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光伏工作环境范文1
关键词： 蓄电池储电；控制器；LED节能；智能切换；三能一体
中图分类号：TM912文献标识码： A
利用太阳能、风能，加上市电构成三能一体的供电系统，对节能型的 LED 供电，是一种具有较高性价比的新型供电系统。风能和太阳能具有天然的互补优势，白天太阳光强 ，夜晚风大；夏天日照好，风弱；冬天季节风大，日照少。在自然风能和光能都很弱的情况下，启动市电作为备用供电电源，保证负载在长效可靠的状态下稳定的工作。
我们先看一下风电、光电及市电如何结合在一起，为我们服务的，它的构成模型如下图：
系统由供电电源系统、控制系统、蓄电池、LED负载、逆变器等组成。我们对每一个组成部分进行一个简单的剖析：
一、电源部分
电源部分主要由一台或多台风力发电机（内含风力机控制器）、太阳能光伏电池板（内含光电板控制器）、220 V 市电组成。
1.1风力发电机 利用风力机将电能转化为机械能 ，然后通过风力发电机将机械能转化为电能。通过控制器的控制，一是将电能直接供给直流负载 LED 灯或经 DC/AC 逆变器供给交流负载；二是将多余的电能对蓄电池组进行充电。 风力发电机输出功率为P=0.5 πR2V2CP （1）
式中:R 为风轮叶片半径；V 为风速；Cp为风能利用系数，最大值为 0.593。风轮叶片有定浆距和变浆距之分。定浆距风力机在额定风速以下的风速范围，Cp达不到最佳值，输出功率低；超出额定风速后，Cp也会偏离最佳值，输出功率降低；只有在额定风速时 Cp有最佳值，使输出功率最大。变浆距风力机，启动时通过调节浆距角可以使 Cp最大，输出功率较大；超出额定风速后，通过调节浆距角使 Cp保持在最佳，输出功率保持在额定值。
1.2光伏发电
利用太阳能电池板的光伏效应，将光能转化为电能，经过控制中心的控制，一是对蓄电池组充电，二是将电能直接供给直流负载LED 灯或经DC/AC 逆变器供给交流负载。理想的 PN 结太阳光伏电池 I-V 方程为：
IS=IN-I0（e VsKT-1） （2）
式中：IS、VS为光伏电池的输出电流和输出电压；IN、I0为光伏电池的短路电流和 PN 结反向饱和电流；K 为波尔常数，K=1.38×10-23J/K；T为温度；q 为电子电荷量，q=1.6×10-19C。
在一定温度、日照条件下，光伏电池的输出功率具有最大值。发电过程中，电池的内阻不仅受到日照强度的影响，还受到环境温度及负载的影响。要想在光伏发电时得到最大功率，必须不断改变自身阻抗的大小，从而达到光伏阵列与负载的最佳匹配，实现大电流、高电压的输出，提高系统发电的效率。
1.3市电220 V
市电220V 的引入是为了更可靠 、更稳定地对负载进行供电。在太阳能光伏电池和风力发电机供电不足的情况下，通过控制器的控制，启动市电作为最后保证负载供电的电源。
二、控制部分
（1）控制电路的作用
控制部分是本电路的核心内容，通过控制器，完成电源系统各部分的连接、组合以及对蓄电池组充电的自动控制。该装置能根据日照的强弱、风力的大小及负载的变化，不断地对蓄电池组的工作状态进行切换和调节，一方面把调整后的电能直接送往直流负载或经逆变器送往交流负载；另一方面把多余的电能送往蓄电池组存贮起来。当光伏发电量和风力机发电量不能满足负载功率时，控制器将蓄电池组中的电能调送往负载；当蓄电池组中电能也不足的情况下，控制器最后启动 220 V 市电作为供电电源。这样使供电系统在充电、放电或浮电等多种工况下交替运行，从而保证以风、光、市电互补作为电源供电系统对负载供电的连续性和稳定性。
（2）控制电路的控制过程
风、光、市电互补供电系统的控制过程比较复杂，工业上采用过程控制技术对该系统的运行工况进行监测和智能化管理。根据系统的特点，现场控制层实现对各类传感器、变送器和执行器及对现场数据采集过程的控制。智能监控系统分为两层：底层是基于微处理器芯片的监控层，负责实现对单台设备的运行进行优化控制和参数设定。同时具备有与上层通迅的能力；上层是基于微机的协调管理层，主要用于现场数据处理，同时处理多台供电电源并列运行时协调控制及并网供电问题。
