球对地球水的吸水作用产生潮汐能。 世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球截取的太阳能辐射能通量为1.7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间；47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间；约23%是水蒸发、凝结的动力，风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接受的太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相当于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。 太阳的能量是如此巨大，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能的通量密度较低，大气层外为1353W/m2.太通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响，因而，太阳能对地球又呈现间歇性质，时高时低，时有时无。太阳能须加有储热装置，这些都使太阳能利用系统的初期投资变得昂贵。综上所述，太阳能利用具有以下明显的特点：（1）总能量很大，但太阳能通量密度较低； （2）是可再生的能源，但又具有间歇性； （3）无污染的清洁能源； （4）太阳能本身是免费的，有效利用它的初期投资较高； （5）太阳能热利用较容易实现热能能级的合理匹配，从而做到热尽使用。

太阳能逐日系统简介

太阳能逐日系统 原理及分类 太阳能跟踪系统是光热和光伏发电过程中，最优化太阳光使用，达到提高光电转换效率的机械及电控单元系统，包括：电机（直流、步进、伺服、行星减速电机、推杆电机等）、涡轮蜗杆、传感器系统等等。 在太阳能光伏应用方面：保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，采用太阳能跟踪系统能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。 目前使用广泛的有四种太阳光伏自动跟踪系统，包括水平单轴跟踪、双立柱斜单轴跟踪、垂直单轴跟踪和双轴跟踪，其中水平单轴跟踪和倾斜单轴跟踪、垂直单轴跟踪只有一个旋转自由度，双轴跟踪具有两个旋转自由度。三种跟踪系统采用的跟踪控制策略为主动式跟踪控制策略，通过计算得出太阳在天空中的方位，并控制光伏阵列朝向。这种主动式光伏自动跟踪系统能够较好的适用于多霜雪、多沙尘的环境中，在无人值守的光伏电站中也能够可靠工作。从跟踪是否连续的角度看，所研制的光伏自动跟踪系统采用了步进跟踪方式，与连续跟踪方式相比，步进跟踪方式能够大大的降低跟踪系统自身能耗。 一个设计合理的光伏跟踪系统可以将整个系统提高40%的效率，而本身电机的耗电一年只有20kwh，并且成本低廉，安装方便。 传感器安装在太阳电池方阵上,与其同步运行。光线方向一旦发生细微改变,则传感器失衡,系统输出信号产生偏差,当偏差达到一定幅度时,传感器输出相应信号,执行机构开始进行纠偏,使光电传感器重新达到平衡—即由传感器输出信号控制的太阳电池方阵平面与光线成角时停止转动,完成一次调整周期。如此不断调整,时刻沿着太阳的运行轨迹追随太阳,构成一个闭路反馈系统,实现自动跟踪。系统不需设定基准位置,传感器永不迷失方向。系统设有防杂光干扰及夜间跟踪电路,并附有手动控制开关,以方便调试。 由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前世界上通用的太阳能跟踪系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，都要靠计算该固定地点每一时刻的太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新计算参数、设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。

PLC的光伏发电逐日系统模板

基于PLC的光伏发电逐日系统 第一章绪论 1.1发展太阳能的意义 掌控能源是一个国家立足振兴的资本，能源相较于国家社会，好比神经系统对于人类本身一般重要。远古时期，人类掌控了火的简单运用，自此人类得以发展起来，而食用熟食更是进一步促进了大脑的发展。远古人类运用火，不仅仅保护自己，使自己的生存条件得到保障，安全性能大大提高，而且运用火的过程，还使用火作为武器，使文明与种族得以延续，且促使自身得到发展。 蒸汽机的使用与改良，改变了人类社会的秩序。小作坊被大工厂代替，生产效率与载物能力的巨大提升，远洋航行随时可以进行。但煤炭的大量燃烧造成环境的污染与破坏，并会引发各种呼吸性的疾病。 接下来便是内燃机的使用，然而石油作为重要的化工原料，与我们衣食相关，在我们生活的哪一方面都是不可或缺的。 这些能源的开发利用给人类社会带来了巨大的经济效益与社会繁荣，然而把煤炭石油作为燃料燃烧来提供动力却是一种巨大的浪费，这是因为它们本可以具有更大工业价值。但由于技术成本等原因不能够达到要求，因而不得已以如此低下的能源运用率使用它们，但这是不可避免地过程，故不充分且不洁净的使用这些化石燃料，也为人类社会带来了巨大的隐患，如全球变暖，酸雨雾霾等一系列污染问题。由能源问题而引起的战争冲突更是比比皆是。 环境的污染与生态的破坏严重威胁着人类的生存和发展。使用清洁能源来代替化石燃料迫在眉睫。 在环境污染与再生方面，风能、太阳能等能源因他们清洁无污染，相对与化石能源和核能具有巨大的优势，而被人们越来越广泛的应用到工业生产、生活娱乐等领域。然而这些清洁能源会因时间、季节以及气候等因素的改变而变化，因而他们是不连续的，但是人类社会对于能源的需求确是持续不断的且在平稳增长的。因此，解决可再生能源不连续的一种有效途径便是多种能源运用相结合的方式。这同时也是减少环境污染问题，缓解能源危机的好办法。 相比其他清洁能源如潮汐、风电、核能等，太阳能以其特有的优势而被人们所重视。丰富的太阳辐射能取之不尽用之不竭的。且其无污染、无噪声、不消耗燃料、不排放温室气体和有害气体的优良特性，最能体现可持续发展的绿色理念，因而极具应用价值。 1.2太阳能资源丰富 太阳能是太阳系最普遍的能源。地球上的绝大多数能源，究其本质上，都是来源于太阳能，不管是风能还是海洋温差能。因而说，是太阳的能量得以形成如地球般繁荣富丽的璀璨生命文明。 - 1 -

