爱华网中盛光电照亮奥运会
李梓森 胡永强
历史在随着太阳的光辉不断开创着新的文明。自古以来，太阳能作为一种绿色能源一直被人们所推崇。从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明了世界上第一台太阳能驱动发动机起，人们将太阳能作为一种能源和动力加以利用，已有了300多年的历史了。历史演绎到今天,太阳能发电在人们的生活中担当着越来越重要的角色。从20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异,然而,太阳能发电设备可以随着不同时段的太阳光线转移，随时变换电池的旋转角度，从而达到最大限度地吸收太阳能目的的太阳能发电系统，却是鲜有听闻的。由中盛光电集团开发的“追日型”光伏发电系统有效地提高了能效，也有效促进太阳能光伏系统在国内的使用，使人类文明迈向了新的辉煌。
“追日型”光伏并网发电系统点亮奥运
公元2007年，中国第一套具有“追日”功能的太阳能光伏发电系统在奥运会沙滩排球场馆正式并网发电。由中盛光电集团提供的这套“追日型”太阳能光伏发电系统，为绿色奥运增添了新的亮点。该系统主要分为2个部分：一个是功率为11kW的全自动追日型太阳能光伏并网发电系统,该系统由长11m、宽7m的太阳能电池板阵列构成，位于沙滩排球场的东北角。其太阳能电池可以随着太阳的移动实现追日旋转，因而发电效率比一般固定式的太阳能光伏并网系统提高了30%以上，是目前世界上转换效率最高的太阳能发电系统。据资料显示，这套系统平均每天可发电50kwh，一年可为奥运场馆供电超过1.8万kwh，并可连续运作25年以上。另一个是功率为44kw的固定式太阳能光伏并网电站。该电站位于沙滩排球1号功能用房房顶，架设了一排由220块太阳能电池板组成的固定式太阳能电池阵列。由两台30千瓦的并网逆变器将阵列所发出的直流电能转换成380V三相交流电能，并输送至电网，供比赛场用电设备使用。该电站日均发电量为150KWh，年发电量可达5.5万kWh。发电和并网技术均达到国际领先水平。
“追日型”光伏发电系统的设备及技术特点
“追日型”光伏发电系统可分为单轴和双轴追日两种形式。单轴跟踪系统以东西方向跟踪，以南北轴做东西向水平转动，光伏阵列只有一个自由度的转动。双轴跟踪系统的光伏阵列有两个旋转自由度，可精确追踪日光，保证光线垂直照射光伏阵列。由中盛光电集团为奥运会沙滩排球场馆提供的太阳能光伏并网发电双轴伺服系统是一个机电系统，将光伏组件固定在系统结构的上部。系统可以绕一轴沿东西方向旋转240°（也称方位角跟踪），同时可沿另外一轴调整倾斜角度（也称高度角跟踪），这样使得光伏组件始终正对太阳从而提高光的利用率。其中,双轴跟踪机械系统由主机械支撑结构、方位角跟踪机构、仰角跟踪机构组成。近年来,中盛光电集团通过多种的技术手段不断优化双轴跟踪系统的结构及可靠性,使其结构更简单、重量更轻、制造安装更方便，同时具有较好的强度与刚度。运行可靠的双轴跟踪系统的机械结构,可有效地提高整个光伏并网发电系统的运行质量；
此外,“追日型”太阳能光伏发电系统还具备远程遥控的功能。两轴跟踪控制系统的控制原理是基于太阳和地球之间的天文运动规律，通过建立相应的数学模型来计算某一地点某一时刻的太阳光线的位置，然后通过PLC程序来控制二个传动机构的运动使得太阳能电池组件始终正对太阳光线，系统采用倾角传感器来检测光伏组件的仰角，采用单圈紧密薄膜电位器来检测光伏组件的方位角，采用霍尔型电流传感器来检测电机的工作电流，他们输出的电压信号经AD转换后传给PLC，PLC把相关的检测数据通过GSM单元以短信的方式发送到远程监控端。远程监控软件及时显示所获得的信息，并给出异常提示。管理员可根据获得的监测数据来判断系统的工作状态，并可通过控制端的GSM单元以短信方式发出控制指令来调整系统的工作状态。