2.2.1监控层的主要功能：主要对系统状态进行检测，如风速强弱、太阳辐射强度，蓄电池电压情况、负荷要求等运行参数。能量管理层负责系统和供电模式切换及负荷控制问题，通迅控制实现与上层管理系统通信，提供系统所需的运行及设备参数，同时根据指令改变系统的运行工况。
2.2.2协调管理层的主要功能：实现通信，包括与底层监控层通信，获得运行参数和向监控层发送控制指令，调整系统的运行工况状态。数据系统是上层协调管理层运行的基础，通过与底层监控层的通信来获得供电系统的运行参数和设备状态；协调控制层通过对系统的运行参数进行监控，灵活地改变各设备的运行工况，以求达到最佳。
三、蓄电池组
蓄电池组在本系统中起到能量调节和平衡负载的双重作用。它将风力发电机和太阳能电池输出的电能转化为化学能储存起来，以备电能不足时使用。在常用的蓄电池中，主要有铝酸蓄电池，碱性镍蓄电池和铁镍蓄电池，其中铝酸蓄电池价格低廉、性能可靠、安全性高、且技术上又不断进步和完善得以广泛应用。
四 、逆变器
由一台或几台逆变器组成。其作用是将蓄电池组中直流电能变成标准的220V 交流电能，同时具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统供电的质量，保证交流负载设备的正常使用。
五、 LED 负载
LED灯（Light Emitting Diode），即发光二极管。是一种半导固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压，直接发出红、黄、绿、青、橙、紫、白色的光。与传统的灯源相比，LED 灯具有 以下特点：
5.1多变幻
LED 光源可利用 LED 通短时间短和红 、绿 、蓝 3 基色原理，在计算机技术控制下实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的“动态光源”。
5.2寿命长
LED 光源无灯丝 、工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，也就是5年到10年时间。
5.3利环保
生产中无有害元素、使用中不发出有害物质、无辐射。
5.4高新尖
与传统光源比 ，LED 光源融合了计算机 、网络、嵌入式等高新技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
电路的工作原理
风力发电机将风能换转为电能，太阳能电池板将光能转换为电能，这两种电能在控制器作用下，一方面可对负载进行供电，直流负载 LED 灯可直接获得直流电能的驱动，而交流负载经逆变器将直流电能转化为交流电能后获得交流电能的驱动；另一方面，控制器将来自风力机和太阳能电池板多余的电能对蓄电池充电，蓄电池将这些电能转化成化学能储存起来，以备风光发电机发电不足时使用。当风、光发电机发电都不足时，在控制器的作用下，调用存储在蓄电池组内的备用电能，继续给负载提供电能；当蓄电池组中的电能也不足时，控制器打开 220V 的市电通道作为负载的供电电源，以保证负载在任何情况下都能正常。
我们选用了目前已在实践中运用的一个实例，通过列出各个模块的参数熟悉一下这种供电模式的各个组件。
6.1 太阳能电池组
主要技术参数：标称功率：40 W；峰值电压：17.35 V；峰值电流：2.3 A；开路电压；21.88 V；短路电流：2.46 A；尺寸:668×454×35 mm；
6.2 风力发电机
主要技术参数：型号 FD1.5-350；风轮直径/m：1.5；叶片数目：3；叶片材料：玻璃钢复合树脂；限速方式：自动偏侧；切入风速/（m/s）：1.5；额定风速/（m/s）：5；切出风速/（m/s）：15；抗大风速/（m/s）：30；额定输出功率/W:350；最大输出功率/W:500；输出电压/V：24 V（DC）；控制方式:电子控制 ；发电机转速/（r/min）:450；塔架高度/m:6；质量/kg:100；蓄电池：N120×2节（120 Ah）。
