并联机构式太阳自动跟踪装置设计
发布时间：2021-11-13 05:06
太阳能光伏发电作为一种新能源使用方式正在全球范围内得到广泛关注和应用,随着全球光伏新增装机容量的快速增长,在使用中如何提高太阳能光伏系统的发电效率,是一个重要且极具价值的研究方向。据研究,与固定式光伏发电相比,如果采用自动跟踪装置,可使太阳能的接受率提高35%左右,发电量可提高20%以上,但是太阳跟踪装置在实际应用中常以传统的串联结构式为主,受环境影响大,承载能力及稳定性差等问题突出。基于此,本文提出了一种新型的并联机构跟踪装置,并设计出完整的太阳追踪系统,能够快速调节并对太阳进行有效跟踪。论文研究的主要结论如下:（1）根据天球理论,建立了太阳在地平坐标系下的位置模型,采用高精度的Bourges赤纬角算法得出杭州地区全年的方位角及高度角范围,并对方位角进行零线修正及公式修正,最后以杭州地区为例求解出全年跟踪太阳时的理想追踪区域。（2）根据单开链分析法,综合出了一类符合追踪要求的空间2 R（旋转）自由度并联机构,用螺旋理论对U-PRU-PUS并联机构进行分析,证明了此机构具有2个旋转自由度且解耦的特性。通过位置变化矩阵求出并联机构的正解及逆解,并用雅克比矩阵分析出机构的奇异位形,经边界搜...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
000-2016年全球光伏新增装机容量
作为一种无穷无尽的天然清洁能源，太阳能正逐渐取代煤、石油等这些化石能源而成为新能源之一[2,3]。近几年，欧洲、美国等国家每年有超过 60%的新增发电装机量来自于可再生能源。在 2015 年，全球可再生能源其新增装机容量首次超过传统能源发电装机量，其发电形式正在发生结构性变化。尤其是在德法等欧洲发达国家，可再生能源已逐渐成为能源获取的主要方式，同时也是这些国家传统能源转型、低碳化发展的重要组成部分。依据 JRC(欧洲联合研究中心)对未来 100 年全球总能源需求和结构性的预测，可再生能源在全球能源消耗中所占的比例在不断上升，预计2030 年化石能源的消耗才会出现下降趋势[4]。光伏发电、风力发电作为发电行业新能源发电的代表，在国内外引起了众多学者的不断探索及研究，同时也得到人们广泛关注及应用。据统计[5]，在 2002-2014 年间，可再生能源在全球能源消费中所占比例从 0.8%达到了 3.0%，在 2014 年底，可再生能源的发电量在全球发电总量占比达到 6.0%。全球可再生能源投资总额正在受益中国、日本及美国等占比较大的光伏发电市场的迅速崛起，特别是近年来，持续处在快速增长时期，图 1.1 为近年来全球的光伏发电新增装机容量统计数据。
容量均达到全球第一[6]。1.1.2 课题研究意义随着经济的可持续快速发展，能源短缺和环境污染问题越来越严重。近些年，太阳能光伏发电每年的装机容量在急剧上涨，以应对当前日益严重的能源危机和环境问题，光伏发电市场在逐渐扩大。虽然这些光伏系统都利用太阳能，由于太阳的光线方向在不断改变，且大部分的太阳能利用装置以固定式为主，并不能最大化地利用太阳能。因此，针对太阳能光伏板对太阳的利用率较低问题，太阳能自动跟踪系统越来越得到重视和发展[7]。根据相关研究表明，在利用太阳能发电中，同条件下，采用太阳能自动跟踪装置比固定式的发电装置发电，能使太阳能接受率提高 35%[8,9]；太阳能 PV 板如果朝向控制在能使入射光线和太阳能板之间的入射角达到最小，则与不使用跟踪装置的情况下相比，可使收集到的太阳能量达到 20%-40%[10,11]。因此，设计出实用经济的太阳跟踪装置是十分必要的，且得到了越来越多的关注和研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型并联太阳能跟踪机构研究[J]. 罗海玉,张淑珍. 机械设计. 2015(10)
[2]应用于太阳能电池板支架的迎阳随动并联机构研究[J]. 邓飞,冯运,李文忠. 机床与液压. 2015(09)
[3]中国太阳能资源利用现状及发展趋势[J]. 张文建,何玉林,刘健. 装备制造技术. 2014(11)
[4]基于方位特征集的两转动（0T-2R）并联机构的型综合及其应用[J]. 邓嘉鸣,尹洪波,沈惠平,李菊,杨廷力. 中国机械工程. 2013(24)
[5]太阳能电池板跟踪与除尘装置的设计[J]. 杨景发,邱鹏飞,李冰,赵通. 机械设计与制造. 2013(09)
[6]太阳自动跟踪机构的设计和位姿分析[J]. 贺新升,高春甫,王彬,谢楚雄. 光学精密工程. 2012(05)
[7]日子数在太阳位置计算中的应用[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭. 太阳能学报. 2011(11)
[8]我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J]. 王峥,任毅. 资源与产业. 2010(02)
[9]Type Synthesis and Characteristic Analysis of a Family of 2-DOF Rotational Decoupled Parallel Mechanisms[J]. ZENG Daxing, Hou Yulei, HUANG Zhen, and LU Wenjuan College of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(06)
