Суть полностью автоматической системы слежения за солнцем заключается в точном определении положения солнца и внесении корректировок в привод. Я рассмотрю различные варианты ее применения и подробно опишу принцип ее работы с трех ключевых точек зрения: обнаружение датчиком, анализ системы управления и принятие решений, а также регулировка механической трансмиссии.
Принцип работы полностью автоматического солнечного трекера основан главным образом на мониторинге в реальном времени и точном контроле положения солнца. Благодаря скоординированной работе датчиков, систем управления и механических трансмиссионных устройств достигается автоматическое отслеживание положения солнца следующим образом:
Определение положения Солнца: Полностью автоматическая система слежения за Солнцем использует множество датчиков для определения положения Солнца в реальном времени. Наиболее распространенные из них — это комбинация фотоэлектрических датчиков и методов астрономического календаря. Фотоэлектрические датчики обычно состоят из множества фотоэлектрических элементов, расположенных в разных направлениях. При попадании солнечного света интенсивность света, принимаемого каждым фотоэлектрическим элементом, различна. Сравнивая выходные сигналы разных фотоэлектрических элементов, можно определить азимутальный и высотный углы Солнца. Правила астрономического календаря основаны на законах вращения Земли вокруг Солнца, в сочетании с такой информацией, как дата, время и географическое местоположение, для расчета теоретического положения Солнца на небе с помощью заданных математических моделей. В случае крупных солнечных электростанций высокоточные датчики положения Солнца обеспечивают поддержку данных для последующих корректировок, отслеживая азимутальный и высотный углы Солнца.
Обработка сигнала и принятие решений по управлению: Сигнал о положении Солнца, обнаруженный датчиком, передается в систему управления, которая обычно представляет собой встроенный микропроцессор или компьютерную систему управления. Система управления анализирует и обрабатывает сигналы, сравнивает фактическое положение Солнца, обнаруженное датчиком, с текущим углом наклона фотоэлектрической панели или наблюдательного оборудования и вычисляет разницу углов, которую необходимо скорректировать. Затем, на основе заданной стратегии управления и алгоритма, генерируются соответствующие инструкции управления для привода механического устройства передачи для регулировки угла. В случаях астрономических научных исследований после установки параметров наблюдения с помощью компьютерного программного обеспечения система управления может автоматически анализировать и принимать решение о том, как отрегулировать угол наклона наблюдательного оборудования в соответствии с заданной программой.
Механическая передача и регулировка угла: команды, выдаваемые системой управления, передаются на устройство механической передачи. К распространенным методам механической передачи относятся электрические толкатели, шаговые двигатели в сочетании с шестернями или ходовыми винтами и т. д. После получения команды устройство механической передачи приводит в движение опору фотоэлектрической панели или опору наблюдательного оборудования, поворачивая или наклоняя их по мере необходимости, регулируя положение фотоэлектрической панели или наблюдательного оборудования таким образом, чтобы они были перпендикулярны солнечному свету или находились под определенным углом к нему. Например, в случае фотоэлектрических систем в сельскохозяйственных теплицах, одноосевой полностью автоматический солнечный трекер регулирует угол наклона фотоэлектрических панелей с помощью устройств механической передачи в соответствии с командами системы управления, обеспечивая достаточное освещение растений и эффективное поглощение солнечной радиации.
Обратная связь и коррекция: Для обеспечения точности отслеживания система также использует механизм обратной связи. Датчики угла обычно устанавливаются на механических передающих устройствах для мониторинга фактического угла фотоэлектрических панелей или наблюдательного оборудования в режиме реального времени и передачи этой информации об угле обратно в систему управления. Система управления сравнивает фактический угол с целевым углом. При обнаружении отклонения она выдает инструкцию по корректировке угла для обеспечения точности отслеживания. Благодаря непрерывному обнаружению, вычислению, корректировке и обратной связи, полностью автоматический солнечный трекер может непрерывно и точно отслеживать изменения положения солнца.
Пример повышения эффективности выработки электроэнергии на крупных солнечных электростанциях.
(1) Предыстория проекта
В США расположена крупная наземная солнечная электростанция с установленной мощностью 50 мегаватт. Первоначально для установки фотоэлектрических панелей использовались стационарные кронштейны. Из-за невозможности отслеживать изменения положения солнца в реальном времени количество солнечной радиации, получаемой фотоэлектрическими панелями, было ограничено, что привело к относительно низкой эффективности выработки электроэнергии. Особенно значительные потери электроэнергии наблюдались ранним утром и поздним вечером, а также в период смены сезонов. Для повышения эффективности выработки электроэнергии оператор электростанции принял решение внедрить автоматическую систему слежения за солнцем.