6.3 蓄电池组
主要技术参数：额定电压：DC24 V；容量：400 Ah；浮充电量：20~50 Ah；过冲时间：1 小时；环境温度要：25 ℃左右；寿命：5 年。
6.4 开关电源
主要技术参数：输入电压范围：85~265 VAC；输入频率范围：47~63 Hz；输出电压：DC24V；输出功率：1100；效率：>75%（典型值）；线性调整率：≤0.5%；负载调整率：≤1%；纹波及噪声：≤1%V；输出电压调整范围：±10%（主路）；输出过载保护：105%~150%；输出过压保护：115%~150%；绝缘阻抗：≥100 MΩ（500 VDC）；工作环境温度：-10~60 ℃。
6.5 控制器
主要技术参数：风力发电机额定功率：300 W；太阳能功率：300 W；蓄电池额定电压/V：24 V；控制方式：PWM；显示方式：LED；工作环境温度：-10~55 ℃；工作环境湿度：0~90%；保护类型工作环境湿度: 过充保护，反接保护太阳能防反充保护，自动卸载保护。
6.6 负载 LED
负载 LED 灯为 900W（5050 型软灯条）。主要技术参数：工作电压：24 V；电源效率>95%；功率因数>0.95；总谐波失真94%色温/K：4000~6500K；配光曲线非对称 ；光斑矩形光斑 ；结温/Tj：80 ℃；系统热阻（Rja）：10 K/W；显色指数：Ra>80；工作温度：-30~40℃；贮存温度：10~75 ℃；使用寿命>50 000 小时；防护等级IP65。
6.7 RP306 三通道功率放大器
主要技术参数：直流电源输入：24 V；输入/出通道：3；功率输出：每通道 5A 24V 360W；尺寸：365×39×26 mm
6.8 CT308-RF 多功能 LED 显示控制器
主要技术参数：直流电源输入：24 V；输入/出通道：3；功率输出：每通道 5 A 24 V 400 W；遥控距离：50 m；尺寸：211×30×25 mm。
在实践运用中，从下午18：00至早上6:00均能稳步供电，当然，各个地方环境有差异，无非是环境差些的地方市电会较频繁的利用，当在西北一些地处偏僻的地方，市电建造成本比较大的情况下，我们可以采用远程监控并能做到智能控制的前提下，只利用风能和太阳能供电，供电不足且蓄电池电力不足的情况下，通过切断负荷或者切断一些不重要的负载等方式来维持设备的正常运行，确保通讯畅通。
风能和太阳能都是清洁能源，随着伏光发电技术、风力发电技术的日趋完善，为风光互补发电系统的推广应用奠定了基础。利用风能、光能和少量的交流电能进行协作，组成三能一体的激励电源，更加有利于促进资源节约型和环境友好型社会的建设。尤其是地广人稀的新疆地区，日照时间长，夜间风力条件良好，市电无法到达的地方，
这种新型供电模式更是上上之选。期待在未来，我们的通讯事业更发达，新型能源辐射到更远的地方去。
参考文献：
[1]陆虎瑜，马胜江 《光伏、风力及互补发电系统》北京：中国电力出版社
[2]叶航冶 《风力发电机组的控制技术》北京：机械工业出版社
光伏工作环境范文2
关键词：光伏建筑 光伏组件 设计方法 设计步骤
1、光伏建筑设计原则
光伏建筑—体化（BuildingIntegratedPhotovoltaic，简称BIPV）设计主要包括两大项；建筑设计和电气设计，其中设计的主体是建筑，客体是光伏系统。因此，BIPV设计应以不影响建筑的美观、功能和结构安全为基本原则。同时建筑设计与电气设计应同步进行以保持整体设计理念，BIPV设计要综合考虑场地规划、建筑单体设计、技术措施应用以及围护结构采选等多方面要素，以保证光伏建筑的合理性、实用性、高效性、美观性、耐久性。
BIPV设计应结合建筑功能、建筑外观以及周围环境条件进行光伏组件类型、安装位置和安装方式的选择，同时也要考虑光伏电池本身的电压、电流是否适于光伏系统的设备选型。
