1. 目的及意义

1.1 研究课题的背景

能源危机和环境保护已经成为当前世界关注的热点问题。能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。当前包括我国在内的世界上大多数国家都是以石油、天然气和煤炭等作为主要能量^[1]。然而随着这些能源不断消耗，世界各国现在不仅面临能源枯竭问题，还要面临环境污染，全球环境条件不断恶化的局面。在这样的能源问题下，许多国家开始探索新能源和可再生能源的开发和利用，而太阳能作为一种清洁的可再生能源，立刻受到了广泛的关注^[2]。

太阳能利用的方式有很多种，目前太阳能利用的主要形式有光热利用，光伏发电转换利用和光能化学转换利用这三种形式。而太阳能光伏发电作为太阳能利用的主要形式，发展前景广阔^[3]。

太阳能光伏发电的核心问题在两个方面：一是光伏电池的转换效率问题，即将太阳能转换为电能的比例；二是太阳能电池板如何随时最高效率的接受太阳能，即太阳能电池板如何做到一直对准太阳。因为太阳与地球作相对运动，而且是两个方向上的运动，所以如何提高太阳辐射的接收率就成了一个问题，也是当前国内外相关领域的研究热点^[4]。

1.2 研究课题的目的和意义

本次设计——大型联动太阳能单轴跟踪器结构设计，就是为了解决上面所着重讨论的提高太阳能电池板对太阳辐射接收率的问题^[5]。太阳能单轴跟踪就是根据一天中太阳的移动，调整太阳能电池板的偏转角度，从而使其跟踪太阳运行轨迹，使太阳入射光线垂直照射在太阳能电池板上^[6]。根据测试，相同环境条件下，带有自动跟踪装置的太阳能光伏发电系统的发电量要比固定式提高35%左右^[7]。此次课题目的是充分利用太阳能，提高太阳能的利用率，而且此系统不仅成本低易维护，而且对于大型光伏发电厂而言有较好的应用推广价值^[8]。

1.3 国内外的研究现状

自1962年世界上第一个太阳能跟踪器问世，这项技术经历了一代代的更替变革。美国的Blackace于1997年根据赤道坐标下太阳能运行规律研制出能完成南北方向手动调节，东西方向自动跟踪的单轴跟踪器，自动跟踪器的太阳能接收效率比固定方式提高了15%。美国加州研究人员于1998年研制出ATM双轴跟踪器,使太阳能的接收效率进一步的提高。美国亚利桑那大学于2002年2月成功的研制出新型太阳能自动跟踪装置,该装置采用铝型材框架结构,利用电机作为驱动机构进行自动跟踪,跟踪装置重量轻,结构紧凑。日本大成公司在2007年研发出一种叫做“T-Soleil”的新产品,该产品通过太阳能自动跟踪,把光线反射到建筑内,使得室内如同室外一样明亮,这是太阳能自动跟踪系统的另一种利用方式。

德国对太阳能资源的利用可追溯到20世纪70年代，现在德国已经在太阳能系统的开发、生产、规划和安装等方面积累了大量经验，发明了一系列高效的太阳能系统。目前，美国太阳能光伏发电已经形成了从多晶硅材料提纯、光伏电池生产到发电系统制造比较完备的生产体系。据美国博士对世界第一次能源替代趋势的研究结果表明，到2050年后，核能将在能源发展中占据第一位，太阳能占据第二位，21世纪末，太阳能将取代核能占据第一位。

目前我国太阳能热水器的推广普及十分迅速15,1997年销售面积近300万平方米,数量居世界首位。全国从事太阳能热水器研制、生产、销售和安装的企业达1000余家,年产值20亿元。根据我国1996-2020年太阳能光电PV(光伏发电)发展计划,在200年和2020年的太阳能光电总容量将分别达到6.6万千瓦和30万千在联网阳光电站建设方面,计划2020年前建成5座M级阳光电站。总之,大力发展太阳能利用技术,使节约能源和保护环境的重要途径。