郭延非
山东电力建设第三工程有限公司，山东 青岛 266100
摘要：近年来，我国对能源的消耗越来越大，太阳能的应用越来越广泛。发电系统使用CO2作为介质吸收大气温度或太阳能来发电。液态CO2在超临界加热器中吸收大气热量和太阳能，形成超临界高压状态，通过质量流量控制超临界CO2，进一步吸收大气热量，将太阳能转化为高压气体，驱动膨胀涡轮机发电。CO2经过膨胀降压后进一步减压冷却成液态CO2送至超临界加热器。为了更好地液化CO2，设置吸收式制冷系统，需要太阳能加热。液化气在夜间可以通过低温空气冷却，但需要储气。利用CO2吸收大气热量或太阳能，使状态发生变化，并重复这个循环实现发电。
关键词：超临界气体；二氧化碳；大气温度；太阳能发电
引言
随着现代科技的发展，近代社会出现能源的危机和国家提出的新能源建设目标，促使科研人员不断研发新的能源，其中太阳能是最清洁的基本不受地理位置的限制的可再生能源，太阳能云台系统就是一种利用太阳能作为能源的装置，故而能广泛使用，具有广阔的市场前景。本文考虑太阳能板迎光面的可调整性的以弥补此方面的不足，使太阳能利用达到最佳的效果。
1热管真空管太阳能集热器
热管式真空管主要由热管、吸热板、玻璃管等构成，其工作原理是金属吸热板吸收穿过真空管玻璃外壳的太阳辐射能，将其转变为热能，使热管蒸发段的传热介质汽化，气体上升到热管冷凝段就将热量传递给热管内的工质，自身冷凝成液体，重新回到热管蒸发段，依次循环，使真空管内部的工质达到所需温度。
2超临界气体的特性
气体在超临界状态的性质是完全不同于在正常的温度和压力，与液体密度相似，表面张力很小，几乎接近于0。导热系数高于大气气体，黏度低，易于通过压力调节控制。常用的超临界气体有乙烷、乙烯、丙烷、甲苯、二氧化碳。其中，CO2的应用最为广泛，在相平衡、迁移率、热力学性质、安全性和经济性等方面都具有无可比拟的优势。以CO2为例，超临界气体的性质如下。（1）相平衡：对更多的有机化合物具有良好的溶剂性能，与水的互溶性较差，挥发性较好。（2）流动性：低黏度，高扩散系数。（3）热力学性质：易达到临界点，蒸发发热量低。（4）安全经济：无毒、不易燃、价格低廉、易获取。
3实现方法
3.1高效空温式超临界加热器
系统开始运行之前在液化高位储罐中存有适量的液体CO2，液体CO2在DCS的控制下打开阀门V11，一定量的液体CO2加入高效空温式超临界气体加热器的贮罐后，阀门V11关闭。DCS控制调节阀,控制进入分液罐的液位。分液罐内的液态CO2通过分液器进入翅片加热汇流管,汇流管的液体CO2通过每根翅片加热管的造膜头，在加热管内壁均匀分布CO2液膜。热空气通过烟囱和设置在底部的轴流风机的增强对流作用下，流经加热管翅片表面。热空气的温度高达60度以上，较CO2液膜加热气化，气化后的气体通过排气管及气相平衡管进入加热器贮罐。随着加热器中CO2温度的升高，其内的压力升高，当到达超临界温度时，其内的CO2为超临界高压状态。当其中的温度压力达到规定的值。其中的超临界气体在DCS的控制下打开阀门V21，并通过调节阀控制通过高效空温式气体加热器的流量。随着超临界气体的释放，超临界加热器的超临界CO2密度减少，同时超临界加热器继续吸收热量，吸收的热量和流量释放调节阀的开关共同维持超临界加热系统的压力稳定。在此设备中CO2吸收大气中的热量呈超临界高压状态。
3.2太阳能热水系统的应用
在太阳能热水系统方面，宁静娟等设计了一款复合抛物面聚集(CPC)热管真空管式太阳能热水器，系统内工质为导热性能更好的导热油，与全玻璃真空管太阳能热水器进行热性能对比，通过比较两种热水器的集热温度、日平均效率等发现，当太阳辐射照度在300-800W/m2时，前者的日平均效率及瞬时效率均比后者提高10%-20%，分别可以到达80%和75%-85%，且工质导热油的温度最高可达103℃。
