单轴太阳能跟踪系统的原理和优势

时间:2024年06月25日 9:30:59 点击次数:234来源:原创

太阳在天空中不断移动,其位置每天都在变化,而且会随着季节变化。调整光伏系统中太阳能电池板的角度以与太阳的当前位置对齐可以显著提高能量输出。单轴太阳能跟踪系统就是为此目的而设计的。这篇博文将介绍单轴太阳能跟踪系统的工作原理和优势,以及你需要了解的其他信息。

单轴太阳能跟踪系统

一、什么是单轴太阳跟踪器?

单轴太阳能跟踪器也称为单轴跟踪系统,是一种绕一个轴旋转以跟踪太阳在天空中的路径的设备。当与太阳能电池板结合使用时,跟踪系统可以使电池板与太阳的轨迹对齐,从而捕获更多阳光并产生更多可再生能源供你使用。这样的旋转大大增加了电池板吸收的阳光量,从而提高了光伏系统的能源产量。

阳光照射太阳能电池板的角度直接影响其能量产量。更直接、垂直的角度可使太阳能电池板将更多的阳光转化为电能。通过不断调整太阳能电池板的方向,单轴跟踪系统可确保始终保持最佳角度,从而比固定电池板产生更高的能量输出。

虽然单轴跟踪器的初始安装和持续维护需要花费成本,但随着时间的推移,增加的能量产量通常可以抵消这些费用。为了获得最佳性能,建议将这些跟踪系统安装在通常温暖干燥的地区的平坦地形上。

二、单轴太阳能追踪系统的工作原理

单轴太阳追踪系统的工作原理涉及机械、电子和软件组件的组合,使太阳能电池板能够跟随太阳在天空中的路径,优化捕获的阳光量,从而增加能量输出。

1、旋转轴

● 方位跟踪 (HSAT):系统会围绕垂直轴旋转,类似于指南针,跟踪太阳在天空中从东向西的运动。
● 高度跟踪 (VSAT):跟踪系统围绕水平的东西轴旋转,调整太阳能电池板的倾斜度以适应全天和不同季节太阳在天空中的高度变化。

2、结构框架

● 风荷载:坚固的框架对于承受风荷载至关重要,特别是在风力较大的地区,因为与固定系统相比,跟踪系统接触风的表面积更大。
● 回溯:一些系统采用回溯算法来防止一排面板被另一排面板遮挡,这在清晨和傍晚尤其有用。

3、驱动机构

● 电机和传动装置:这些组件在大型系统中很常见,可根据需要调整面板的位置。
● 线性执行器:特别用于小型或住宅系统,提供精确的运动。
● 跟踪速度:该机制的速度经过校准,以匹配太阳的运动,约为每小时 15 度,确保平稳连续的跟踪。

4、控制系统

● 传感器:光敏电阻 (LDR) 成本低廉,但在极端温度下性能不佳,而光电二极管更精确,对温度的敏感度更低,使其成为多变气候的最佳选择。
● 天文钟:在更简单或更便宜的系统中,这种时钟可以通过使用预编程的太阳位置数据进行基本的基于时间的跟踪,从而消除对实时太阳位置传感器的需求。

5、软件

● 数据采集:来自传感器或 GPS 的实时数据对于准确跟踪和调整面板位置至关重要。
● 通信协议:系统通常需要强大的通信协议(如 Modbus 或 RS-485),以促进控制器和其他组件之间的有效数据交换。

6、能源供应

● 专用太阳能电池板:通常,小型专用电池板为跟踪系统提供电力。
● 备用电池:在日照不足或电网断电期间,备用电池可以维持跟踪系统的运行,确保持续运行。

单轴太阳能追踪系统旋转示意

三、单轴太阳能追踪系统的 5 大优势

1、增加能量产量

使用单轴跟踪系统,你可以将太阳能产量提高 25% 至 35%。通过跟踪太阳的路径,这些跟踪器可确保你的太阳能电池板全天接收最佳阳光,性能优于地面固定倾斜系统。

2、经济回报

投资太阳能跟踪系统既能保证财务安全,又能获得丰厚的回报。这些系统的投资回收期为 5 至 10 年,可在 20 年或更长时间内产生可观的利润。

3、地点

太阳能追踪器特别适合高纬度地区,因为这些地区全年太阳位置变化剧烈。它们能够适应这些季节性变化,确保无论你身处何地都能最大限度地捕获太阳能。

4、充分利用阳光

利用太阳能跟踪技术充分利用延长的日照时间。通过在清晨和傍晚捕获更多阳光,你可以进一步优化系统性能并最大限度地发挥能源生产潜力。

5、减少空间需求

单轴太阳能跟踪系统可以设计更紧凑的安装布局,因此比固定阵列更有效地利用空间。这种空间效率在土地昂贵或稀缺的地区尤其有益。使用跟踪系统,你可以安装更少的面板来实现与大型固定阵列相同的能量输出,从而最大限度地减少太阳能项目所需的土地,而不会影响发电量。

单轴太阳能跟踪器

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