自适应跟日装置及其应用介绍

1、太阳自适应跟踪装置及其应用介绍振发新能源科技有限公司,1 知识产权,发明专利（200710020572.6） 实用新型专利（201020505785）,2 跟踪原理,两块感光组件背向垂直安装在光伏组件两侧，当太阳对光伏组件的入射方位角偏离时，总有一块感光组件能够接受到太阳的直射辐射，就能自主驱动电机、减速器和主轴转动，使得光伏组件又朝向太阳。所以不管什么天气，只要有一定强度的太阳光照，就能够对太阳自适应跟踪。 直接对电机加3V7V直流电源，亦能手动控制主轴转动。,电机接线图感光组件兼有光电传感器、跟踪控制器和驱动电源功能,常规跟踪技术的缺点 光电传感器控制 时钟程序控制 缺点：控制环节多，要配

2、置外电源，耐候性较差，可靠性较差。,电源,传感器,控制器,驱动器,电机,传动机构,太阳电池阵,自适应跟踪装置的技术特点 结构简单、控制简单、安装简单、维护简单。 不管什么天气，只要有太阳，就能够对太阳自适应跟踪。 终身不要外部电源，不要再拉电源线。 无电子元器件，耐候性好（-40+70），抗电磁干扰强。,感光组件,电机,传动机构,太阳电池阵,3 研制过程,2006年 GR4-180，GR6-180，GR8-180（原样）,2009年 GR6-280，GR10-280（原样）,2009年 安装在尚德公司的试样（GR10-280),2010年 GR17-180（试样）,2011年3月 GR20-2

3、40，GR16-280（试样）,20112013年 GR20-240 初样定型产品,2014年 GR36、GR44水平单轴跟踪装置初样,追求目标： 长寿命， 高可靠， 低成本 设计理念： 结构简单 ，控制简单， 安装简单，维护简单。 研制过程： 2006年2009年原样 2010年试样 2011年初样 2012年正样 2013年定型 合计：3.44万台，164MW,关键技术 （1）感光组件 集光电传感器功能、跟踪控制器功能和驱动电源功能于一身。 考虑25年衰减也能正常工作。 （2）电机 低电压低功率（0.5W）下要能驱动减速器及转轴转动，且 长期堵转不烧毁。（寿命试验已达7.8107r,25年

4、总转数是3107r)。 （3）减速器 关键是要有很强的抗风能力，保持力矩大（ 8,000Nm），具 有较高的传动效率，且能自锁，密封性好。 （4）支架 转动结构对称平衡，转动力矩小（ 50Nm）。要有很强的 抗风能力（33m/s）。,减速器性能试验 电机启动电压3V（载荷力矩60N.m）,冲击试验 力臂 1m ，重物50kg，自由下落高度250mm,冲击试验 75kg,冲击试验 100kg,冲击试验 重物 100kg 力臂 1m 自由下落高度250mm,保持力矩试验 8000Nm,每台减速器、电机都要做气密性试验,电机做40低温试验 （麦可罗泰克（常州）实验室）,定型减速器和电机,减速器轴固定

5、外壳转动（专利），减速器和电机整体密封。,专利减速器的特点 蜗轮轴通过销轴与前立柱支耳固定，可以上下摆动；外壳连同蜗杆通过法兰 与转轴固定，可以转动，大大减小了倾覆力矩，且不会扭曲电机电缆。 蜗轮轴允许摆动，可以在较低高度装配支架部件和光伏组件后，一次性吊装 完成支架安装，方便了安装。 蜗轮轴允许摆动，可以部分释放或解缓大风引起转轴变形所产生的应力。 外壳连同蜗杆通过法兰与转轴直连，无连接间隙，连接处无密封结构，同时增大了紧固螺栓安装半径，减小了螺栓的剪切应力。 蜗轮蜗杆采用双模数矮胖齿设计，有很高的抗风能力（保持力矩）。 外壳与蜗轮之间有60硬限位结构。,跟踪支架遇大风是否要“放平”？ 斜单

6、轴跟踪支架不可能做到真正意义上的“放平”。当达到所 谓的 “放平”状态时，若是刮的北风，支架反而会受力更大。 局部的、随机的、瞬时的一阵大风来了，跟踪机构实际上是 来不及保护而转动到所谓的“放平”位置的 。 风大多是一阵一阵地吹，如果超过18m/s就保护，过后又恢复 跟踪，一天可能有几几十次“放平”，跟踪机构就会很快损坏。 再说，“放平”需要风力风向传感器及控制器，并需要另外配置 电源，这又增加了多个环节，降低了运行的可靠性。 倾向于斜单轴跟踪支架不专门设置大风保护设施，最根本的是 要增强支架和减速器的抗风能力。,4 实际应用 2010年 山西平鲁电站 1MWp(GR17-180),江苏射阳电

7、站 2010年 0.34MWp(GR17)，2011年1MWp(GR20),2011年 宁夏太阳山电站 10MWp(GR20-235),2011年 江苏建湖电站 2MWp(GR20-245),2011年 江苏洪泽电站 2MWp(GR20-245),2011年 河北张北电站 0.5MWp (GR8-280),2011年 安徽黄山电站 0.2MWp（GR20-230),2011年 江苏东台电站 9.4MWp(GR20-235）,2013年 甘肃金昌电站 102.2MW（GR20-240),（效果图）,2013年 甘肃古浪电站 13.1MW(GR20-240),5 技术规格,跟踪精度5已经足够 设光

