1、1关于新型定向太阳能汇集器的研究太阳东升西落，其光辉中蕴含着无限能量。太阳能的优点是普遍、巨大、无害，缺点是分散、随机、间歇。正是太阳能的这种缺点，现有太阳能电池板对光线的利用率较低，在天气情况不理想时难以成规模运行，针对现有技术（如：太阳能电池板等）的结构上的不足，本实用新型的目的是提供一种定向太阳能汇集器，充分吸收光线、提高对太阳能利用率。 太阳能定向汇集器节能减排 一、引言 随着时代的发展，太阳能将是我们人类以后主要开发的能源。然而太阳能也存在着诸多方面的缺点，太阳能的优点是普遍、巨大、无害，缺点是分散、随机、间歇。正是太阳能的这种缺点，现有太阳能电池板对光线的利用率较低，在天气情况不理
2、想时难以成规模运行。 二、关于新型汇集器的介绍与特点分析 针对现有技术（如：太阳能电池板等）的结构上的不足，本实用新型的目的是提供一种定向太阳能汇集器，充分吸收光线、提高对太阳能利用率。 ，其中：该汇集器包括有太阳能电池板，在电池板的周围设置塔状平面镜，塔状平面镜的底部设有使塔状平面镜旋转的弧面基座。所述塔状平面镜是有多块平面镜组合而成，每块平面镜的反射光线均落在太阳能电池板上。多个平面镜反射聚光是一种很好的对太阳电池进行聚光2的办法。在多平面镜聚光系统中，电池板的位置和位姿一般是固定的，而各平面镜的位置也是固定的，主要通过控制其各自的以方位角和高度角表达的位置来实现阳光的聚集。 本实用新型的
3、定向太阳能汇集器结构如图 1，该汇集器重要包括三个部分：太阳能电池板 1、塔状平面镜 2、弧面基座 3。 太阳能电池板部分是现有的市场中的太阳能电池板的，这是该实用新型的主体。在电池板 1 的周围设置塔状平面镜 2，塔装平面镜 2 是有多块平面镜组合而成，平面镜聚光具有效果明显、成本低廉、易于更换维护等特点，利用其特点，借助每块平面镜，控制角度使反射线均落在太阳能电池板 1 上。 三、关于新型汇集器的技术分析 为达到能始终汇聚最大太阳能的目的，塔状平面镜 2 的底部设有使塔状平面镜 2 旋转的弧面基座 3。暂保留的对太阳能追踪想法有两种，一是需两组反射平面镜根据太阳高度角和方位角的变化同时进行
4、相应调整，将传统的每个镜面都需根据太阳位置改变跟踪的庞大工作量全部转化为平面镜组的整体转动，可大大减少跟踪所消耗的能量，有效提高了太阳电池的出率；二是利用在高度角和方位角跟踪时分别利用两只光敏电池作为太阳位置的敏感元件当太阳光略有偏移时，隔板的阴影落在其中一只光敏电池上，使两只光敏电池的感光量不等，输出电压也不相等。根据输出电压的变化来进行太阳能跟踪控制。 本实用新型的定向太阳能汇集器由于塔状平面镜 2 是有多块平面镜组合而成，通过入射角等于反射角原理，可将平行光线汇集在太阳能电3池板 1 上。光线不足时，该装置可以提高光电照度，进而提升光电转换效应，使太阳能电池板 1 发电效率高；光线充足时
5、，针对光饱和现象，还可以启动光热电机组，利用多余热量。主要对以下内容进行主要研究： 1.太阳能追踪方法。为了达到太阳能电池板对光线的利用率提高的效果，太阳能追踪是最必要、最关键的一个步骤。现有两种应对方案： （1）两组反射平面镜根据太阳高度角和方位角的变化同时进行相应调整，将传统的每个镜面都需根据太阳位置改变跟踪的庞大工作量全部转化为平面镜组的整体转动，可大大减少跟踪所消耗的能量，有效提高了太阳电池的出率。 （2）在高度角和方位角跟踪时分别利用两只光敏电池作为太阳位置的敏感元件。4 只光敏电池安装在一个透光的玻璃试管中。如图 2 所示，每对光敏电池被中间隔板隔开，对称地放在隔板两侧。当电池板对
6、准太阳时，太阳光平行于隔板，两只光敏电池的感光量相等，输出电压相同。当太阳光略有偏移时，隔板的阴影落在其中一只光敏电池上，使两只光敏电池的感光量不等，输出电压也不相等。根据输出电压的变化来进行太阳能跟踪控制。 对两种方案进行分析，各有利弊。利用平面镜，结构简单，减少跟踪所消耗的能量，单纯利用光的反射进行判断，再做调整，但是，结构的设计空间大小会占用塔状平面镜的空间，对整体的设计有一定的缺陷；而光敏电阻的方法，该方法的特点是测量精度高、电路简单、易于实现，但在多云和阴天环境下会出现无法跟踪或跟踪不准确的问题。综上所述，4在实践过程中尝试两种方案，选取精度高的作为最终的太阳能追踪方法。2.控制方位
7、角和高度差的误差。图 3 为一种常见的低倍平面镜聚光方案，在这种聚光系统中，电池板的位置和位姿一般是固定的，而各平面镜的位置也是固定的，主要通过控制其各自的以方位角和高度角表达的位置来实现阳光的聚集。 据此，在本聚光跟踪系统中，设计了根据太阳方位角变化而变化的跟踪系统，而太阳高度角变化引起的反射光斑偏移太阳电池则通过增大镜面的尺寸来弥补。 由跟踪计算得到的数据，可以得到夏至日时全天在竖直方向的跟踪最大误差约为 0.8，即在太阳高度角最大时误差最大，这可以通过增大反射镜的长度来补偿，水平方向的跟踪最大误差约为 0.5，这可以通过增大反射镜的宽度来补偿，使得误差的光线仍能反射到太阳电池上。 3.设
8、计原理。由此可知：位于两平面镜公共垂直面内的光线经两平面二次反射后出射光线的转角等于两平面镜间夹角的 2 倍，其旋转方向与前后反射面绕棱转动方向相同。根据以上结论很容易推知：当两平面镜一起转动时，出射光线的方向不变，但光线位置可能产生平行平移。如果两平面镜相对转动 a，则出射光线方向改变 2a。 据此设计了聚光系统，用轴分别带动两组平面镜转动，能保证两组平面镜的相对转动角度始终为零，出射光线的方向不会改变，始终对准太阳电池，达到聚光的目的。 四、关于新型汇集器的效果分析与前景 5通过之前的技术分析我们已经可以了解到该汇集器具备普通太阳能所不具有的若干优势，并且解决了其中一大技术关键定向。该技术突破了之前通过大面积设置太阳能电池板来弥补遗漏光能的瓶颈，既是对能源的节约，又能提供超高的效率，在节能减排领域属于一块新兴的项目，并且具有很好的开发前景，可以作为大规模太阳能发电的参考。 参考文献： 1郑宗慧，崔琦.新型太阳能电池板的研究.上海应用技术学院，2008. 2闫阿泽，温韬.基于 MCU 的太阳能电池板追日系统设计.河北工业大学. 3张崇巍，郑昌瑜.太阳能电池板自动跟踪系统的设计.合肥工业大学.