建筑师应充分发挥光伏材料的美学特性，重新组织建筑的形式和秩序，将其按照形式美法则与建筑有机结合，使两者在外观造型上达到和谐统一。此外，光伏系统的引入不可影响到围护结构的功能，如保温隔热、结构安全、采光通风、水密气密性等。以下结合实际案例进行说明。
2、阳宗海生态温室方案设计
项目位于昆明阳宗海旅游度假区内，距昆明市区36km，是针对昆明市及周边地区居民开发的休闲度假型旅游景点。为实现生态设计的理念，对项目的地理环境、气候条件、场地规划、所需电力负载等做了充分的前期调研工作。
2.1 前期调研
2.1.1 地理环境
项目位于阳宗海湖畔，东经102°10’，北纬25°1’，接近北回归线，地处云贵高原，海拔1770m。因地处断裂带，地热资源丰富。
2.1.2 气候条件
项目所在地属于温带高原型湿润季风气候：1）日照时数长，太阳能资源丰富（图1），太阳能年辐射总量为5 182.88MJ/（m2·y）；2）夏无酷暑，冬无严寒，气候温和，每年均气温在15℃左右，最热的月平均气温19℃～22℃，最冷的月平均气温6℃～8℃；3）全年盛行偏西风。年平均静风频率为30%，平均风速不大，仅为2.2m/s；4）全年降水量在时间分布上明显分为干、湿两季，5～10月为雨季，雨量集中，且多阵雨、暴雨；11月至次年4月为干季，年平均相对湿度74%，且降雪年份极少有。
2.1.3 场地概况
项目选址在阳宗海湖畔的一块东南向坡地之上。基地东南向坡下30m处为阳宗海湖畔，湖岸平直且有大片湿地，西北向坡地之上有旧昆石高速公路通过，西南紧邻柏联温泉SAP，东北接向白水台温泉水公园，往东2km处为阳宗海发电厂。基地有向阳坡地优势，周围环境不会对建筑物产生日光遮挡现象，太阳能利用条件优越。
2.1.4 用电负载情况
建筑功能主要为观光温室和生态餐厅，需要有良好的采光和相对稳定的室内温度，建筑能耗以空调能耗为主。观光温室需要将室内温度维持在15℃～32℃，相对湿度≥50%，生态餐厅的室内温度则需要维持在1 8℃～26℃，相对湿度维持在35%～65%。据当地气候环境、建筑面积和功能要求等分析得出：空调运行时间段主要在夏季与冬季，春秋两季可用被动式通风维持较好的室内热环境，初步估算建筑用电负载约为1 200kW。
2.2 建筑设计
项目总占地面积约4 000m2，生态温室建筑占地面积约2100m2，总建筑面积2360m2，包括观光温室区1380m2，生态餐厅区980m2。
2.2.1 主题概念
建筑设计以“彩云之翼”为设计主题，强滑云南初印象一自然、生态、神秘、抽象、提炼云南地域印记的符号，结合场地情况生成建筑外观形态（图2）。
2.2.2 造型设计
结合地形的“嵌入式”方案减少了开挖土方量，并且减小了从高速公路视点观看的建筑体量感，使建筑能够更好地融入周围环境。四个退台式体块从一个大的倾斜式体块中延伸出来，依地势逐层向上升高，空间变化丰富，有着很强的韵律感和可识别性。建筑形体面向湖面展开，与柏联温泉SAP遥相呼应，提供了宽阔的景观视域。
首轮建筑方案中，每个体块都有部分曲屋面作为形体的过渡方式，形式语言相对连贯并能很好地表达出“羽翼”的感觉，但过多的三维曲面会给设计、施工都带来诸多不便。后续方案对建筑形态做出局部调整：取消曲屋面形式，将光伏组件与屋面分离，利用支撑结构架构出倾斜曲面形态用竖向的木材杆件螺旋式排列方式来代替之前的曲屋面体块过渡形式玻璃和木材会在色彩、肌理方面形成对比，但明框形式的光伏玻璃组件会在这两种材料中间起到过渡作用（图3，4）。
2.2.3 功能布局
倾斜的大空间作综合展示区使用，不对地形做大的整改，可以沿坡种植较为高大的雨林植物；退台式体块最高层是农业科技展示区。建筑滨水一侧是生态餐厅，退台式的设计避免了观景视线的遮挡，顾客在就餐同时，亦可远眺前方水天一色的优美景色。生态餐厅共三层，各层都设有观景露台。嵌入山体部分为厨房、洗手间等工作空间。
2.2.4 拟采用的节能技术
