黄明柱，肖　欢，周疆豪，胡致铨，陈佳丽，李海龙

武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室

一种能逐日的太阳能发电装置

黄明柱，肖欢，周疆豪，胡致铨，陈佳丽，李海龙

武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室

本设计提供一种能逐日的太阳能发电装置，其太阳能电池板能通过控制电路在光感应器的感应下跟随太阳光不断旋转，使太阳能电池板每时每刻接收到的光源都是最强的，提高太阳能的利用效率。装置由底座、支撑杆、弧板、光感应器、升降柱、销钉、太阳能电池板组成，通过具有一定弧度的弧板上的光感应器对最强太阳光位置的定位然后通过控制电路将信号传递给升降柱以实现升降柱精确地升降，从而通过升降柱的高度差达到调节电池板朝向的目的。

太阳能发电；逐日；光感应器

引言

当今社会，随着人们日益增长的能源消费需求，太阳能已经逐渐走进人们的生活中并发挥着重要作用，而通过太阳能发电已经变得很常见。如今各界研究人员对太阳能发电与利用的研究数不胜数，逐步实现对太阳能的有效利用。但其利用效率并不很理想，因此在达到利用太阳能的同时追求利用效率的最大化乃大势所趋。

1　研究背景

目前太阳能的利用方式主要有光伏发电和光热发电，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转换成电能的技术。和其他发电方式相比，光伏发电是最有可能大规模经济利用的技术［1-2］。

当今大多数的太阳能发电装置的电池板都是固定不动的，例如基于DSC的太阳能发电装置的研究［3］，虽然能提供一个合适的稳定的电压，但其固定的太阳能电池板存在太阳能利用效率不高的缺点。与此相比，有很多关于太阳光跟踪系统的研究，例如自动跟踪定位太阳能发电装置的研制［4］，它是基于光敏元件和惠斯通电桥的太阳能电池板自动跟踪定位系统，具有效率高、组装简单、运行可靠的优点；还有一些利用聚光效应产生热能进行发电的研究，例如碟式太阳能热发电装置跟踪控制系统设计与研究［5］，其收集太阳光效率高，聚光比高，但它是通过聚光产生热能来发电的，因此在产生热能的过程中会有大部分能量以热能形式散失，即对太阳能的利用效率不高。如今也有一些关于太阳能板可旋转从而实现自动寻光功能的研究，例如太阳能板自动寻光转动控制系统［6］，其自动寻光转动功能能实现太阳能的充分利用。

2　发明内容

本装置的目的在于提供一种其太阳能电池板能跟随太阳光不断旋转的太阳能发电装置，主要由底座、支撑杆、弧板、光感应器、升降柱、销钉、太阳能电池板组成。所述的底座上设有支撑杆；所述的支撑杆顶端设有弧板，侧端设有升降柱；所述的弧板上表面设有光感应器，光感应器布满了弧板上表面；所述的升降柱能自动拉伸或缩短；所述的太阳能电池板设在升降柱上端，并通过销钉与升降柱顶端相连；所述的光感应器、太阳能电池板由同一个控制电路相互连接。

3　研究的有益效果

本装置能使太阳能电池板跟随太阳光不断旋转，使太阳光每时每刻都能垂直照射太阳能电池板，保证太阳能电池板每时每刻接受到的光源都是最强的，提高了太阳能的利用效率。

图1　1-底座、2-支撑杆、3-弧板、4-光感应器、5-升降柱、6-销钉、7-太阳能电池板

4　具体实施方式

将本装置的底座放置在平整的室外位置处，当某一时刻太阳光照射到弧板时，弧板上布满的光感应器中只有一个光感应器接受到的太阳光强度最大，此时光感应器将信号通过控制电路传输给升降柱，两个升降柱开始分别伸缩或缩短，调整太阳能电池板的倾斜角度，以使太阳光垂直正对着太阳能电池板照射，保证太阳能电池板的储电效率最高，达到逐日的效果。随着太阳光不断变换垂直照射的角度，弧板上总有一个光感应器接受到的太阳光强度最大，此时同样光感应器将信号通过控制电路传输给升降柱，两个升降柱开始分别伸缩或缩短，调整太阳能电池板的倾斜角度，以使太阳光每时每刻都能垂直正对着太阳能电池板照射。

5　结论与展望

现有技术一般采用固定太阳能电池板的方式接收太阳光照射以发电的方式，将本设计与现有技术相比，本装置采用升降柱实现电池板的旋转以达到逐日的效果，因此本装置具有太阳能利用效率高、方便灵活以及自动化程度高的特点。

另一方面，虽然本装置能够在一定程度上提高太阳能利用效率，但由于是两根升降柱支撑电池板，故其会限制电池板的大小，假如电池板增大，会导致不稳定的弊端，因此在这方面还有待研究。为了更好的解决问题，可以在本装置的基础上进行完善，例如设置四个升降柱，布设与电池板的前后左右，而弧板改为半球面的球面板并在其上布满光感应器。这样便可很大程度的增大电池板，达到节省材料并使太阳光利用效率最大化的效果。

［1］宁锋，高继春.发展太阳能光伏发电的意义及前景［J］.西北轻工业学院学报，2002，20（1）∶82-84.

［2］赵争鸣.太阳能光伏发电技术现状及其发展［J］.电气应用，2007，26（10）∶6-10.

［3］王志敏.基于DSC的太阳能发电装置的研究［学位论文］硕士2012.

［4］龚浩岳，吴广国，吴俊杰，王宾辉，李智.自动跟踪定位太阳能发电装置的研制［A］.华北电力技术，2013（13）∶7-11.

［5］刘贤群.碟式太阳能热发电装置跟踪控制系统设计与研究［学位论文］硕士2012

［6］张秀再，王婷婷，黄建松.太阳能板自动寻光转动控制系统［A］.南京信息工程大学学报，2014（3）∶231-234.

2015湖北省大学生创新创业训练计划项目，项目编号201510488020。

黄明柱（1994-），男，本科生。