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人类社会的一切活动都与能源密切相关。目前人们对能源的需求主要依靠化石能源,但由于化石能源本身的储量有限,且大量使用化石能源会对环境造成负面影响,故近年来人们一直在寻找可替代化石能源的清洁能源。太阳能就是其中一种非常具有应用潜力的可再生能源。目前太阳能发电的方式主要分为太阳能光伏发电和太阳能热力发电,后者具有发电效率高,占地面积小的特点,具有更高的应用价值,是太阳能发电技术未来的发展方向。与太阳能光伏发电不同,太阳能热力发电对于太阳跟踪的要求很高,尤其是碟式太阳能热力发电系统。传统的太阳跟踪系统大多数都是为光伏发电或者塔式热力发电设计的,并不能满足碟式太阳能热力发电系统的要求,因此,针对碟式太阳能热力发电跟踪系统进行研究,对于进一步高效合理的利用太阳能具有重要价值。
本文基于嵌入式微处理器、嵌入式实时操作系统、工业控制网络设计了一套碟式太阳能热力发电跟踪系统。论文包含如下几方面的内容:调研和分析了国内外太阳能跟踪系统的发展情况,根据计算机技术的新进展,设计了基于嵌入式系统的碟式太阳能跟踪系统开发框架;针对碟式太阳能发电系统对跟踪精度的要求,设计并实现了主动跟踪和被动跟踪结合的太阳跟踪方式来提高跟踪精度;针对碟式太阳能发电跟踪系统对系统稳定性的要求,设计并实现了异常检测和紧急处理机制;考虑到工业化和信息化融合的趋势和实际生产中降低维护人力成本的要求,设计并实现了智能化的自动控制逻辑;考虑到未来太阳能电站大规模部署太阳能发电系统的要求,设计并实现了控制网络与控制协议。
本文最终实现了跟踪系统原型机,并在国内某地进行了长时间的测试运行,实验证明跟踪系统原型机能够满足碟式太阳能热力发电的要求。