便携式自适应太阳能光伏发系统机械结构优化设计

点赞:9766 浏览:35188 近期更新时间:2024-01-01 作者:网友分享原创网站原创

中图分类号:TH文献标识码:A文章编号:1007-0745(2013)05-0039-01

前言:随着全球经济的快速发展,人类对能源的需求明显增加,全球气候变暖、能源危机、环境污染、环保问题等等一系列问题都与化石燃料带有关.从而人们将目光投向了清洁能源,其中有太阳能、水力发电、风力发电、生物能(沼气)、海潮能、核能等.与我们日常生活息息相关的能源又以太阳能为主.通过社会考察及市场调研发现,太阳能光伏发电技术日趋成熟、应用领域广泛、发展潜力很大;但是绝大多数的太阳能光伏发电都是固定在某一个地方,移动及灵活性较差.虽然市场上已出现一些移动太阳能光伏发电设备,但不是功率小就是比较笨重不容易搬运,而且太阳能转化为电能的效率很低.因此,我们对已有的产品进行调研分析后,吸取它们的优点并对其进行优化设计.最终设计出一款非常便携,且适应性更强、能力转化率更高的便携式自适应太阳能光伏发系统.

一、市场调研

目前市场上现有的太阳能便携式产品主要有:太阳能发电手提箱、手机用太阳能充电器等(如右图1-1所示).从目前调查的情况来看,市面上出现的产品中普遍存在以下问题:

1.没有太阳跟踪定位功能,发电效率一般;

2.比较笨重,不方便携带及搬运;

3.结构简单,技术含量不高.

二、总体设计思路

根据太阳光投射原理,在太阳能板平面上固定一标杆,将八个光敏电阻以圆圈状围绕于标杆外,当太阳光照射到标杆上时,若太阳能板平面偏离太阳位置,则其阴影会投射于相应的光敏器件中,利用单片机检测各光敏电阻的电压,便可得出太阳实际方向,进而控制电机带动太阳能板实现二维运动,使其精确对准太阳,保证电池板板面始终与光线垂直,实现太阳能的最大化收集.便携式自适应太阳能光伏发系统是将太阳能转换为电能以后存储在蓄电池里面,是具有可移动性质的新型电源.蓄电池为任何形式的蓄电装置,由太阳能光电池,蓄电池,调压元件三个部分组成,可输出不同的电流及电压.

三、机械结构优化设计方案

四、产品特点

1、系统实现了太阳方位的二维精确跟踪,保证阳光始终垂直照射到太阳能发电板板面,最大化收集太阳能,实现蓄电池快速充电;

2、整体采用便携式箱体设计,内部采用伸缩式机械结构,使太阳能板灵活伸缩,方便携带及使用;


3、具备太阳能充放电智能管理功能,使蓄电池具有过充、过放及过流保护,确保其长期稳定可靠的工作;

4、通过蓄电池输出直流电,可直接驱动LED照明、小型家用电器;通过220V交流逆变器可为电脑及通信设备等中小功率电器提供应急供电,且持续供电时间可长达十小时以上;

5、自给自足运行系统模式,整个系统的能量供应均来自于自身发电,无需外接电源,增强了系统的自适应力及野外工作能力;

6、太阳能跟踪平台可移植至太阳能热水器等产品,改善太阳能系列产品固定安装模式下能源利用率不高的现状;

便携式自适应太阳能光伏发系统机械结构优化设计参考属性评定
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7、系统结构简单、成本低廉、功能可灵活扩展,在安装锂电池的情况下,自重可减轻至10Kg以内,利于携带及搬运.

8、节能、环保、安全、方便、寿命长、适用广.

9、太阳能移动电源采用太阳光能,无需市电,无后期运行费用,节约用电,是国家大力推广使用的绿色环保节能能源.

五、市场定位

根据市场调研及产品特点,我们决定将该系统的定位主要在野外作业、旅游宿营、边防哨所、家庭应急供电、偏远山区农牧民用电及公共设施供电等方面,因此系统具有巨大市场空间和推广价值,并有较好的产业示范作用.

六、展望

便携式太阳能光伏电源具有无污染、节能、环保,免维护、制约少、故障率低,维护简便、拆装简易、移动方便等诸多优点,使用寿命长达20年以上,多种充电方式互补,太阳能和市电、直流电均可对系统充电,可应用于别墅、住宅、户外探险、野外勘探、旅游渡检测、草原牧区、偏远山村、高山海岛、家用、养殖场、乡村、农场、山头、海岛、高速公路等地区的发电,市场前景巨大.

国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测,认为2010-2020年间太阳能光伏发电发展速度复合增长率达到35%,预计2020年太阳能光伏发电量将达到280TWh以上,占当年总发电量的1%,2040年占总发电量的20%,未来太阳能产业的发展前景光明.