技术研发背景:改革开放以来，我国迎来了长期的高能消耗阶段，而我国目前蓬勃发展的经济几乎完全依赖于煤、石油、天然气等不可再生的传统化石能源。然而，据美国地质局估计，按当前开采速度，这些传统的化石能源最多勉强维持 200 年左右的开采时间。因此，大力发展可再生能源全面取代传统化石能源，进行一场新的工业革命，不仅是"十三五"规划的要求，也是出于人类可持续发展的原因。以太阳能为主的可再生能源蕴藏着无限的潜力，因为太阳能作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源与我们使用的传统的化石能源相比较具有以下几点不可替代的优势： （1）太阳能是环境友好型能源，不会对环境造成污染，有毒有害气体零排放，它是目前理想的清洁能源之一。 （2）太阳能存量丰富。根据太阳的核反应速率估算，其内部的储存的核聚变燃料足够维持其上百亿年，且太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地或海洋均可源源不断地获得。 （3）太阳能是一种免费的能源，无需开采和运输，可直接开发利用。虽然太阳能辐射的能量巨大，但是在到达地球大气层时，约30%的太阳能被大气层反射，约23%的太阳能被大气层吸收，最后剩余约47%的太阳能到达地球表面，不过其平均功率也高达3.8×1023kw左右。也就是说，太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧5×106t标准煤释放的热量。根据国际能源署（IEA）划分标准，中国归类于太阳能资源较丰富的国家。据统计资料分析，我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量为900～2300kWh/m2，年均辐射量在1387kWh／m2以上，相当于2.4×104亿吨标准煤完全燃烧释放的能量，因此，我国光伏光热利用具有得天独厚的优势。太阳能大规模利用通常选在太阳能辐射较集中且平均辐射较高的西藏、青海、新疆、内蒙等地区，此外，合理高效利用太阳能资源也是现阶段各国科研人员的研究重点。 项目研发目的意义:本项目的研究意义在于研发适用于城市、野外、偏远地区的高效、智能光伏发电装置，一方面，为我军作战部队提供一种机动性强、智能化高、发电效率高的野战太阳能电源，辅助野战部队的电力供应，保障作战；另一方面为家庭便捷、高效地使用太阳能提供一种更好的选择，为推广太阳能的使用、节能减排作出一定的贡献。 本项目所研制的智能花光伏发电装置是一种可以自动追踪太阳、最大程度获得太阳能来进行光伏发电的装置，同时可以通过旋转折叠或展开以实现装置的自我保护，因此其需要完成折叠/展开、回转、俯仰这三个重要的动作，以满足装置的基本功能。 经济效益分析 预计本项目研制的智能花光伏发电装置每台售价50万元，制造成本约为30万元，上缴各类税费约4万元，每台可获利润6万元，按每年销售5台计算，则每年的营业总额为250万元，可获得利润约30万元。对于用户而言，装置自动化程度高，具有自清洁功能，免去大量维护人工，可以节省大量开销。装置采用太阳能自动追踪技术，可以有效提高发电效率，产生更多的电能。由于装置为独立发电，可以偏远位置的用电设备提供电力，省去大量的电力线缆铺设费用，包括材料成本和施工成本。 社会效益分析 本项目所研制的设备外观新颖，兼具实用性与美观性，对于推广清洁能源能起到一定的推动作用。设备的投入使用解决无电人口用电问题中，独立光伏在解决偏远地区无电人口方面具有低投入高产出的特点，是实现"可持续发展目标"第七项"经济适用的清洁能源"的重要手段。中国经验同时也为全球，尤其是发展中国家解决无电人口用电问题提供了可复制的典范。我国人口众多，但能源禀赋是"多煤、贫油、少气"，发展可再生能源是保障能源安全的重要措施；同时，光伏发电具有节能减排效应，是解决"经济发展用能需求增加"与"人民对高品质环境需求"矛盾的必由之路。 生态效益分析 我国传统的发电能源主要来自于自然能源，自然能源不但在开采数量上有一定的限度，在其进行实际发电应用时，也有很多技术上和环境上的问题，这些情况也使得自然资源应用于发电中的矛盾越来越多。太阳能光伏发电在不久的将来将会占据世界能源消费的重要席位，它的发展不但要替代部分常规能源，而且还将成为世界能源供应的主体。太阳能自开始进行研究和使用以来，一直被认为是21世纪最环保和利用效率高的新能源发电技术，其是一种可以再生的光发电技术，能够最大程度的将太阳能转化为电能，且其在进行实际发电技术应用时，也非常的环保和便捷。随着我国对太阳能发电技术的不断研究和深入，目前在我国太阳能发电技术使用，最为成熟的发电技术主要为太阳能光伏发电技术和太阳能热发电技术两种，这两种中包含了几种使用较为广泛的太阳能发电技术，且这些太阳能发电技术在发电利用中有着较大的发展前景。

黑龙江省科学院自动化研究所

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