精编完整版】太阳能自动定向跟踪节能装置40节能试太阳能路灯41产业化项目可研报告

1、（ 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！ ）太阳能自动定向跟踪节能装置（节能试太阳能路灯）产业化项目可行性研究报告一、项目内容1.1 、项目工作范围太阳能自动定向跟踪节能装置主要内容是将光电检测技术、 光电定位自动跟踪技术和机电控制技术相结合，采用四象限光电 自动跟踪方式，实现太阳能采集系统的低能耗精确定向跟踪，达 到节能目的。同时采用单电机多维控制技术，实现由一台电机控 制完成垂直和水平两个自由度跟踪运动，可降低跟踪系统能耗和 成本。并且利用传感检测技术、自动控制技术和电源逆变技术， 实现充电进程控制、放电进程控制、跟踪过程的控制，为完成太 阳能 12 伏直流电压到 220 伏

2、正弦交流电压的转换及太 阳能供电系 统与市电的并网做前期准备，从而实现利用太阳能供电系统对常 用电器供电和长期阴天下雨无阳光时不间断供电。太阳能路灯系统有负载部分（也就是说的光源，一般用的是 led 的 光 源 ）， 太 阳 能 电 池 板 （ 发 电 部 分 ）， 蓄 电 池 （ 储 电 部 分 ）， 控制器（控制器电路 的部分），灯杆，和附件。 其中负载部分、太 阳能电池、蓄电池、灯杆及附件都是很成熟技术及市场，完全由 市场优中选优供给，不单独制造。本项目重点依托自己专有核心 技术自动跟踪及控制电路生产各种型号路灯、草坪灯等。 1.2 、目 的及意义：太阳能接收设备以位置固定方式接收太阳光

3、的这种接收方式， 接收设备只在中午与太阳光保持垂直，太阳能接收效率低下。如 果让接收设备全天与太阳光始终保持垂直，理论计算表明：定向 跟踪的使用与常规的非定向跟踪装置相比，可使太阳能采集效率 提高 25%以上。目前太阳能 产业技术竞争的焦点主要是接收效率之 争。可见提高太阳能接收效率对整个行业重要程度。太阳能作为未来清洁、高效、永不衰竭的绿色能源之一，是解 决环境污染与能源问题的最佳途径之一。太阳能技术近年应用越 来越广泛，太阳能产业已经成为新能源市场中成长速度最快的领 域。二、国内外市场情况我国是 一个能源生产和消费大国。2006 年一次能源消费总量 为 24.6 亿吨标煤，比 2005 年

4、增长 9.3%。一次能源品 种的消费构 成 比 例 为 ：煤 炭 占 69.7% 、石 油 占 20.3% 、天 然 气 占 3.0% 、水 电 占 6.0% ，核电 0.8% ，其他 0.2 。煤炭在我国能源结构中比例超过 2/3 ，而比 较清洁的 化石燃料（如石油和天然气）比例较小，与世 界能源结构形成鲜明对照。这种情况给我国能源需求和发展带来 很大压力。2008 年 中国 能源 消 费 总量 28.5 亿吨 标 准 煤， 比上 年增 长 4.0%。 2008 年中 国煤 炭 消 费量 27.4 亿吨 ， 增 长 3.0%； 原 油 消费 量 3.6 亿 吨 ，增 长 5.1% ；天然 气

5、 消 费量 807 亿立 方米 ，增 长 10.1% ； 2006 年，中国 的原 油进口达到 1.5 亿吨，约占 中国原油总需求量 的 45 ；2008 年中国石油产品进口大幅增长，国内石油消 费对外 依存度达 到 49.8 ，比上年提 高 1.4 个百分点。近年来，我国石油消费年平均增长率高达 6.8 。面对不断 增长的需求，我国石油对外依存度不断攀升，所面临的石油风险 也越来越大。 中国天然气的进口量也在 逐年增加。我国能源结构 亟待改善，但任务非常艰巨。我国有丰富的太阳能资源，为大力 发展太阳能太阳能发电提供了有利条件,为从战略上彻底改善能 源结构和能源的可持续发展提供了有利条件。20