3.3光伏发电站
光伏发电技术的顺利应用，离不开光伏电站的支持，光伏电站是进行光伏发电的基础设备，其直接影响着发电率和电力的有效应用。目前，太阳能发电厂大致分为分散发电厂和集中式太阳能发电厂两种。分散发电厂是指在恒定电压水平且不超过20000kW并网的单个发电厂的点存储容量，转换后的电能主要用于变电站地区的太阳能发电设备。集中式太阳能发电厂在电能传输中有很多阶段，设备也更复杂，它通常包括以下步骤：第一，通过转换设备的作用将太阳能转换为电能，第二，转换后的电能通过配电和接收设备输送到逆变器。最后，在逆变器的作用下，直流电在交流变压器箱中流动，并与网络建立连接。为了确保在传输过程中安全使用电能，有必要确保各种太阳能组件的正常运行。
3.4系统软件设计
太阳能云台控制系统首先对各个模块进行硬件初始化，其中主要包括对显示模块、时钟模块等进行初始化。当云台系统对各模块初始化以后，首先设定阈值信息来判断是否让舵机转动以及舵机向哪个方向转动。STM32发送信息利用光敏电阻对光信号的采集，当环境光线亮度没有达到提前设定好的阈值时，则系统输出高电平，此时，舵机控制太阳能板转动一定的角度并由MPU6050输出角度信息显示，并且单片机继续采集光敏电阻的信息，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，输出低电平，此时调整舵机的方向使太阳能板达到接受最大光面积，并由MPU6050将角度信息返回给主控芯片STM32单片机并在显示屏上显示角度，同时还要不间断采集光敏电阻接收的光强度，来随时调整太阳能板的角度，同时还可以利用PWM波控制LED灯闪烁来证明此时为最佳采光角度。
3.5太阳能水泵
水泵直接影响着人们的日常生活，水资源是生命的源泉，水质是整个社会都在关注的问题，水泵的使用可以有效地保证水质，改善人们的生活质量。太阳能水泵是一种新型设备，可以利用太阳能技术提供的电力来实现太阳能水泵的正常运行。如果太阳能水泵使用由太阳能提供的电力，则直流电流必须通过逆变器转换为交流电，以提供太阳能水泵运行所需的电力。
结语
总而言之，采用空温式太阳能发电是完全可行的，它有着比其他太阳能发电方式更大的光电效率。空温式太阳能发电系统不仅直接吸收光照产生的热量，还间接吸收光照大气的热量，从而最大限度利用太阳能。利用沙漠地区的太阳能和空气能来发电，不仅能为人们提供一种清洁能源，并能改善沙漠气候条件，有利于沙漠治理能。加强对光伏电站应用工作的分析研究，可以有效地促进环境的可持续发展。由于目前光伏电站在运用过程中对环境产生的较多不良影响，因此，在今后工作中，相关企业要加强光伏电站的改进升级工作，不断提高光伏电站与环境的匹配度，减少对环境的不利影响，促进环境与经济的可持续发展。
参考文献
[1]邹彬,杨延宁,李雪,董军堂,朱鹏.一种基于云台的智能太阳能光伏系统的设计[J].自动化与仪器仪表,2020年第2期(总第244期).
[2]孙菲,黄涛.基于光电传感器的小目标检测与跟踪技术综述[J].光学与光电技术,2018,16(03):96－104．
[3]廖承菌,韩莉娅,韩丽华等.太阳能路灯用光伏组件倾角优化的探讨[J].太阳能,2013,01:38-39.
[4]王娜.太阳能电池伏安特性理论分析及测定［J］.中国科技信息,2018,(23):33－34+12．
[5]王学斌.基于单片机的太阳能路灯的设计[J].电子技术与软件工程.2013,24:102.