基本信息
- 項目名稱：
- 實用型全景式太陽能自動跟蹤系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 實現(xiàn)對太陽的實時性全方位高精度智能跟蹤
- 詳細介紹：
- 隨著社會的高度發(fā)展，全球能源危機越來越嚴重。能源專家預測，再過幾十年，全球的煤炭石油資源必將枯竭！伴隨著環(huán)境污染、溫室效應等問題日益嚴重，全世界都已把“低碳經濟”提為日常議程。加之日本地震使人們對核能產生強烈恐懼，太陽能以其獨特的優(yōu)點正成為各國爭相研究發(fā)展的重點對象。對于太陽能電池板的光伏發(fā)電，理論與實踐分析表明：與傳統(tǒng)固定式太陽能接受設備相比，始終與太陽光保持垂直的接受設備的能量利用效率至少可提高37%！基于此，我們團隊通過調查、分析、實驗，創(chuàng)新發(fā)明了一種新型全景式太陽能傳感模塊，將搜集的光強信息通過模數(shù)轉換送入單片機進行處理，由單片機輸出控制信號，經驅動模塊驅動接收板對太陽光進行全方位的跟蹤。作品結構上采用渦輪蝸桿機構，具有良好的自鎖性能，大大提高了抗風雨能力?？刂品矫娌捎瞄]環(huán)控制，實現(xiàn)了較高的對準精度。本作品可廣泛應用于光伏發(fā)電、聚熱式聚光式發(fā)電、天文研究等。從傳感器到整體構架等各方面的設計，我們都融入了團隊的設計理念，實現(xiàn)了作品的高效性、實用性、穩(wěn)定性和經濟性。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計發(fā)明目的：為了有效的解決當前太陽能開發(fā)利用面臨的“接收效率低”這一難題，我們希望設計出一套高效、低成本、實用性強的太陽能跟蹤系統(tǒng)，以迎合國家十二五規(guī)劃中“建設資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會”的要求以及“低碳經濟”的社會理念。我們的理念——讓太陽能造福人類。 基本思路：通過創(chuàng)新設計出一種全新理念的全景式太陽能傳感模塊，將光電信息通過模數(shù)轉換送入單片機進行處理，由單片機輸出控制信號，經驅動電路驅動電機帶動接收板對太陽光進行全方位的跟蹤（像向日葵追蹤太陽一樣）。為節(jié)省工作能耗，設計了智能省電工作方式；為了提升抗風雨性能，在機械傳動方面采用具有良好反向自鎖性能的蝸輪蝸桿機構。 創(chuàng)新點：通過自主創(chuàng)新設計的全景式傳感模塊實現(xiàn)了對太陽的全方位跟蹤，不用考慮地理位置和天氣變化等外界因素所帶來的干擾；而且系統(tǒng)設計了自動糾錯功能，同時結合機械結構上的優(yōu)良方案，使系統(tǒng)更加高效、穩(wěn)定；根據(jù)太陽的運行特點，加入了智能省電工作模式，大大節(jié)省了工作電能的消耗；為增加系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，還加入了角度傳感模塊。因此，這套作品不僅簡單實用，穩(wěn)定性高，而且成本低，節(jié)能性突出。 技術關鍵：光照強度微辨析；運動的三維微控調整；動態(tài)跟蹤自鎖定位 技術指標：跟蹤范圍：全方位；跟蹤角精度：0.05-0.15度;太陽能利用率與非跟蹤系統(tǒng)相比高出30%。
科學性、先進性
- 科學性：隨著有限化石能源的消耗以及人們對核能、水能等具有潛在威脅性能源的聲討，太陽能產業(yè)的發(fā)展深入人心并有著良好的市場前景。 先進性：分析目前國內外各類太陽能跟蹤裝置，基本上存在跟蹤范圍小、精度低、成本高、穩(wěn)定性差等缺點。而與之相比，我們設計的系統(tǒng)主要有以下三個突出優(yōu)勢： 1）范圍廣 使用地區(qū)范圍廣； 使用范圍廣：本系統(tǒng)可以用于光伏發(fā)電，也可用于太陽能集熱式集光式發(fā)電，還可以用于天文科學研究等； 跟蹤范圍廣：本系統(tǒng)為兩軸系統(tǒng)，全方位跟蹤，跟蹤范圍超過太陽出現(xiàn)范圍，完全符合各地區(qū)使用要求。 