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光伏电池板太阳光跟随系统设计
摘要：清洁能源是我国重点发展的领域之一，而以光伏发电为主的清洁能源我国装机容量世界第一。为提高光伏电池板发电的效率，设计一款高效低成本的太阳光追踪系统是有效解决方案。本文选择合适的传感器和伺服电机，用Solidworks进行系统的三维造型设计，使用单片机和PLC控制伺服电机的运动，从而实现光伏电池板始终以某合适的角度迎着太阳，以提高发电效率。
关键词：PLC 单片机 光伏电池板
Abstract：Clean energy is one of the key development areas in China,and the installed capacity of clean energy based on photovoltaic power generation in China is the first in the world.In order to improve the efficiency of photovoltaic power generation, it is an effective solution to design an efficient and low-cost solar tracking system.In this paper, we choose the right sensor and servo motor, use SolidWorks to design the three-dimensional modeling of the system, use single-chip microcomputer and PLC to control the motion of the servo motor, so as to realize the photovoltaic panels always facing the sun at a suitable angle, in order to improve the power generation efficiency.
1 选题的目的及意义
当今世界，能源消耗过度，化石能源虽然还在能源结构中占有很大的比例，但带来巨量污染的同时也因其不可再生性使得开发新型能源很有必要，与之相比太阳能具有三大优点：太阳能作为一种新能源，它与常规它与常规能源相比有三大优点：第一，它是人类可以利用的最丰富的能源；第二，地球上，无论何处都有太阳能，就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值；第三，太阳能是一种洁净的能源。所以对太阳能的利用已经是重中之重。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上，到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW，到2050年将达到600GW。预计，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年，我国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。
但是，使用太阳能也有一定的局限性，首先太阳昼夜交替，太阳能只能间歇使用；其次，太阳位置和太阳光的强度随时间的变化而变化，固定接受太阳能的电池板装置接收的太阳能转化为电能的效率也是有着一定变化的，有时效率非常低，所以，及时准确地确定太阳的位置是非常有必要的，将在很大程度上增大电池板转换太阳能的效率。本课题要求选择合适的控制单元，控制电机的运动，从而实现光伏电池板始终以某合适的角度迎着太阳，以提高发电效率。
2 国内外同类研究现状
人类利用太阳能发电已经有了数十年的历史了，1839年，19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时，电流会加强，从而发现了“光生伏打效应”；1904年爱因斯坦发表光电效应论文,为此在1921年获得诺贝尔奖；1941年，奥尔在硅上发现光伏效应；1954ensp;年ensp;5ensp;月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为ensp;6%的单晶硅太阳电池，这是世界上第一个实用的太阳电池。同年，威克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了太阳电池。太阳光能转化为电能的实用光伏发电技术由此诞生并发展起来。
近几年国际上光伏发电快速发展，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家，1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50％，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加，经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段，到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环节组成的完整产业链，特别是多晶硅材料生产取得了重大进展，突破了年产千吨大关，冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国光伏发电的规模化发展奠定了基础。
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