“追日型”光伏发电系统的优点
中盛光电集团为奥运会沙滩排球场提供的这套“追日型”光伏发电系统具有外型美观、噪音低、跟踪精度高、耗电量小、耐侯性好的特点。他们将光伏组件、布线设计、光机电一体化、跟踪系统、逆变系统、通讯与监控等方面进行一系列的优化，提供性价比更高、工作状态更稳定的光伏发电系统,其太阳能电池可以随着太阳的移动实现追日旋转，因而发电效率比一般固定式的太阳能光伏并网系统提高了30%以上。
针对工程应用上对光伏组件的效率和稳定性的要求，中盛光电集团在组件的研制过程中注重从细节入手,力求将“追日型”的质量打造的更加夯实。他们从组件的结构、封装和测试上展开相关的研发工作, 根据太阳能电池在一定条件下，最佳输出功率与接受的光照强度成比例增加而又不会影响寿命的特性，通过对普通光伏发电系统的各种特点进行优化，对低倍聚光光伏组件的结构进行了设计和模拟。由于光伏组件之间存在的差异导致光电转换后所造成的电能损耗，采用微型逆变装置，对组件串进逆变器之前的输出特性进行预处理，从而可以最大限度的输出电能，同时方便后期的监控与检修。以低成本稳定的低倍聚光型的光伏组件的产品化研究,研制出放大倍率在2左右的聚光型的可靠的光伏组件。利用高效微型逆变器该微型逆变单元不仅减少了组件间由于特性不匹配产生的内耗，而且即使有部分阴影的影响也可保证较稳定的输出，从而可以最大限度的输出电能。
此外,“追日型”在方位角跟踪机构与仰角跟踪机构的机构尺寸、有限元分析、可靠性设计等方面也进行了进一步的技术改造,使系统在机构重量较轻的前提下，能够运转灵活、安全可靠，且其方位角、仰角跟踪角度范围达到最大。对反射聚光的跟踪系统，如果跟踪误差大，不但不能提高发电效率，反而会使电池板受光不均，产生热斑等影响，大大缩短了电池板的使用寿命。所以为了提高跟踪精度，“追日型”采用了双传感系统，一套传感系统用于运动执行单元，另一套独立的精度更高的传感系统用于状态的监测，两套传感系统的工作原理完全不同。两套传感系统互相参照，即使在一套传感系统出现故障的情况下，另一套传感系统认可确保整套系统的稳定运转，从而使得整套系统具有很高的长期户外运行的可靠性。
为了进一步提高控制精度，将远程遥控的功能诠释的更加完美。根据模糊控制和两轴跟踪的特点，“追日型”还采用了带加权因子的模糊控制方法，用PLC实现跟踪位置的在线检测和对跟踪电机的模糊控制，保证了跟踪精度。
“追日型”光伏发电系统应用
推广应用“追日型”光伏发电系统,是解决产业链中硅材料上涨和太阳辐射能利用率不高的矛盾的一个有效途径。由于太阳能的分散性和方向性，这使得价格和能效成为太阳辐射能利用过程中面临的主要问题。在不断降低硅材料的使用量的同时，进一步提高光电池本身的转化效率和相对廉价的阳光收集装置的收集效率是目前科技界和企业界关注的热点。而“追日型”光伏发电系统的应用能够将这些问题得到较好的解决。目前太阳能光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，如为广大无电地区居民生活生产提供电力、为通讯中继站提供电力等；二是太阳能光伏日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能草地灯各种照明灯具等；三是并网光伏发电系统。按照2037基太阳能光电路灯、350栋楼道亮化工程的投入规模计算，在20年使用期内，“追日型”太阳能光伏发电系统同电力供应系统相比，此项工程可节电1亿kWh，节煤3．8万t，间接减少CO2排放 7．3万t、SO2排放510t、NO2排放430t、粉尘排放500t。
