Cốt lõi của hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động hoàn toàn nằm ở khả năng nhận biết chính xác vị trí của mặt trời và điều khiển các thao tác cần thiết. Tôi sẽ kết hợp các ứng dụng của nó trong các trường hợp khác nhau và trình bày chi tiết nguyên lý hoạt động của nó từ ba khâu chính: phát hiện cảm biến, phân tích hệ thống điều khiển và ra quyết định, và điều chỉnh truyền động cơ khí.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống theo dõi mặt trời tự động hoàn toàn chủ yếu dựa trên việc giám sát thời gian thực và điều khiển chính xác vị trí của mặt trời. Thông qua sự phối hợp hoạt động của các cảm biến, hệ thống điều khiển và thiết bị truyền động cơ khí, nó đạt được khả năng tự động theo dõi mặt trời như sau:
Phát hiện vị trí mặt trời: Hệ thống theo dõi mặt trời tự động hoàn toàn dựa vào nhiều cảm biến để phát hiện vị trí của mặt trời trong thời gian thực. Các cảm biến phổ biến bao gồm sự kết hợp giữa cảm biến quang điện và phương pháp tính toán lịch thiên văn. Cảm biến quang điện thường bao gồm nhiều tế bào quang điện được phân bố theo các hướng khác nhau. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào, cường độ ánh sáng mà mỗi tế bào quang điện nhận được là khác nhau. Bằng cách so sánh tín hiệu đầu ra của các tế bào quang điện khác nhau, có thể xác định được góc phương vị và góc độ cao của mặt trời. Các quy tắc tính toán lịch thiên văn dựa trên các định luật về sự quay và chuyển động quay của Trái đất quanh Mặt trời, kết hợp với các thông tin như ngày, giờ và vị trí địa lý, để tính toán vị trí lý thuyết của Mặt trời trên bầu trời thông qua các mô hình toán học được thiết lập sẵn. Trong trường hợp các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn, các cảm biến vị trí mặt trời có độ chính xác cao cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho các điều chỉnh tiếp theo bằng cách theo dõi góc phương vị và góc độ cao của mặt trời.
Xử lý tín hiệu và ra quyết định điều khiển: Tín hiệu vị trí mặt trời được cảm biến phát hiện sẽ được truyền đến hệ thống điều khiển, thường là bộ vi xử lý nhúng hoặc hệ thống điều khiển bằng máy tính. Hệ thống điều khiển phân tích và xử lý tín hiệu, so sánh vị trí thực tế của mặt trời được cảm biến phát hiện với góc hiện tại của tấm pin quang điện hoặc thiết bị quan sát, và tính toán độ lệch góc cần điều chỉnh. Sau đó, dựa trên chiến lược và thuật toán điều khiển đã được thiết lập trước, các lệnh điều khiển tương ứng được tạo ra để điều khiển thiết bị truyền động cơ khí nhằm điều chỉnh góc. Trong các trường hợp quan sát nghiên cứu khoa học thiên văn, sau khi thiết lập các thông số quan sát thông qua phần mềm máy tính, hệ thống điều khiển có thể tự động phân tích và quyết định cách điều chỉnh góc của thiết bị quan sát theo chương trình đã được thiết lập trước.
Truyền động cơ khí và điều chỉnh góc: Các lệnh do hệ thống điều khiển đưa ra được truyền đến thiết bị truyền động cơ khí. Các phương pháp truyền động cơ khí phổ biến bao gồm thanh đẩy điện, động cơ bước kết hợp với bánh răng hoặc vít me, v.v. Sau khi nhận được lệnh, thiết bị truyền động cơ khí sẽ điều khiển giá đỡ tấm pin quang điện hoặc giá đỡ thiết bị quan sát xoay hoặc nghiêng theo yêu cầu, điều chỉnh tấm pin quang điện hoặc thiết bị quan sát sao cho vuông góc hoặc tạo một góc cụ thể so với ánh sáng mặt trời. Ví dụ, trong trường hợp hệ thống quang điện nhà kính nông nghiệp, bộ theo dõi năng lượng mặt trời tự động hoàn toàn một trục điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện thông qua các thiết bị truyền động cơ khí theo lệnh của hệ thống điều khiển, đảm bảo cây trồng nhận đủ ánh sáng đồng thời đạt hiệu quả thu nhận bức xạ mặt trời cao.
