機械自動化在太陽能領域中的應用

錢立兵

浙江三花股份有限公司，浙江 紹興 312500

能源產業是未來三大支柱產業之一，具有高度的戰略地位，直接關系到一國的國家安全，和本國人民正常的生產與生活。目前，煤炭、石油、天然氣等傳統能源日趨減少，能源問題尤其是新能源的開發利用在世界范圍內受到普遍關注，各個國家在節約、高效利用傳統能源的同時，積極致力于新能源的開發。由于傳統能源產生的環境污染等惡劣影響，加之其它因素的變化，環境問題日益突出，也成為國際關注的重大問題之一。

因此，對于無污染、可再生性強、豐富的太陽能資源的開發和利用，就成為各國特別關注的重點。

1 機械自動化在我國太陽能領域中的應用現狀分析

與其它國家一樣，我國也正在致力于太陽能資源的研究、開發和利用。太陽能領域的機械化程度直接影響太陽能資源的開發和利用。但是，從現有狀況來看，我國在發展太陽能的同時，存在有一些問題，需要亟待解決。

首先，在理論方面，關于機械自動化在太陽能領域的應用方便的理論研究，仍是空白，目前還未有這方面詳細和系統的闡述與分析。沒有理論指導和科學研究，實踐過程中就會產生不可避免的迷茫或是重復工作。

其次，在具體實踐方面，我國在太陽能領域的發展中，機械自動化程度與國外先進國家相比，普遍較低。我國在太陽能領域的機械自動化方面，沒有掌握核心科技，尾氣無法進行更好的閉氣循環利用，無法更好、更快、更高效地利用太陽能資源。另外，隨著不斷發展，挖掘利用太陽能資源的設備，規模越來越龐大，系統也越來越復雜，各個設備之間的部件聯系也越來越緊密。這對我國太陽能資源利用中機械的自動化和智能化水平，提出了更高要求。

2 機械自動化在太陽能光伏產業中的應用

據專家預測，在不久的將來，光伏發電將會成為發電的發展方向，光伏電能也將會成為人類用電電網的主要支柱。我國頒布了《中華人民共和國可再生資源法》，同時西方國家對于光伏產品需求的不斷日益增多，使得近些年我國光伏產業總體容量不斷擴大光伏設備銷售數量也猛增。

我國光伏產業有了重大的發展和突破，但與國際一流水平相比較，機械設備仍存在很大懸殊。

2.1 多硅晶提純技術設備落后

當前，在我國范圍內所投入使用的多硅晶提純建設中，多數項目所采用的硅晶提純技術基本采用了改良的西門子法。

目前，國際的七大產商壟斷了晶硅提純最先進和關鍵的技術部分，他們嚴禁向中國產商進行轉移和泄漏，這一情況使得我國產商的多硅晶提純技術極不成熟，各種機械的自動化程度也與世界水平相差很遠。所采用設備的生產效率不高，直接增加了太陽能資源的開發利用成本。

改變這種現狀的最關鍵方面是我國需要不斷創新，增強自主研發能力，依靠各種內部和外部力量，不斷掌握最前沿的多晶硅提純這種核心科技，以便于提高我國光伏產業領域機械設備的自動化和智能化程度。

2.2 PECVD設備的自動化程度較低

在太陽能資源的開發利用中，用于沉積Si3N4層的PECVD設備，在一些方面存在優勢。比如，該設備產能良好，制作工藝成熟，基本與國際先進水平接軌。而且，在產能相當的情況下，PEVCD設備價格低于同等進口設備，所以得到很多產商的認同。

然而，與國際一流產品相比，PEVCD設備的機械自動化水平較低，主要差異存在自動裝卸片方面。

2.3 硅切片設備有待進一步改善

在太陽能機械設備中，對硅片切片設備要求很高。比較優質的硅片，切片之后表面需要平整光滑；切片的幾何尺寸誤差需要控制在零點5mm之內；切片上任何兩個弧線弦線長度之差需要控制在1mm以內。

由于切片技術不斷進步，硅片也越來越薄，當前國際最薄的一流硅切片是180mm。與之相比，我國200mm最薄的硅切片與國際水平相差較遠。因此，我國硅切片設備在自動化與精細化方面有待進一步改善。

2.4 全自動絲網印刷技術與國際存有很大差距

與國際先進的太陽能光伏產業相對比，目前，我國尚未掌握全自動絲網印刷技術，與國際存在很大差距。所以，目前我國很多產商選擇在國外購買現金的絲網印刷設備，不僅增加了我國太陽能光伏產業的運營成本，而且阻滯了行業發展。

2.5 太陽能光伏發電系統成本巨大

通常，太陽能光伏發電系統由光伏發電電池、控制器、逆變器和蓄電池組構造而成。太陽能光伏發電系統運行的關鍵是整個系統運行的自動化與信息智能化。比如有學者發明了可以自動跟蹤太陽變動的太陽能機械設備，實現對太陽能的充分和高效利用。

但是在目前來看，國內在逆變器、控制器與蓄電池等機械組件的相關利用技術水平不高，尤其是質量控制、工藝流程和檢測等相關設備沒有達到國際流水線的自動化生產水平。

總的來說，太陽能光伏產業處于初步發展階段，該領域發展前景十分廣闊。在這個領域，需要亟待解決的問題是，降低資源利用和開發的高額成本。需要強調的是，成本的降低需要通過技術的提升、自動化水平的提高來實現，通過這些途徑可以降低生產能耗，節約人員和設備投入。

3 機械自動化在太陽能光熱產業領域中的應用

在太陽能光熱產業領域，機械自動化目前的應用有：太陽能熱水器、太陽能發電站、太陽能建筑等。

太陽能熱水器主要投入到商業中進行運營，其機械自動化程度不高。太陽能建筑是太陽能利用的一個新的方向，對機械自動化有一定較高要求。相比較而言，太陽能發電站對于機械自動化的要求最高。

當前，太陽能發電系統主要有塔式系統、碟式系統和槽式線聚焦系統三類。比如，目前我國公布了自動控制式太陽能取暖裝置，它可以將太陽能熱水器與散熱器、泵連接一體，還講溫度和時間控制儀與泵相連，實現整個系統的自動控制功能。與傳統系統相比，該系統不需要人員調節，使用方便，節能減排。

4 結論

在能源危機和環境問題日益逼迫的現代，需要對新能源尤其是太陽能的研發和利用。實現太陽能資源的低投入高產出運作，必須提高資源開發系統中的機械自動化和智能化水平。

[1]李曉剛.中國光伏產業發展戰略研究[D].長春：吉林大學博士學位論文，2007.

[2]于洋.淺談機械自動化技術在太陽能領域中的發展與應用[J].應用科技，2010(7).