目前,由中盛光电集团研发的“追日型”光伏发电系统的相关技术已经申请国家专利10项，拥有实施项目的全部技术权利，已形成两个中试产品系列：ET-D80型和ET-D81型，本项目中试产品已于2007年8月5日在北京奥运会沙滩排球馆正式并网发电，2008年1月在台湾参与了太阳能光伏示范园区的建设，目前正在执行美国一个3MW的光伏电站的建设工作，一个3.5MW的光伏电站合作协议也正在签定中。“追日型” 光伏发电系统凭借较好的特性,逐步受到市场的青睐。
侧 记
中盛人谈“追日”
中盛光电集团副总裁兼首席销售官佘海峰：
一：“近年来,我们不断致力于光伏系统的技术创新,在光伏技术领域创造了独特的“中盛品牌”。为提高发电效率，我们在不断地进行着“追日狙击”，提升我们在国际光伏市场的地位。我们的细分产品有“追日系统”。一般太阳能系统组件主要为平躺或者呈33度角摆放，然而太阳运行会改变照射的角度，进而改变照射强度，因此一般产品只有一个时间段接受直射。而追日系统的区别就在于借助跟踪器，能够不断调整角度，尽可能取得照射的最佳角度。据统计，借助于中盛光电的追日系统，可以增加30%至42％的发电量,在世界处于遥遥领先的地位。我们现已经完成自主研发第2代追日系统，目前正在研制第3代系统”。
二：“先进的技术优势给我们带来了难得的市场机遇，中盛光电集团相比同行其他公司的特点，总得概括，主要有两方面：一方面是商业模式的差异化；中盛是中国同行业中一家真正专注于做下游的企业。我们在产业链上游和中游具有竞争力的同时，在下游的竞争力和自身的关注度超越了任何一下中国企业，比如我们研发的双轴伺服系统(追日系统)代表了目前全球最先进的系统集成技术，再比如我们在欧洲新投资的系统集成和能源解决方案公司，正在行业最下游拓展市场”。
三：“中盛在另一方面的特点主要体现在营销上，我们是最早在海外设立分支机构的中国光伏企业。我们本地化的营销策略已经成为集团全球战略的重要组成部分。开发最适合本地市场的产品，提供最适合本地市场的产品服务和技术服务是我们的最要战略之一。截止目前，中盛的产品已经在全球４２个国家和地区应用。我们将继续关注光伏市场的技术发展，“追日系统”在世界的推广和应用将是我们下一步业务发展的重点。
另外，技术进步是降低光伏发电成本、促进光伏产业和市场发展的重要因素。几十年来围绕着降低成本的各种研究开发工作取得了辉煌成就，表现在电池效率不断提高，硅片厚度持续降低和产业化技术不断改进等方面，对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。当前国际上最新的研发热点集中在高效率、高稳定性的追日型自动跟踪系统方面。美国、德国、荷兰、日本、澳大利亚等国家在光伏屋顶计划的激励下，许多企业和研究机构成功地推出了多种不同的高性能跟踪系统。由中盛光电集团研发的“追日型”光伏发电系统不仅提高了电池效率,降低了电池硅片的厚度,而且还优化了伺服跟踪系统的结构性能,成为全世界“追日型” 光伏发电系统的科技领军人。
回顾人类过去几千年的历史，从蒸汽机的发明到火车的诞生；从汽车的发明到飞机的升空，每一项科技大发现都给人类文明进步带来巨大的影响。面对全球光伏产业每年30%以上的发展前景,1200名中盛人悉心浇注着“追日”这朵绚烂的科技之花,中盛光电集团将继续致力与太阳能光伏发电系统解决方案的探索,在倾力打造高效、廉价太阳能发电系统上谱写新的神话。