Phản hồi và Hiệu chỉnh: Để đảm bảo độ chính xác của việc theo dõi, hệ thống cũng sẽ tích hợp cơ chế phản hồi. Các cảm biến góc thường được lắp đặt trên các thiết bị truyền động cơ khí để giám sát góc thực tế của các tấm pin quang điện hoặc thiết bị quan sát trong thời gian thực và truyền thông tin góc này về hệ thống điều khiển. Hệ thống điều khiển so sánh góc thực tế với góc mục tiêu. Nếu có sự sai lệch, nó sẽ đưa ra lệnh điều chỉnh lại để hiệu chỉnh góc và đảm bảo độ chính xác của việc theo dõi. Thông qua việc phát hiện, tính toán, hiệu chỉnh và phản hồi liên tục, hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động hoàn toàn có thể liên tục và chính xác theo dõi sự thay đổi vị trí của mặt trời.
Một trường hợp cải thiện hiệu suất phát điện của các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.
(1) Bối cảnh dự án
Một nhà máy điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất quy mô lớn ở Hoa Kỳ có công suất lắp đặt 50 megawatt. Ban đầu, nhà máy sử dụng các giá đỡ cố định để lắp đặt các tấm pin quang điện. Do không thể theo dõi sự thay đổi vị trí của mặt trời theo thời gian thực, lượng bức xạ mặt trời mà các tấm pin quang điện nhận được bị hạn chế, dẫn đến hiệu suất phát điện tương đối thấp. Đặc biệt vào sáng sớm và chiều tối, cũng như trong thời gian chuyển mùa, tổn thất điện năng rất đáng kể. Để nâng cao hiệu suất phát điện của nhà máy, nhà điều hành đã quyết định導入 một hệ thống theo dõi mặt trời tự động.
(2) Giải pháp
Thay thế hàng loạt giá đỡ tấm pin quang điện trong nhà máy điện và lắp đặt hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động hai trục. Hệ thống này giám sát góc phương vị và góc độ cao của mặt trời theo thời gian thực thông qua các cảm biến vị trí mặt trời độ chính xác cao. Kết hợp với hệ thống điều khiển tiên tiến, nó điều khiển giá đỡ tự động điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện, đảm bảo các tấm pin quang điện luôn vuông góc với ánh sáng mặt trời. Đồng thời, hệ thống theo dõi được kết nối với hệ thống quản lý thông minh của nhà máy điện để thực hiện giám sát từ xa và cảnh báo sớm sự cố.
(3) Hiệu quả thực hiện
Sau khi lắp đặt hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động hoàn toàn, hiệu suất phát điện của nhà máy điện mặt trời đã được cải thiện đáng kể. Theo thống kê, sản lượng điện hàng năm đã tăng từ 25% đến 30% so với trước đây, với sự gia tăng đáng kể về sản lượng điện trung bình hàng ngày. Trong những thời kỳ điều kiện ánh sáng yếu như mùa đông và những ngày mưa, lợi thế phát điện thậm chí còn rõ rệt hơn. Tỷ suất lợi nhuận đầu tư của nhà máy điện đã tăng lên đáng kể, và dự kiến chi phí nâng cấp thiết bị sẽ được thu hồi sớm hơn 2 đến 3 năm so với kế hoạch.
Một trường hợp định vị chính xác trong quan sát nghiên cứu khoa học thiên văn.
(1) Bối cảnh dự án
Khi một viện nghiên cứu thiên văn học ở Nga tiến hành nghiên cứu quan sát mặt trời, việc điều chỉnh thủ công truyền thống các thiết bị quan sát không đáp ứng được yêu cầu theo dõi và quan sát mặt trời với độ chính xác cao và trong thời gian dài, gây khó khăn trong việc thu thập dữ liệu mặt trời liên tục và chính xác. Để nâng cao trình độ nghiên cứu và quan sát khoa học, viện đã quyết định sử dụng hệ thống theo dõi mặt trời hoàn toàn tự động để hỗ trợ quan sát.