(2) Решения
В рамках электростанции производится поэтапная замена кронштейнов для фотоэлектрических панелей и установка полностью автоматических двухосевых солнечных трекеров. Этот трекер в режиме реального времени отслеживает азимутальные и высотные углы солнца с помощью высокоточных датчиков положения солнца. В сочетании с усовершенствованной системой управления он автоматически регулирует угол наклона фотоэлектрических панелей, обеспечивая их постоянное перпендикулярное положение относительно солнечного света. При этом трекер подключен к интеллектуальной системе управления электростанции для обеспечения удаленного мониторинга и раннего предупреждения о неисправностях.
(3) Эффект от реализации
После установки полностью автоматической системы слежения за солнцем эффективность выработки электроэнергии солнечной электростанцией значительно повысилась. Согласно статистике, годовая выработка электроэнергии увеличилась на 25-30% по сравнению с предыдущим периодом, при этом значительно возросла и среднесуточная выработка электроэнергии. В периоды плохой освещенности, такие как зима и дождливые дни, преимущество в выработке электроэнергии становится еще более заметным. Рентабельность инвестиций в электростанцию значительно возросла, и ожидается, что затраты на модернизацию оборудования окупятся на 2-3 года раньше запланированного срока.
Пример точного позиционирования в астрономических научных исследованиях.
(1) Предыстория проекта
Когда в одном из российских астрономических научно-исследовательских институтов проводились исследования по наблюдению за Солнцем, традиционная ручная настройка наблюдательного оборудования не могла удовлетворить потребности в высокоточной и долгосрочной слежке и наблюдении за Солнцем, что затрудняло получение непрерывных и точных данных о Солнце. Для повышения уровня научных исследований и наблюдений институт принял решение использовать полностью автоматические солнечные трекеры для облегчения процесса наблюдений.
(2) Решения
Для научных исследований был выбран высокоточный полностью автоматический солнечный трекер. Точность позиционирования этого трекера достигает 0,1°, он обладает высокой стабильностью и помехоустойчивостью. Трекер надежно соединен и точно откалиброван с научным наблюдательным оборудованием, таким как солнечные телескопы и спектрометры. Параметры наблюдения задаются с помощью компьютерного программного обеспечения, что позволяет трекеру автоматически регулировать угол наклона наблюдательного оборудования в соответствии с заданной программой и отслеживать траекторию движения Солнца в реальном времени.
(3) Эффект от реализации
После ввода в эксплуатацию полностью автоматизированного солнечного трекера исследователи могут легко осуществлять долгосрочное и высокоточное отслеживание и наблюдение за Солнцем. Непрерывность и точность данных наблюдений значительно улучшены, что эффективно снижает потери данных и ошибки, вызванные несвоевременной настройкой оборудования. С помощью этого трекера исследовательская группа успешно получила более обширные данные о солнечной активности и достигла многих важных научных результатов в таких областях, как исследование солнечных пятен и наблюдение за короной.
Пример совместной оптимизации фотоэлектрических систем в сельскохозяйственных теплицах.
(1) Предыстория проекта
В одной из сельскохозяйственных теплиц в Бразилии, использующих интегрированную фотоэлектрическую систему, фотоэлектрические панели установлены стационарно. Хотя они обеспечивают растениям необходимое количество света, они не могут в полной мере использовать солнечную энергию для выработки электроэнергии. Для достижения скоординированной оптимизации сельскохозяйственного производства и выработки фотоэлектрической энергии, а также для увеличения совокупного дохода от теплиц, оператор принял решение установить полностью автоматические системы слежения за солнцем.
(2) Решения
Установите полностью автоматический одноосевой солнечный трекер. Этот трекер может регулировать угол наклона фотоэлектрических панелей в зависимости от положения солнца. При условии обеспечения достаточной продолжительности и интенсивности солнечного света для растений в теплице, он позволяет максимально эффективно использовать солнечное излучение. Благодаря интеллектуальной системе управления диапазон регулировки угла наклона фотоэлектрических панелей можно установить таким образом, чтобы предотвратить чрезмерное блокирование солнечного света, влияющее на рост растений. Одновременно трекер связан с системой мониторинга окружающей среды в теплице, позволяя регулировать угол наклона фотоэлектрических панелей в режиме реального времени в соответствии с потребностями растений в росте.
(3) Эффект от реализации
После установки полностью автоматической системы слежения за солнцем выработка фотоэлектрической энергии в сельскохозяйственных теплицах увеличилась примерно на 20%, что позволило эффективно использовать солнечную энергию без ущерба для нормального роста растений. Благодаря более равномерным условиям освещения, растения в теплицах хорошо растут, а урожайность и качество улучшились. Синергия между сельским хозяйством и фотоэлектрической промышленностью значительна, и общий доход теплиц увеличился на 15-20% по сравнению с предыдущим периодом.
Приведенные выше примеры демонстрируют достижения в применении полностью автоматических солнечных трекеров в различных областях. Если вы хотите узнать больше о конкретных сценариях или у вас есть предложения по изменению контента, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться ко мне в любое время.
Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
Тел.: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Дата публикации: 18 июня 2025 г.