追逐阳光 收获“满格”能量

贵州日报天眼新闻记者 潘晓飞

早晨，它们齐刷刷面朝东方，耐心等待旭日的到来；午间，它们自动旋转“脑袋”，全力迎头追赶每一缕阳光；傍晚，它们又面向西方，目送太阳落向山岗。

如向日葵般不知疲倦地狂热追逐阳光，最大限度把太阳能转换成电能，这是贵州科学院电子工业研究所办公楼楼顶智能光伏发电系统每天的常态。

“智能光伏发电系统改变了传统光伏发电组件只能被动、固定接收太阳光的发电模式，通过科研人员的全力攻关，该系统实现了主动‘追着太阳跑’，有效提高光伏发电效率。”贵州科学院电子工业研究所副所长宋刚对记者说。

全球能源危机和环境问题是人类共同面临的重要课题。而太阳光跟踪技术系提高太阳能利用效率的关键技术之一，逐渐成为新能源领域的热点。

太阳能作为一种可再生的绿色能源，备受关注。贵州抢抓新能源发展机遇，大力布局光伏发电、电动车等产业。2015年，由国家电投集团贵州金元股份有限公司建设的平箐光伏电站建成投产，贵州实现了光伏发电零的突破。

不过，因光照时长短、阴雨天气多，年平均日照数1200小时左右的贵州，在全国的日照分布图上处于低值区。

自然界中，向日葵向阳而生，花盘随着太阳的移动而转动。受此启发，2016年以来，技术人员立足贵州自然地理条件，围绕专用传感器、控制系统、追踪算法和执行机构等环节的关键技术进行攻关，自主研发智能光伏发电系统。

高精度广角度感光传感器是智能光伏发电系统最基础的核心部件。数代传感器见证了科研人员多年来持续迭代的心血。

7月30日，盛夏的贵阳阴雨连绵。“今天是典型的阴雨天气，这片天空的亮度明显高于周边区域。高精度广角度感光传感器能捕捉天空不同区域的光线强弱，控制系统则根据传感器获取的数据，计算光线较强区域，自动驱动执行机构精准聚焦。”贵州科学院电子工业研究所研发部副主任胡洪林说。

据了解，截至2024年7月，贵州科学院电子工业研究所自建的智能光伏发电系统试验平台已稳定运行30600小时，获取有效试验数据5694条。

结合试验平台数据，宋刚表示，在贵州寡日照地区，能切实将太阳能有效转化为电能的时间较有限，贵阳地区全年平均每天光照时长为3至4小时，兴义等地的时长相对更长。相较传统固定式光伏发电系统，智能光伏发电系统效率平均提升35%以上。

为实现更广角度的太阳追踪，贵州科学院电子工业研究所科研人员采用了双轴跟踪执行机构。当太阳的位置发生变化时，该系统通过水平和垂直两个方向的转动，自动调整角度和方向，实时控制光伏发电组件与太阳光线保持垂直。

近年来，我国的光伏新增装机量攀升。国家能源局数据显示，2024年上半年，全国光伏新增装机102.48吉瓦。截至2024年6月底，光伏累计并网容量712.93吉瓦，其中集中式光伏电站403.42吉瓦、分布式光伏电站309.51吉瓦。

随着光伏装机量的不断增加，贵州科学院电子工业研究所科研人员也高度关注光伏发电组件的寿命。按照国家规定的标准，光伏电站的设计使用寿命为25年，这与组件的材料选择、制造工艺、工作环境以及后期维护等因素密切相关。

“传感器的部分零部件采用一体成型技术制造，而且智能光伏发电系统可以实现一键将所有的光伏板直立，并通过执行机构的轻微抖动，清除附着在表面的积雪、树叶、灰尘等。在大风天气，系统可根据气象数据自动调整光伏发电组件的朝向，减少阻力，防止光伏发电组件被大风掀飞，提高安全性。”宋刚说。

此外，通过控制系统的温度补偿技术，可减少环境温度变化对智能光伏发电系统的影响，确保系统在酷热和严寒的极端天气依旧能准确感知太阳的位置，从而驱动执行机构精准调节光伏发电组件的朝向，使其与太阳光线保持垂直。

截至目前，研究所自主研发的智能光伏发电系统共获7项专利技术和4项软件著作权。为推进该技术的成果转化，研究所与贵州金元智慧能源有限公司、中国电建集团贵州工程有限公司等开展合作，提供技术支撑、技术服务与技术咨询。

宋刚表示，智能光伏发电系统实现了新一代信息技术与光伏发电系统的深度融合，科技赋能光伏发电产业，促进了产业的高质量发展，为实现“双碳”目标作出积极贡献，具有推广普及的社会价值、经济价值和生态价值。