(2) Giải pháp
Một hệ thống theo dõi mặt trời tự động hoàn toàn, độ chính xác cao, được thiết kế đặc biệt cho nghiên cứu khoa học đã được lựa chọn. Độ chính xác định vị của hệ thống này có thể đạt tới 0,1°, đồng thời có độ ổn định cao và khả năng chống nhiễu tốt. Hệ thống được kết nối chặt chẽ và hiệu chuẩn chính xác với các thiết bị quan sát nghiên cứu khoa học như kính viễn vọng mặt trời và máy quang phổ. Các thông số quan sát được thiết lập thông qua phần mềm máy tính, cho phép hệ thống tự động điều chỉnh góc của thiết bị quan sát theo chương trình đã cài đặt trước và theo dõi quỹ đạo của mặt trời trong thời gian thực.
(3) Hiệu quả thực hiện
Sau khi hệ thống theo dõi mặt trời tự động hoàn toàn được đưa vào sử dụng, các nhà nghiên cứu có thể dễ dàng thực hiện việc theo dõi và quan sát mặt trời trong thời gian dài với độ chính xác cao. Tính liên tục và độ chính xác của dữ liệu quan sát đã được cải thiện đáng kể, giảm thiểu hiệu quả việc mất dữ liệu và sai sót do điều chỉnh thiết bị không kịp thời. Nhờ hệ thống theo dõi này, nhóm nghiên cứu đã thu được nhiều dữ liệu hoạt động mặt trời phong phú hơn và đạt được nhiều kết quả nghiên cứu khoa học quan trọng trong các lĩnh vực như nghiên cứu vết đen mặt trời và quan sát vành nhật hoa.
Một trường hợp tối ưu hóa hợp tác hệ thống quang điện trong nhà kính nông nghiệp.
(1) Bối cảnh dự án
Tại một nhà kính nông nghiệp tích hợp hệ thống quang điện ở Brazil, các tấm pin quang điện được lắp đặt cố định. Mặc dù đáp ứng được nhu cầu ánh sáng cho cây trồng bên trong nhà kính, nhưng hệ thống không thể tận dụng tối đa năng lượng mặt trời để phát điện. Để tối ưu hóa sự phối hợp giữa sản xuất nông nghiệp và phát điện quang điện, đồng thời tăng tổng thu nhập của nhà kính, chủ đầu tư đã quyết định lắp đặt hệ thống theo dõi mặt trời tự động hoàn toàn.
(2) Giải pháp
Lắp đặt hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động một trục. Hệ thống này có thể điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện theo vị trí của mặt trời. Trên cơ sở đảm bảo thời lượng và cường độ ánh sáng mặt trời cho cây trồng bên trong nhà kính, hệ thống có thể thu được bức xạ mặt trời ở mức tối đa. Thông qua hệ thống điều khiển thông minh, phạm vi điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện có thể được thiết lập để ngăn chặn hiện tượng ánh sáng mặt trời che khuất quá mức ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Đồng thời, hệ thống theo dõi được liên kết với hệ thống giám sát môi trường của nhà kính để điều chỉnh góc của các tấm pin quang điện theo thời gian thực dựa trên nhu cầu phát triển của cây trồng.
(3) Hiệu quả thực hiện
Sau khi lắp đặt hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động hoàn toàn, sản lượng điện mặt trời của nhà kính nông nghiệp đã tăng khoảng 20%, đạt được hiệu quả sử dụng tài nguyên năng lượng mặt trời mà không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng bình thường của cây trồng. Cây trồng trong nhà kính phát triển tốt hơn nhờ điều kiện ánh sáng đồng đều hơn, cả năng suất và chất lượng đều được cải thiện. Sự cộng hưởng giữa nông nghiệp và ngành công nghiệp quang điện rất đáng kể, và tổng thu nhập của nhà kính đã tăng từ 15% đến 20% so với trước đây.
Các trường hợp trên minh họa những thành tựu ứng dụng của hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động hoàn toàn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các trường hợp cụ thể hoặc có bất kỳ góp ý nào về việc chỉnh sửa nội dung, vui lòng cho tôi biết bất cứ lúc nào.
Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.
Điện thoại: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Trang web công ty:www.hondetechco.com
Thời gian đăng bài: 18/06/2025