分布式光伏发电系统设计方案

分布式光伏发电系统 设 计 方 案 编制人： 审核人： 批准人： 20 年月

目录 1 工程概述 (3) 1.1 工程名称 (3) 1.2 地理简介 (3) 1.3 气象资料 (3) 2 太阳能并网发电系统介绍 (4) 2.1 太阳能并网发电系统工作原理 (4) 2.2 主要组成设备介绍 (4) 3 方案设计 (5) 3.1 设计依据 (5) 3.2 设计原则 (5) 3.3 系统选型设计 (6) 3.4 主要设备的选型说明 (6) 4 发电量估算 (11) 5 系统的经济和社会效益 (11) 5.1 经济效益 (11) 6 设备材料清单 (12) 7 工程业绩表及典型工程照片 (12) 8 英利介绍............................................................................................... 错误!未定义书签。 9 附图1 .................................................................................................... 错误!未定义书签。

1 工程概述 1.1 工程名称 河北省分布式光伏发电项目。 1.2 地理简介 项目地点位于河北省保定市，保定市地处太行山东麓，冀中平原西部。北纬38°10′-40°00′，东经113°40′-116°20′之间。北邻北京市和张家口市，东接廊坊市和沧州市，南与石家庄市和衡水市相连，西部与山西省接壤。保定年平均气温12℃，年降水量550毫米，属于温带季风性气候。这里四季分明，冬季寒冷有雪，夏季炎热干燥，春季多风沙，来此旅游一般以夏秋季为宜。 1.3 气象资料 气象资料以NASA数据库中保定市气象数据为参考。 表1 气象资料表

光伏发电逐日跟踪控制系统设计

光伏发电逐日跟踪控制系统设计 李燕斌，谭 阳，王海泉，陈金环 (中原工学院电子信息学院，郑州 450007) 摘要：为了提高光伏发电的转换效率，采用视日运动轨迹跟踪与光电跟踪相结合的跟踪方法，基于TMS320F2812为控制核心设计了光伏发电逐日跟踪控制系统。与以往不同的是，对视日运动轨迹跟踪在跟踪控制策略上作了优化，即系统通过天文公式计算并调整电池板到此时后15分钟时刻的太阳位置，等待15分钟再启动光电跟踪校正由计算产生的太阳位置误差，再等待15分钟，完成一次跟踪。实验表明，该系统跟踪精度高、功耗低、稳定性强。 关键词：光伏发电 逐日跟踪 DSP 太阳能电池板 中图分类号:TP29；TM615 文献标识码:A 1引言 光伏发电作为太阳能利用的主要方式之一，由于其受太阳光照间隙性、强度和方向不确定性影响，光电转换效率低，且成本比较高。虽具有清洁环保、储量巨大、可再生等优势，但仍然未被广泛推广运用。为此，人们在研究提高光电转换效率时，采用太阳跟踪技术，设计光伏发电跟踪控制系统，不仅可以提高转换效率，还有效地降低了成本。 2跟踪控制方法的优化 目前，光伏发电跟踪控制系统采取的跟踪方法主要有：光电跟踪与视日运动轨迹跟踪。这两种跟踪方法都存在各自的优缺点。为了提高跟踪精度，人们更多选择了光电跟踪与视日运动轨迹跟踪相结合的混合跟踪控制方法[1]。如文献[2]中，根据不同天气情况，在晴天时，采用光电跟踪模式；在阴天时，切换到视日运动轨迹跟踪模式，两种跟踪模式相互切换实现高精度太阳跟踪的目的。又如文献[3]中，采用两级混合跟踪，第一级采用视日运动轨迹跟踪，第二级采用光电跟踪，且在一个调整周期中先后完成这两种跟踪方法。实际上，这种跟踪方法为滞后跟踪（正向跟踪时）或超前跟踪（反向跟踪时）[4]，即电池板法线始终滞后或超前太阳入射光线。虽然这些跟踪方法可以通过缩短跟踪时间间隔来提高太阳辐射利用率，但增加了系统的功耗和电机启动停止频率，从而减少了电机本身的寿命[5]。为此，本文采取一种交错跟踪方法，可以在不增加系统功耗和电机启动停止频率的条件下提高太阳辐射能量利用。 图1为跟踪模型图。假设系统跟踪过程中，太阳在A t 时刻A 处的运行位置和电池板重合，此时控制系统立即启动视日运动轨迹跟踪模式让电机带动电池板旋转到B t 时刻的B 处，再等待跟踪时间间隔T ，太阳运行到C 处。在此过程中，太阳运行必定经过B 处与电池板位置重合。完成一个周期跟踪调整，如此循环，实现全天自动跟踪太阳的目的。电池板法线与太阳入射光线的位置关系为超前、重合、滞后。若跟踪时间间隔h T 5.00≤<（h 为小时），可以把太阳运行近似看成是匀速的，则B 位置为太阳在A t 和C t 的中间时刻位置。该方法产生的跟踪误差只来源于太阳位置计算的精确和电机本身。本文为了精确跟踪太阳位置，在太阳与电池板重合的时候还可以启动光电跟踪。 B 图1 跟踪模型图