机械自动化技术在太阳能领域中的应用

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摘要：太阳能作为可再生能源，具备可再生性、丰富性、无污染性等优点，因而受到越来越多的关注。但是，在发展太阳能的同时，应看到机械设备自动化程度普遍偏低﹑没有掌握相应的核心技术，因而如何更好﹑更低成本的利用太阳能，也是现代机械自动化技术面临的挑战之一。为此，本文从传统能源危机与太阳能利用的现状入手引入,首先简单介绍了机械自动化在我国太阳能领域中的应用的总体状况。然后,分别从太阳能光伏产业领域和太阳能光热产业领域两个方面,分析机械自动化在太阳能领域的具体应用，以为同行提供参考。

关键词：机械自动化；太阳能；光伏产业；光热产业

中图分类号：TF325.2 文献标识码：A 文章编号：

能源产业是未来三大支柱产业之一，具有高度的战略地位，直接关系到一国的国家安全，和本国人民正常的生产与生活。目前 ，煤炭、石油、天然气等传统能源日趋减少，能源问题尤其是新能源的开发利用在世界范围内受到普遍关注，各个国家在节约、高效利用传统能源的同时，积极致力于新能源的开发。由于传统能源产生的环境污染等恶劣影响，加之其它因素的变化 ，环境问题日益突出，也成为国际关注的重大问题之一。因此 ，对于无污染、可再生性强、丰富的太阳能资源的开发利用 ，就成为各国特别关注的重点。

1 机械自动化在我国太阳能领域中的应用现状分析

与其它国家一样，我国也正在致力于太阳能资源的研究、开发和利用。太阳能领域的机械化程度直接影响太阳能资源的开发和利用。但是，从现有状况来看，我国在发展太阳能的同时，存在有一些问题，需要亟待解决。

首先，在理论方面，关于机械自动化在太阳能领域的应用方便的理论研究，仍是空白，目前还未有这方面详细和系统的阐述与分析。没有理论指导和科学研究 ，实践过程中就会产生不可避免的迷茫或是重复工作。

其次，在具体实践方面，我国在太阳能领域的发展中，机械自动化程度与国外先进国家相比，普遍较低。我国在太阳能领域的机械自动化方面，没有掌握核心科技，尾气无法进行更好的闭气循环利用，无法更好、更快、更高效地利用太阳能资源。另外，随着不断发展，挖掘利用太阳能资源的设备，规模越来越庞大，

系统也越来越复杂，各个设备之间的部件联系也越来越紧密。这对我国太阳能资源利用中机械的自动化和智能化水平，提出了更高要求。

2机械自动化在太阳能光伏产业中的应用

据专家预测，在不久的将来，光伏发电将会成为发电的发展方向，光伏电能也将会成为人类用电电网的主要支柱。我国颁布了《中华人民共和国可再生资源法》，同时西方国家对于光伏产品需求的不断日益增多 ，使得近些年我国光伏产业总体容量不断扩大光伏设备销售数量也猛增。我国光伏产业有了重大的发展和突破，但与国际一流水平相比较，机械设备仍存在很大悬殊。

2.1 多硅晶提纯技术设备落后

当前，在我国范围内所投入使用的多硅晶提纯建设中，多数项目所采用的硅晶提纯技术基本采用了改良的西门子法。目前，国际的七大产商垄断了晶硅提纯最先进和关键的技术部分，他们严禁向中国产商进行转移和泄漏，这一情况使得我国产商的多硅晶提纯技术极不成熟，各种机械的自动化程度也与世界水平相差很远。所采用设备的生产效率不高 ，直接增加了太阳能资源的开发利用成本。

改变这种现状的最关键方面是我国需要不断创新，增强自主研发能力，依靠各种内部和外部力量，不断掌握最前沿的多晶硅提纯这种核心科技，以便于提高我国光伏产业领域机械设备的自动化和智能化程度。

2.2 PECVD 设备的自动化程度较低

在太阳能资源的开发利用中 ，用于沉积Si3N4 层的PECVD 设备，在一些方面存在优势。比如 ，该设备产能良好，制作工艺成熟，基本与国际先进水平接轨。而且，在产能相当的情况下，PEVCD设备价格低于同等进口设备，所以得到很多产商的认同。然而，与国际一流产品相比，PEVCD 设备的机械自动化水平较低，主要差异存在自动装卸片方面。

2.3 硅切片设备有待进一步改善

在太阳能机械设备中，对硅片切片设备要求很高。比较优质的硅片，切片之后表面需要平整光滑；切片的几何尺寸误差需要控制在零点5mm之内 ；切片上任何两个弧线弦线长度之差需要控制在1mm以内。由于切片技术不断进步 ，硅片也越来越薄 ，当前国际最薄的一流硅切片是180mm。与之相比 ，我国200mm 最薄的硅切片与国际水平相差较远。因此，我国硅切片设备在自动化与精细化方面有待进一步改善。

2.4全自动丝网印刷技术与国际存有很大差距

与国际先进的太阳能光伏产业相对比，目前，我国尚未掌握全自动丝网印刷技术，与国际存在很大差距。所以，目前我国很多产商选择在国外购买现金的丝网印刷设备，不仅增加了我国太阳能光伏产业的运营成本，而且阻滞了行业发展。

2.5 太阳能光伏发电系统成本巨大

通常 ，太阳能光伏发电系统由光伏发电电池、控制器、逆变器和蓄电池组构造而成。太阳能光伏发电系统运行的关键是整个系统运行的自动化与信息智能化。比如有学者发明了可以自动跟踪太阳变动的太阳能机械设备，实现对太阳能的充分和高效利用。但是在目前来看 ，国内在逆变器、控制器与蓄电池等机械组件的相关利用技术水平不高，尤其是质量控制、工艺流程和检测等相关设备没有达到国际流水线的自动化生产水平。总的来说，太阳能光伏产业处于初步发展阶段，该领域发展前景十分广阔。在这个领域，需要亟待解决的问题是，降低资源利用和开发的高额成本。需要强调的是，成本的降低需要通过技术的提升、自动化水平的提高来实现，通过这些途径可以降低生产能耗，节约人员和设备投入。

3 机械自动化在太阳能光热产业领域中的应用

在太阳能光热产业领域，机械自动化目前的应用有：太阳能热水器、太阳能发电站、太阳能建筑等。太阳能热水器主要投入到商业中进行运营，其机械自动化程度不高。太阳能建筑是太阳能利用的一个新的方向，对机械自动化有一定较高要求。相比较而言，太阳能发电站对于机械自动化的要求最高。当前，太阳能发电系统主要有塔式系统、碟式系统和槽式线聚焦系统三类。比如，目前我国公布了自动控制式太阳能取暖装置它可以将太阳能热水器与散热器、泵连接一体，还讲温度和时间控制仪与泵相连，实现整个系统的自动控制功能。与传统系统相比，该系统不需要人员调节 ，使用方便 ，节能减排。

4 结论

在能源危机和环境问题日益逼迫的现代，需要对新能源尤其是太阳能的研发和利用。实现太阳能资源的低投入高产出运作，必须提高资源开发系统中的机械自动化和智能化水平。

参考文献:

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