当地太阳能资源丰富，可采用光伏发电技术；结合风环境设计建筑物体型，倾斜式空间利于热压通风，可采用被动式通风技术（图5）；基地地热资源丰富，可考虑采用地源热泵空调技术；运用绿色建材——玻璃、钢结构和木材（图6）。
2.3 光伏组件设计
2.3.1 光伏组件选型
综合考虑以下因素：1）项目所在地太阳能资源丰富，但在夏季阴雨天气集中，日照条件并不算太好；2）地处低纬度地带，光伏组件的工作环境温度较高；3）建筑形体弧度较大，安装部位会朝向不同方位，应选用转化率受方位角影响较小的光伏电池；4）生态餐厅区对观景视线要求较高，需选用有透光性的光伏组件；5）温室的功能决定建筑表皮以玻璃幕墙为主，需选择相似肌理的光伏组件；6）距离发电厂很近，项目可更侧重节能示范效果，不需过分强调发电量。最终选用透光率为30%的非晶硅光伏玻璃组件。组件最大输出功率为88Wp，尺寸规格为1500mm×1400mm。
2.3.2 组件朝向的确定
场地因素决定了东南向的建筑朝向，在一定程度上影响到光伏组件的发电效率。利用PVSYST软件辅助分析和优化设计，最后将光伏组件的倾角确定为25°，主要朝向确定在南偏东30°左右，组件的最差方位角是东偏南15°，所获能量将会比最佳朝向时减少7.9%；主要朝向处所获能量则损失1.4%（图7），考虑到场地因素和建筑造型，这样的电量损失是可以接受的。光伏阵列通过支承构件跨过女儿墙，其构造设计见图8。
2.3.3 分区设计
由于不同朝向的组件所受光照强度不同，造成各组件间的电压、电流不同，影响系统的发电效率，所以考虑对光伏系统按光照度进行分区设计，并考虑将少数边角上的电池片不连接入电路。
2.3.4 发电量的计算
经粗略计算，建筑将集成约630m2的非晶硅光伏玻璃组件，通过软件PVSYST的分析，计算出系统的峰值功率为26.5kWp，年发电量约为32.5MW·h（图9）。
2.3.5 经济效益分析
设定光伏系统寿命为20年，平均电网电价0.6元/（kW·h），对阳宗海生态温室太阳能发电系统进行技术经济分析（表1）。在入口处设置LED数据显示屏，即时显示环境温度、电池温度和太阳辐射强度和上述技术经济分析数据等信息，加强示范宣传作用。
3、光伏建筑设计建议
3.1 多专业的协作
BIPV设计需要各专业尤其是建筑与电气专业间的协同工作，相关专业工程师应在前期便介入设计，各专业的相互支持和密切配合是—体化设计成功的重要保障。
3.2 技术与艺术的平衡
光伏技术对建筑造型提出一定的要求，光伏材料为建筑设计提供新的元素，建筑与光伏的结合需要工程的严谨和艺术的灵感，这是难点，也是建筑创作的着力点和突破口。在BIPV设计初期，最好确定是以追求发电量为主，还是偏向于建筑外观，这样建筑师能更加集中精力，且更好地发挥其创造性思维，将新材料的消极因素转化为积极因素。
3.3 设计的地域性与普遍性
我国的光伏建筑正处于以示范TA为主，逐步走向普及的阶段，国内已建成项目并不多；目光伏建筑设计受气候、地理纬度、场地环境等因素影响较大，而我国幅员辽阔，南北差异巨大，所以数量不多的光伏项目很难提供普遍性经验。建筑设计人员仍然需要继续研究并参与实际TA，设计出适合不同地域、不同风格的光伏建筑，为以后的项目设计提供可参考借鉴的设计经验。
3.4 方案设计步骤建议
3.4.1 前期调研
（1）地理环境：纬度、经度、海拔、地质情况等。这些数据将作为建筑日照间距、节能技术选用、光伏组件选型和角度设置等方面的设计依据。
（2）气象条件：太阳能辐射量、最大连续阴雨天数、气温、风速等，这些数据与光伏系统的发电量、太阳能光伏组件工作温度、最大容量等设计参数密切相关，直接影响到光伏组件的选型和造价。
（3）场地环境特征：包括坡度、交通、景观、空间分析等，这是建筑设计的依据和前期工作；另外要调研周围有无遮挡物，并要考虑这些遮挡在将来是否会出现，若是并网光伏发电系统，还要考虑与电网的距离。
（4）电力负载情况：只有清楚地了解负载的类型、功率大小、运行时间、运行状况等，才能对负载耗电量作出相对准确的估计，这些数据对侧重发电量或电气系统一体化的光伏建筑设计尤为重要。