2）成本低廉 簡練的外圍電路和該類產品必備的減速電機。 3）穩(wěn)定實用 機械結構上蝸輪蝸桿機構的良好自鎖性能，提高了抗風雨能力。閉環(huán)控制證了精度；整套系統(tǒng)結構簡單，易于維護；加入了位置傳感模塊，并有系統(tǒng)出錯自動糾正功能，整個系統(tǒng)便已集中聯(lián)網自動控制。 4）節(jié)能性突出 根據(jù)太陽的運動規(guī)律、時段、天氣、應用場合、精度要求，設計了智能省電模式，減少不必要的電能消耗。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.省“挑戰(zhàn)杯”特等獎; 2.學?！疤魬?zhàn)杯”特等獎; 3.學院“挑戰(zhàn)杯”特等獎;
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 作為專利轉讓
作品可展示的形式
- 實物、產品 模型 圖紙 磁盤 現(xiàn)場演示 圖片 錄像 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 技術特點和優(yōu)勢： 1．范圍廣1）.使用地區(qū)范圍；2）.使用范圍廣；3）.跟蹤范圍廣；2．成本低廉3．穩(wěn)定實用4．節(jié)能性突出 適用范圍：本作品可適用于像太陽能電池板、集熱式發(fā)電、集光式發(fā)電等各種太陽能接收設備。從太陽能發(fā)電站到天文研究都有巨大的使用空間。 推廣前景：中國作為一個太陽能資源相當豐富的國家，在低碳經濟成為日常話題的今天，大力發(fā)展我國的太陽能產業(yè)有著舉足輕重的意義。而國家“十二五規(guī)劃”、《可再生能源法》、《上網電價法》的實施，將大大促進光伏電系統(tǒng)在邊遠地區(qū)的推廣和城市并網發(fā)電，以及超大規(guī)模沙漠電站的應用。 市場分析和經濟效益說明：如今傳統(tǒng)能源即將枯竭，溫室效益日益嚴重的狀況下，發(fā)展新能源毋容置疑，尤其是太陽能備受關注。而本作品可適用于太陽能光伏發(fā)電站、碟式聚熱式聚光式發(fā)電站、發(fā)射站、野外工作站等基礎設施上的應用，我們的自動跟蹤系統(tǒng)具有極其廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，國外對于太陽光線自動跟蹤裝置(或稱為太陽跟蹤器)的研究有。美國加州曾成功研究了ATM兩軸跟蹤器，并在太陽能面板上裝有集中陽光的涅耳透鏡，這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量，使熱收率進一步提高。Joel.H.Goodman研制了活動太陽能方位跟蹤裝置，該裝置通過大直徑回轉臺使太陽能接收器可從東到西跟蹤太陽，這個方位跟蹤器具有大直徑的軌跡，通風窗體是白晝光照鼓膜結構窗體，窗體上面是圓頂結構，成排的太陽能收集器可以從東到西跟蹤太陽，以提高夏季能量的獲取率。2002年2月美國亞利桑那大學推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結構，結構緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應用領域。在德國北部，太陽能廚房投入使用，該廚房也采用了單軸太陽能跟蹤裝置岡。捷克科學院物理研究所則以形狀記憶合金調節(jié)器為基礎，通過日照溫度的變化實現(xiàn)了單軸被動式太陽跟蹤。 2009年2月，首臺太陽能發(fā)電自動跟蹤儀模型亮相安徽蕪湖，該設備通過多個攝像頭定位太陽的位置，實現(xiàn)對太陽的跟蹤。 目前，有保定市科諾偉業(yè)公司研發(fā)的單軸、雙軸跟蹤式太陽能發(fā)電站開始問世，該發(fā)電站的太陽能電池板像向日葵一樣跟蹤太陽，增強了對太陽能輻射的接收，可使發(fā)電效率提高20%--40%。