6、06 年， 我 国太阳 能 电 池产 量 370MW， 产能 1200MW， 同比 增 长 180%； 2007 年 产 量 达 1200MW， 占 世 界 总 产 量 的 30%， 产 能 达 3000MW欧洲光伏产业协会(EPIA)发布的数据显示：2008年全球太 阳能电池 产量达6.85GW，增 速近100%,而2007年的产量为3.44GW。 他们估计，2009 年因大环境影响，太阳 能行业增 速将大大下降， 但仍将保持约 10%增 长的 增 速, 也就是 2009 年太阳能 电池产量将 达到约 7.5GW, 2009 年太阳 能 电池产量将长 56%。中国太阳 能网 2009 年 0

7、8 月 13 日报告预测,电池制造能力今 年将达到 170 亿千瓦,到 2013 年将超过 420 亿千瓦,增 长率为 49%。 当电 力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急, 能 源问题日益成 为 制约国际社 会 经 济发 展的 瓶 颈时 , 越 来越 多的 国 家开始实 行 “阳 光计划”, 开发 太 阳 能资源, 寻求经济发 展的 新动力。 太 阳 能作为一种可再生的 新能源, 越来越引起人们的 关注。 中国蕴藏 着丰富的 太阳 能资源, 太阳 能利用前景广阔。中国光 伏发电产业于 20 世纪 70 年代起步,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

8、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。到 2007 年年底，全国光伏系统 的累计装机 容 量 达 到 10 万 千 瓦 ，2008 年 太 阳 能 电 池 的 产 量 达 到 了 200 万 千 瓦 。2008 下半年以来，金 融风暴危及到中国，让光伏企业深受影 响：订单减少，多晶硅价格下降。这次金融危机的影响是深远的， 但太阳能以其独特的优势，决定了它的发展趋势并没有也不可能 改 变 。 2009 年 国 家 出 台 的 政 策 将 推 动 国 内 太 阳 能 发 电 市 场 发 展 ， 在我国政府强有力的政策引导下，光伏产业不仅让国内企业

9、看到 了机遇，而且 已经吸引了世界的目光。 国务院总理温家宝于 2009 年 11 月 25 日主持召开国 务院常务会议，研究部署应对气 候变化 工 作 ， 决 定 到 2020 年 中 国 控 制 温 室 气 体 排 放 的 行 动 目 标 ， 并 提 出 相应的政策措 施和行动。会议决定，到 2020 年中国单位国内生产 总值二氧化碳 排放比 2005 年 下降 40%45%。中国科学院党组已正 式批准启动实 施太阳能行动计划，该 计划以 2050 年前后太阳能作 为重要能源为 远景目标，并 确定了 2015 年分布式利用、2025 年替 代利用、2035 年规模利用 三个阶段目标，太阳能

10、产业在中 国市场 发展前景广阔。太阳能生产厂家目前有很 多家，目前都集中在此产业上游产品 太阳能电池上，目前国内基本饱和，但是下游具体应用领域在国 内才刚刚开始。虽然太阳能发电、太阳能热水器、太阳能路灯等 开始应用，但是面对中国巨大发展市场，就像房地产市场一样，绝不是几十家生产单位就能垄断的，会给此行业新兴企业带来巨 大发展空间。三、技术可行性本项目技术采用北京印刷学院张博士专利技术，一次性全部 买断形式实施。其专利具体情况如下：3.1、技术路线：是将光电检测技术、光电定位跟踪技术、和机电控制技术相结 合，采用分区跟踪方式，实现太阳能采集系统的低能耗定向跟踪。 同时采用单电机多维控制技术，实现

11、由一台电机控制完成垂直和 水平两个自由度跟踪运动，可降低跟踪系统能耗和成本。并且利 用传感检测技术、自动控制技术和电源逆变技术，实现充电进程 控制、放电进程控制、跟踪过程的控制，为完成太阳能12伏直流 电压到220伏正弦交流电压的转换及太阳能供电系统与市电的并 网，从而实现利用太阳能供电系统对常用电器供电和长期阴天下 雨无阳光时的不间断供电做准备工作。3.2、技术方案：1硅光电池-VL时器.驱动器图1.定向跟踪控制系统的控制系统结构如图1本课题解决其控制机构技术问题所采用的技术方案是：用一对互成一定角度的硅光电池将太阳光转变为与光强成正比的两路电信号，两个硅光电池中与太阳光夹角较小的一个， 产

