Решение солнечной системы слежения. Панель HCPV на условиях ODM. Кронштейн для двухосного слежения

Решение системы слежения за Солнцем HCPV (Newsun PV Technology) NSPV

Высоко концентрирующаяся фотоэлектрическая энергетика (HCPV) - это технология, разработанная для достижения наивысшей эффективности преобразования солнечной энергии в электричество. Она использует оптические системы для концентрации солнечного света в сотни раз на небольшие высокоэффективные многоъярусные солнечные элементы (обычно изготовленные из материалов III - V, таких как GaAs). Критическим компонентом HCPV является ее высокоточная система слежения за Солнцем, которая обеспечивает непрерывное и точное фокусирование солнечного света на крошечные солнечные элементы.

   ?? Почему HCPV требует точного слежения

В отличие от обычных солнечных панелей, системы HCPV используют только прямую нормальную радиацию (DNI). Оптические концентраторы (например, линзы Френеля или параболические зеркала) должны точно фокусировать солнечный свет на небольшие солнечные элементы. Даже небольшое отклонение при слежении (обычно менее 0,5°) может значительно уменьшить мощность выхода, так как неверно направленный свет не попадает на элемент. Это требует от системы слежения высокой точности.

   ?? Типы систем слежения за Солнцем

Системы слежения за Солнцем для HCPV обычно делятся на две категории: с открытым и с замкнутым контуром управления.

Слежение с открытым контуром (пассивное слежение): Этот метод вычисляет положение Солнца на основе астрономических алгоритмов, используя географические координаты трекера (широта, долгота), дату и время. Затем система управления приводит в действие двигатели (например, шаговые двигатели) для соответствующего регулирования угла трекера. Его преимущество заключается в том, что он не зависит от временных погодных изменений, таких как облачность. Однако его точность может быть затронута начальными ошибками установки, механическим износом со временем или незначительными ошибками в вычислительной модели.

Слежение с замкнутым контуром (активное слежение): Этот метод использует датчики для предоставления обратной связи в режиме реального времени для слежения.

Общие датчики включают:

Оптические датчики: Такие как квадрантные фотодиоды или камеры, которые определяют положение Солнца и передают сигналы об ошибке на контроллер.

Обратная связь на основе солнечных элементов: Некоторые системы используют ток короткого замыкания небольшого специального солнечного элемента в качестве опорного сигнала. Система немного изменяет свое положение и измеряет изменение тока, чтобы найти точку максимальной мощности, тем самым корректируя траекторию. Этот метод может компенсировать механические неточности и не требует высокоточной начальной установки.

Гибридное слежение: Многие современные трекеры HCPV комбинируют как стратегии с открытым, так и с замкнутым контуром. Алгоритм с открытым контуром обеспечивает основную позиционирование, в то время как обратная связь с замкнутым контуром предлагает периодические коррекции для большей точности и надежности.

   ?? Основные компоненты и технологии

Типичная система слежения за Солнцем HCPV включает:

Механическая структура: Двухосевой трекер необходим для HCPV, чтобы регулировать как азимут (горизонтальный), так и угол места (вертикальный), точно следуя за движением Солнца по небу в течение дня и года.

Приводные двигатели: Шаговые или сервоприводные двигатели обычно используются из - за их точного управления.

Контроллер: Мозг системы. Он запускает алгоритм слежения (вычисления положения Солнца или обработку сигналов датчиков) и отправляет команды на двигатели. Они часто реализуются на микроконтроллерах или компьютерах с специализированным программным обеспечением (например, LabVIEW).

Датчики (для замкнутого контура): Оптические датчики или опорные элементы для обратной связи.

Измерение точности: Инструменты, такие как коллимирующие трубы (с точностью около 0,1°) и цифровые камеры, иногда используются для измерения и проверки точности слежения во время разработки и настройки.

   ?? Технические проблемы и соображения

Разработка систем слежения HCPV предполагает решение нескольких проблем:

Требование высокой точности: Поддержание точности слежения в пределах ±0,5° является важным для эффективности HCPV.

Влияние окружающей среды: Ветровые нагрузки могут повлиять на механическую стабильность больших трекеров. Система должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять этим силам, иногда требуя укрытия в экстремальных погодных условиях.

Стоимость и надежность: Система слежения увеличивает сложность и стоимость системы HCPV. Разработка надежных, долговечных и экономически эффективных трекеров является ключом к коммерциализации.

   ?? Применения и перспективы

HCPV с высокоточной системой слежения за Солнцем особенно подходит для солнечных электростанций промышленного масштаба в регионах с обильным прямым солнечным светом (высокими ресурсами DNI), таких как пустыни. Его основное преимущество - это возможность снижения усредненной стоимости энергии (LCOE) за счет очень высокой эффективности, хотя начальные затраты могут быть выше, чем у традиционных ФЭС.

Текущее исследование сосредоточено на улучшении алгоритмов слежения (например, с использованием обработки изображений с камерами), разработке более надежных и экономически эффективных датчиков и оптимизации гибридных стратегий управления для дальнейшего повышения точности и надежности при одновременном снижении затрат.