光伏发电双轴智能跟踪系统设计

广东电网梅州丰顺供电局 黄润德

随着社会的科技快速发展，全球对能源的消耗量成几何倍数增长，但至今为止人类社会活动的首要能源仍来自化石燃料焚烧。因此，新能源的探寻和开发利用刻不容缓。光伏发电双轴智能跟踪系统选取单片机STM32作为核心处理芯片，以锂电池充电保护TP4056为基础设计充电控制装置，同时利用光电传感器跟踪光源位置，以ULN2003型步进电机作为执行器件，设计出具有智能跟踪光源功能的独立光伏发电系统，以达到最大限度的提高太阳能的利用率的目的。

光伏发电最大的问题是如何将太阳能的转化率提高至理想值，当前提高光伏发电效率首要是将光能的转化率和光照的有效采集两个方面开始研究。因为地球自转与公转的运动特性，使得太阳和地球的相对位置每分每秒在发生改变。因此，如何研究设计一种光伏发电系统，让太阳入射光线始终光伏发电板保持90°，以确保能在单位时间和单位面积上光能采集率最大，所以要求研究设计系统要能够保证光伏发电板与太阳的相对位置不发生改变。数据表明：光伏发电阵列应用跟踪模式在能量利用率方面，比固定模式的提高接近35%，比高聚焦比系统提高20%。所以研究设计光伏发电双轴智能跟踪系统对提高太阳能利用具有现实意义。

1 双轴智能跟踪系统的光电追踪原理

双轴智能跟踪装置的机械结构如图1所示，以两个步进电机分别控制执行装置的高度角和方位角空间的转动以实现光伏发电板与太阳照射光线时刻保持垂直，两台步进电动机旋转控制跟踪太阳高度角和方位角的变化。……