8、伏组件对太阳方位角的跟踪精度为，直射辐射量占总辐射量的份额为R （这里取0.7），则光伏组件上太阳辐射量的损失因子z()可由下式确定： z()=,能量损失与跟踪角的关系（60损失1%，45损失2.5%，30损失5%）,R,6 经济效益我国太阳能资源,太阳与地球的关系,跟踪只增加太阳直射辐射能 太阳总辐射能=直射辐射能+散射辐射能。晴天R=0.50.7(直射辐射能/总辐 射能)，与大气质量和大气透明度相关；多云天R0.5；阴雨天R=0。 跟踪只增加太阳直射辐射能，与地点、天气、季节、时段、倾角、跟踪角等 有关。跟踪发电效率应以一年为周期测量，不应比较一天的或一月的发电量。,北京8月晴天太 阳辐照

9、度实测值,1-总辐照度,2-直射辐照度,3-散射辐照度,金昌光伏方阵接收太阳能的比较 倾角（） 0152025303537 斜面日均辐射量 （kWh/md）4.67005.20585.32755.42115.48345.51375.5167 斜面与水平面 上的辐射量比1.0001.1151.1411.1611.1741.1811.181 单轴跟踪辐射量 （kWh/md）6.36196.76396.82476.88306.93586.96386.9679 跟踪与35固定斜面 的辐射量比1.1541.2271.2381.2481.2581.2631.264 跟踪与35跟踪 的辐射量比0.9140.

10、9710.9800.9880.9961.0001.001 跟踪与水平跟踪 的辐射量比1.0001.0631.0731.0821.0901.0951.095 双轴/单轴跟踪 1.048 1.080 1.070 1.061 1.052 1.049 1.048 斜单轴的倾角可以选择25,金昌光伏电站建设成本和发电量比较 （年均太阳辐射量6140MJ/m2a，日均太阳辐射量4.67kWh/m2d） 项目 晶硅固定 薄膜固定 斜单轴 平单轴双轴 支架成本（元/W） 0.4 1 1.7 1.3 2.4 电站建设成本（元/W）7.5 8.1 8.8 8.4 9.5 电站建设相对成本11.08 1.173 1

11、.120 1.267 相对发电量 1 1 1.248 1.154 1.325 维护成本 低 较低 较高 较高高,洪泽光伏方阵接收太阳能的比较 倾角（） 01015202530 斜面（kWh/（md）4.024.254.344.404.444.46 单轴（kWh/（md）5.055.235.275.325.355.36 斜面/水平面11.0571.0801.0951.1041.109 单轴/斜面1.2561.2311.2141.2091.2051.201 单轴/平单轴11.0361.0441.0531.0591.061 单轴/30斜面1.1321.1731.1821.1931.2001.201

12、单轴/30单轴0.9420.9760.9830.9930.9981 双轴/单轴1.1071.0691.0611.0511.0451.043 斜单轴的倾角可以选择20,洪泽光伏电站建设成本和发电量比较 （年均太阳辐射量5280MJ/m2a，日均太阳辐射量4.02kWh/m2d） 项目 晶硅固定 薄膜固定 斜单轴 平单轴 双轴跟踪 支架成本（元/W） 0.4 1 1.7 1.3 2.4 电站建设成本（元/W） 7 7.6 8.3 7.9 9.0 电站相对建设成本 1 1.086 1.186 1.129 1.286 相对发电量 1 1 1.193 1.132 1.253 维护成本 低 较低 较高 较

13、高 高 在年均太阳辐射量为6140MJ/m2a的金昌地区，斜单轴约有7%的效益。 在年均太阳辐射量为5280MJ/m2a的洪泽地区，效益较小，不主张采用。,跟踪的效益主要在早、晚 2007.10.7 （晴）在兰州跟踪比固定发电量提高 43.5%,金昌电站发电情况,金昌跟踪电站一年名义发电量万kwh，其中限电万kwh，自耗电万kwh，关口表电量万kwh。5月发电量2260万kwh，1月发电量1338万kwh。固定式电站一年发电量万kwh。,7 应用须知 （1）系统设计 建议在太阳能资源很丰富地区的光伏电站才选用跟踪装置。 跟踪装置场地不宜选择在50年一遇有12级以上阵风的地方。 在太阳高度角15

14、的情况下应避免支架上的光伏组件被遮挡。 基础的东西南北间距应根据当地纬度和支架尺寸模拟计算确定。 建议采用高清晰探头视频监视现场跟踪装置对太阳的跟踪情况。 合理设计跟踪装置光伏电缆和汇流电缆及其布线，以减少能耗。 合理设计跟踪装置的防雷系统，防止发生雷击损坏设备及系统。,（2） 基础要求 GR20地面上基础要求（倾角250）,前后基础等腰距离,混凝土等级应不低于C30，前后基础 等腰距离8230mm 应采用模具保证，前后基础的中心线定向正南方，允许偏差5。,GR-20基础顶部受力要求 受力要求 前基础 后基础 抗拔力(kN) 35 25 抗剪力(kN) 45 35,基础测试现场,（3）安装要求

15、 安装人员应经过专门的安装和安全培训，防止发生安全事故。 安装人员应熟悉跟踪装置安装说明书，严格按安装步骤安装。 所有采用螺栓紧固的地方一定要可靠紧固，防止结构松动。 严格禁止在支架转动结构上过度施力和附加其他物体。 验收时应采用专用直流电源测试电机启动电压，3.5V才合格。,（4）维护要求 定期检查跟日装置上的结构紧固螺栓，确保没有松动。 定期检查并清除光伏组件和感光组件上的灰尘和异物。 每年全面检修一次。每3年给轴承座和减速器加注润滑脂。 跟日装置结构件若发现有锈蚀，应及时喷漆保护。 严格禁止在支架转动结构上附加其它物体和过度施力。 若发现跟日装置跟踪不正常，应及时检查原因并维修。 若发现易损部件（如电机）失效，应及时更换。,（5） 维修要点 采用专用直流电源测试电机驱动电压是否3.5V，判断转轴 在转动6