12、生的电信号较强，与太阳光夹角较大 的一个，产生的电信号较弱，当两个硅光电池与太阳光夹角相同时， 产生的 电信号相等。两路电信号被送到比较放大器进行放大， 在比较放大器的输出 端产生一个与两路电信号的差值成正比的电信号。 比较放大器的输出端电信 号被送到一个双值比较器，该双值比较器用来判断两路电信号谁大谁小， 从 而决定电机的转向，并通过电机决定太阳能电池板的转动方向。 双值比较器 的输出端电信号被送到定时器和驱动器，该定时器和驱动器通过对双值比较 器的输入电信号进行判断，输出一个正或负电信号，并通过定时器控制该正 或负电信号的输出时间长短，从而控制电机正转或是反转和转动时间。图三图2.定向跟踪

13、控制系统的机械结构如图2本课题解决其机械机构技术问题所采用的技术方案是：在强度 很好的箱体内，安装了一台电机、两个直齿轮、一个蜗杆、一个蜗轮。蜗轮 中心和一个主轴相连， 主轴伸出箱体并通过一个转轴与太阳能电池板中心相 连。在箱体外固定一个和主轴同心的圆形管， 圆形管下端与箱体固定， 上端 切割成两个对称圆弧。 在主轴上套一个圆环， 圆环上对称的固定两个圆柱且 两圆柱平滑的与圆形管上端的圆弧相接。 太阳能电池板的下端两边对称位置 上分别通过一个转轴与两个支杆相连， 两支杆的另一端分别通过一个转轴与 圆环相连， 在两支杆的限位作用下该圆环只可沿主轴上下滑动。 当电机转动 时，通过两个直齿轮带动蜗杆

14、转动并通过蜗杆带动蜗轮转动， 蜗轮带动主轴 并通过主轴带动太阳能电池板完成水平转动。 同时，主轴的转动也带动圆环 并通过圆环带动两圆柱沿圆形管上端的圆弧运动， 从而使圆环沿主轴上下滑 动。圆环沿主轴的上下滑动带动支杆并通过支杆带动太阳能电池板沿太阳能 电池板的中心完成竖直方向的转动。该结构的有益效果是， 可由一台电机完成两个自由度的运动， 且由蜗杆、 蜗轮传动的单向性和不可逆性可实现良好的抗风性能。成本低，结构简单、 可靠。3.3 、技术指标：由一台电机控制完成垂直和水平两个自由度跟踪运动， 根据理论计算可 使跟踪精度保持在 5 度以内。跟踪系统全天能耗根据理论计算可保持在 1 瓦以内。 让接

15、收设备全天与太阳光保持垂直和以位置固定方式接收太阳光的两 种接收方式相比，根据理论计算可使太阳能接收效率提高 20%-25%以上。3.4 、技术创新点：3.4.1 将光电检测技术、光电定位跟踪技术和机电控制技术相结合，采用四 象限光电跟踪方式， 实现太阳能采集系统的低能耗精确定向跟踪。 理论上可 使太阳能采集效率提高 25%-30%。3.4.2 采用单电机多维控制技术， 实现一台电机控制跟踪系统完成垂直转动 和水平转动两个自由度运动。可降低跟踪系统能耗和成本。3.4.3 利用传感检测技术和自动控制技术，实现充电进程控制、放电进程控 制、跟踪过程的控制。四、本项目实施方案4.1 技术买断本项目核心技术为北京印刷学院张博士独家拥有专利， 采取一次买断合 作实现产业化形式。4.2 技术消化 对此专利技术进行全面熟悉，并对产品制造市场进行全面了解。4.3 制造样机 此专利已有样机， 但外形、美观、多型号等还需进一步开发，进一步熟 悉此市场情况，百通公司将为全面投放市场做准备。4.4 批量生产，投放市场此项目核心部分为自动跟踪和电路控制， 此部分为独立生产， 其他全部 采用市场供应。 此核心部分可以直接投放市场， 也可生产太阳能路灯， 采取 两步走方案。4.5 资金该项目总投资 500万，自筹资金 450 万，申请资助 50 万。4.6