[10]太阳能电池自动跟踪系统的设计[J]. 万里瑞. 机械工程与自动化. 2008(03)
硕士论文
[1]3-RPS并联机构在追日光伏中的应用研究[D]. 董庆江.武汉纺织大学 2016
[2]双轴式太阳能自动跟踪系统[D]. 徐海鹏.北方工业大学 2014
[3]高精度碟式太阳能聚光器跟踪控制研究[D]. 彭长清.湖南科技大学 2013
本文编号：3492378
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
000-2016年全球光伏新增装机容量
作为一种无穷无尽的天然清洁能源，太阳能正逐渐取代煤、石油等这些化石能源而成为新能源之一[2,3]。近几年，欧洲、美国等国家每年有超过 60%的新增发电装机量来自于可再生能源。在 2015 年，全球可再生能源其新增装机容量首次超过传统能源发电装机量，其发电形式正在发生结构性变化。尤其是在德法等欧洲发达国家，可再生能源已逐渐成为能源获取的主要方式，同时也是这些国家传统能源转型、低碳化发展的重要组成部分。依据 JRC(欧洲联合研究中心)对未来 100 年全球总能源需求和结构性的预测，可再生能源在全球能源消耗中所占的比例在不断上升，预计2030 年化石能源的消耗才会出现下降趋势[4]。光伏发电、风力发电作为发电行业新能源发电的代表，在国内外引起了众多学者的不断探索及研究，同时也得到人们广泛关注及应用。据统计[5]，在 2002-2014 年间，可再生能源在全球能源消费中所占比例从 0.8%达到了 3.0%，在 2014 年底，可再生能源的发电量在全球发电总量占比达到 6.0%。全球可再生能源投资总额正在受益中国、日本及美国等占比较大的光伏发电市场的迅速崛起，特别是近年来，持续处在快速增长时期，图 1.1 为近年来全球的光伏发电新增装机容量统计数据。
容量均达到全球第一[6]。1.1.2 课题研究意义随着经济的可持续快速发展，能源短缺和环境污染问题越来越严重。近些年，太阳能光伏发电每年的装机容量在急剧上涨，以应对当前日益严重的能源危机和环境问题，光伏发电市场在逐渐扩大。虽然这些光伏系统都利用太阳能，由于太阳的光线方向在不断改变，且大部分的太阳能利用装置以固定式为主，并不能最大化地利用太阳能。因此，针对太阳能光伏板对太阳的利用率较低问题，太阳能自动跟踪系统越来越得到重视和发展[7]。根据相关研究表明，在利用太阳能发电中，同条件下，采用太阳能自动跟踪装置比固定式的发电装置发电，能使太阳能接受率提高 35%[8,9]；太阳能 PV 板如果朝向控制在能使入射光线和太阳能板之间的入射角达到最小，则与不使用跟踪装置的情况下相比，可使收集到的太阳能量达到 20%-40%[10,11]。因此，设计出实用经济的太阳跟踪装置是十分必要的，且得到了越来越多的关注和研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型并联太阳能跟踪机构研究[J]. 罗海玉,张淑珍. 机械设计. 2015(10)
[2]应用于太阳能电池板支架的迎阳随动并联机构研究[J]. 邓飞,冯运,李文忠. 机床与液压. 2015(09)
[3]中国太阳能资源利用现状及发展趋势[J]. 张文建,何玉林,刘健. 装备制造技术. 2014(11)
[4]基于方位特征集的两转动（0T-2R）并联机构的型综合及其应用[J]. 邓嘉鸣,尹洪波,沈惠平,李菊,杨廷力. 中国机械工程. 2013(24)
[5]太阳能电池板跟踪与除尘装置的设计[J]. 杨景发,邱鹏飞,李冰,赵通. 机械设计与制造. 2013(09)
[6]太阳自动跟踪机构的设计和位姿分析[J]. 贺新升,高春甫,王彬,谢楚雄. 光学精密工程. 2012(05)
[7]日子数在太阳位置计算中的应用[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭. 太阳能学报. 2011(11)
[8]我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J]. 王峥,任毅. 资源与产业. 2010(02)
[9]Type Synthesis and Characteristic Analysis of a Family of 2-DOF Rotational Decoupled Parallel Mechanisms[J]. ZENG Daxing, Hou Yulei, HUANG Zhen, and LU Wenjuan College of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(06)
[10]太阳能电池自动跟踪系统的设计[J]. 万里瑞. 机械工程与自动化. 2008(03)
硕士论文
[1]3-RPS并联机构在追日光伏中的应用研究[D]. 董庆江.武汉纺织大学 2016
[2]双轴式太阳能自动跟踪系统[D]. 徐海鹏.北方工业大学 2014
[3]高精度碟式太阳能聚光器跟踪控制研究[D]. 彭长清.湖南科技大学 2013
本文编号：3492378
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