单轴跟踪器和双轴跟踪器的比较

太阳能是一种快速增长的能源形式，太阳能市场在过去十年中也取得了长足发展。2019年，全球光伏装机值为114.9GW，累计装机达到了627GW。
光伏系统的发电量大小除与电池板功率和运行状况有关外，还与能量的转换效率有关。因此太阳能光伏组件阵列的安装方式对太阳能发电系统的效率影响非常大。但太阳能存在着密度低，间歇性，光照方向和强度不断随时间变化等问题。传统的太阳能光伏组件大都采用固定式安装，即电池板固定在某个角度，不随太阳位置的变化而变化，这样的结果是将严重影响转换效率。
据测算，如果光伏系统与太阳光角度存在25°的偏差，就会因垂直射入的辐射能减少而使光伏阵列的输出功率下降10%左右，为了解决这一问题，太阳自动跟踪系统应运而生，来达到太阳光线垂直于电池面板光射强度的最大化，从而提高光伏转化率。目前主要有两种太阳光伏自动跟踪系统，包括单轴跟踪和双轴跟踪，单轴跟踪可以分为水平单轴跟踪，倾斜单轴跟踪。其中水平单轴跟踪和倾斜单轴跟踪只有一个旋转自由度，双轴跟踪具有两个旋转自由度。这几种跟踪系统采用的是主动式跟踪控制策略，通过计算得出太阳在天空中的方位，并控制光伏阵列朝向。这种主动式光伏自动跟踪系统能够较好的适用于多霜雪、多沙尘的环境中，在无人值守的光伏电站中也能够可靠工作。
因此如何在随着光线角度改变电池面板角度，来提升光伏转换率，这就切入到我们主题，单轴跟踪系统与双轴跟踪。

1.单轴跟踪
单轴跟踪，即只有一个旋转轴，来改变电池板的位置角度，来达到太阳光线垂直于电池面板光射强度的最大化，从而提高光伏转化率。
a.水平单轴
水平单轴跟踪系统主要由：太阳能电池组件安装支架、水平转轴、转动驱动机构、电动控制系统和中央控制系统组成。
此系统结构简单、重量轻、易安装，采用机械联动控制，可靠性好，性价比高，组件在轴承座上方，轴承防沙能力强，对故障识别能力强，反应灵活，与传统固定倾角安装方式相比，可以提高 15%-20%的发电量。水平单轴跟踪适合在纬度低于30度的地区来使用。
b.倾斜单轴
斜单轴跟踪系统适合在纬度高于35度的区域使用。该系统只需采用一套驱动装置和控制器就可以实现单独阵列模块或多个阵列模块同时自动追踪，独特的联动方式结构及免维护的回转轴承，使其具备可靠的系统稳定性，低故障率和低维护成本等特点。与传统固定安装支架相比，可以提高21%~35%的发电量，是大型电站建设的理想选择。
平单轴和斜单轴的差别：
平单轴支架由于向南方向没有倾角，使得其在太阳高度角较低时辐射接收能力较差，这一点在高纬度地区表现尤其明显，平单轴支架在高纬度地区的发电量提升能力会有所下降，尤其是在冬季，发电量甚至低于固定式支架。而斜单轴因为向南方向有一定的倾角，所以这种情况会较平单轴好。但是斜单轴也有自身的局限。由于向南方向有倾角，使得斜单轴支架随着旋转轴的增长，北侧距离地面越来越高，而由于其后立柱不可能做太高，所以也就限制了斜单轴的旋转轴不能做成和平单轴一样很长的一根轴，而只能是独立的一个个个体，增加了其成本，当然也增加了占地面积。

2. 双轴跟踪
双轴跟踪，顾名思义，是指具备两个方向的旋转轴。 这样电池板可以在太阳的方位角，以及高度角上同时跟踪太阳。从而达到电池板保持垂直于太阳光线。双轴跟踪光伏阵列沿着两个旋转轴运动，能够同时跟踪太阳的方位角与高度角的变化，理论上可以完全跟踪太阳的运行轨迹以实现入射角为零。双轴跟踪适合在纬度高于35度的地区使用，可以提高35-43%的发电量。

结论：
1. 平单轴跟踪范围大、安装简单、容易扩展容量，容量大时造价低、抗风能力强，经济性能高，更适合低纬度地区应用同时对地基平面要求高。
2. 斜单轴单元安装容量、跟踪范围一方面受环境影响另一方面受顶杆电机行程约束，抗风能力较好、安装比较简单，整个性价比较高，如果安装在斜坡上则优势更明显。
3. 双轴跟踪系统，具有两个独立的动力执行机构，造成了设备维护麻烦的问题。双轴跟踪范围大的同时占地面积大，安装容量容易受安装环境影响；安装相对复杂、抗风能力一般，一次性投入相对较高。纬度高于40度地区适合采用双轴跟踪系统。
4. 单轴跟踪便于做成联动结构，从而降低了动力结构以及控制系统的成本。 双轴跟踪系统，很难做成联动方案，组件数量将受到限制。
5. 根据安装的方式不同，单轴和双轴倾角传感器测量的角度也不同，双轴可以测量翻转和俯仰角，而单轴在选择水平安装时只能测翻转角或俯仰角。