5。2系统的调试 17

结  论 22

致  谢 23

参 考 文 献 24

1  引言

1。1研究背景和意义

众所周知，在21世纪人类社会文明赖以发展的根本动力和物质基础就是能源。当前，世界上绝大多数国家主要依赖的能源是以石油、煤炭和天然气为代表的化石燃料。根据世界能源机构公布的数据，全球已经发现的石油的可开采年限仅有41年，而石油占世界能源消耗总量的40。5%；煤炭剩余的可以开采的年限为230年，其占世界能源消耗总量的25。2%；天然气剩余的可开采年限为61。9年，它在世界能源消耗总量中占24。1%。传统的化石燃料能源正在一天天的减少，能源问题已经成为了迫在眉睫的全球性难题[1]。

同时，化石燃料的过量使用还带来了全球环境的不断恶化，最显著的一大危害就是温室效应，大量外排CO2形成的隔热层正在不断“加热”地球，使得全球不断升温，造成南北极冰川的融化、海平面的上升等等问题；其次产生的氮硫氧化物形成酸雨，对树木、动物产生致命性的打击，还有对人类社会各样建筑物的腐蚀等等；还有未净化直接排放的各类粉尘和有毒气体，引发人体产生的各种呼吸道疾病。减少化石燃料的使用刻不容缓。

越来越多的国家将目光投到了新能源的开发上，积极地探索能源多样化的途径，开展新能源和可再生能源的研发工作。虽然在未来的几十年内，煤炭石油天然气等化石燃料依旧会是世界能源结构的主要组成部分，但人们对核能、太阳能、风能等等可持续再生的清洁能源的重视，使其在整个能源结构中所占的比重得到显著地提高。据统计，20世纪90年代以来，全球煤炭和石油的发电量每年的增长量为1％，而太阳能的发电量每年增长达20％。预计在未来的20年内可持续能源将会结束化石燃料一同天下的局面[2]。所以，相对于越来越少的化石燃料，太阳能是可以扛起社会能源的重任的。

太阳能的特殊优势：首先它有着丰富的贮存量，它是人类历史上最为丰富的能源，没有之一。据估计，在人类漫长的利用史内，太阳对他自身的消耗仅为自身的2％，绝对的取之不尽用之不竭；其次太阳能的利用没有地理限制，无论何处都能够就地开发，不存在地理限制，尤其对交通不发达的偏远地区更具使用价值；接着是太阳能的清洁可持续：不会产生废弃物，也不会有噪音污染，对生态平衡没有任何影响。但是他的劣势也很明显：能量密度较低，晴朗的天气下日照充足，1平方米的土地接收到的能量大概在1千瓦左右，所以需要很大的阳光采集板才能达到使用目的，增加了操作成本；受天气影响大：到达地面的太阳辐射强度，受到地区、季节、气候等因素的影响，强度不稳定，增加了操作难度。

目前，地球每天收到的太阳能约4×1015千瓦时，假如把这些能源充分利用，相当于节省了2。5×108万桶石油，不仅解决了能源短缺的问题，也在一定程度上保护了环境。

1。2国内外发展现状

1。3研究问题及途径

由太阳能电池板的特性可知，它的发电量与照射到电池板上的光照强度成正比，因此接收到太阳的垂直照射光，可以得到太阳的最大光照强度。实验证明，在太阳电池板的功率相同时，自动跟踪式设备要比固定式设备提高发电量至少在25%以上，成本也有所下降[4]。然而太阳的位置是不断地在变化的，所以要想使得太阳能电池板获得最大输出功率，就必须要使太阳能电池板时刻跟随太阳的运动轨迹来运转，才能使得太阳光始终垂直照射到太阳能电池板上。而本课题就是对如何实现太阳光始终垂直照射到太阳能电池板上这一问题进行研究，要求设计出一套性能最优、价格最低的太阳能跟踪系统，实现白天有阳光时自动跟踪太阳，夜晚无阳光时自动回归初始状态。其研究途径主要包括以下几种：