3.4.2 光伏建筑设计
（1）根据前期调研进行建筑初步设计，同时考虑建筑布局及体型设计应为光伏组件接收更多的太阳直射光创造条件。
（2）利用相关软件辅助计算太阳能方阵最佳倾角，进行防阴影遮挡设计，计算建筑结构的受力状况，综合考虑建筑美学确定光伏系统与建筑的结合方式和结合部位。
（3）综合考虑相关设计条件决定光伏组件选型，并考虑蓄电池、逆变器、控制器、支架的设计，以及最大功率跟踪（MPPT）、测量和数据采集设备的设计等。
（4）利用相关软件辅助计算光伏组件安装面积和系统的年发电量，做出经济效益的分析。
（5）进行光伏建筑整合部位的细部构造设计，重点注意热工性能与结构安全性的设计。
（6）设计监测系统，以便建筑建成后对系统运行情况作出监测、评价和优化调整。
光伏工作环境范文3
关键词：太阳能；光伏发电；智能楼宇
中图分类号：S214 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）020(C)-0159-01
前言：进入21世纪以来，人们面临着更为严峻的生态环境问题，经济发展受到资源枯竭、环境污染等因素的严重制约；而在当前，建筑用能规模已经几乎占据了全社会用能总量的三分之一。因此，在建筑领域，不断重视楼宇的电子化、智能化、信息化建设，为人们提供高效工作环境和优越生活条件外，最大可能地利用太阳能等新型清洁能源，实现楼宇整体安全管理的同时，达到建筑用能的节约和控制，已经成为智能楼宇住宅建设的新趋势。
一、太阳能资源概述。数据显示，地球每天接收到太阳能量是全世界2000年能耗总额的4倍。我国幅员辽阔，太阳能资源也十分丰富，除了四川、贵州、广西等局部地区外，我国大部分地区都有利用太阳能的良好条件，特别是新疆、青海、、甘肃、宁夏等西北地区，全年日照可以超过3000小时，而华北、西南、华南等地区也有丰富的太阳能资源，全年日照也在2000小时左右，为我国智能楼宇住宅的太阳能利用奠定了资源基础。
二、太阳能技术在智能楼宇住宅中的应用。为了实现智能化楼宇住宅的舒适性要求，住宅必不可少的需要配置热水供应、空调、供电等众多设备，而太阳能的利用正可以代替常规能源，降低建筑物能耗、提升住宅舒适度，实现建筑与环境的可持续发展。从我国当前楼宇住宅建设现状来看，太阳能技术主要应用于如下领域：1、太阳能光伏发电。太阳能光伏发电是当前智能楼宇住宅利用太阳能的一种重要方式，其基本原理是通过特定制材的电池板吸收太阳辐射并产生电能，此后，电能被储存于蓄电池中，以满足下次用电需要。随着住宅设计理念的不断更新、太阳能利用技术的不断发展，太阳能在建筑中的利用不但要求能够实现自身功能，而且开始要求与建筑的特点和外观相结合，与建筑物进行一体化设计。此后，太阳能光伏发电机组逐渐与建筑的屋面、墙面等相融合，光伏构件与玻璃幕墙一体化，出现了光电幕墙、光电屋顶、光电遮阳板、墙面光伏方阵以及屋顶光伏方阵等光伏建筑一体化形式。太阳能光伏发电往往具有如下几种设备：（1）太阳能电池。太阳能电池是将太阳光转换成电能的重要设备，也是太阳能光伏发电系统的核心部件。然而，由于一个单独的太阳能电池发电量有限，实践中常常需要将多个电池进行串联、并联，从而形成具有使用价值的太阳能电池板。在有光照的情况下，电池板吸收太阳辐射，在电池的两端产生异号电荷积累，从而发生光电效应，并在此作用下，电池两端产生电动势，光能最终转换成电能。（2）蓄电池。蓄电池是太阳能光伏发电系统的储能设备，其功能是将电池板转化的电能储存起来，在需要的时候释放电能向负载供电。但是在并网系统下，电池板产生的电能通过专用的并网逆变器进入公共电网，可以省去蓄电池配置，降低蓄电池电能储存和释放过程中的能量损耗。（3）逆变器。太阳能电池板产生的电能以及蓄电池储存的电能均为直流电，当用户终端为直流负载时，可以给直流电器直接供电；但当用电终端为交流负载，则需要通过逆变器将直流电转变为交流电以满足用电需要。（4）控制器。控制器是太阳能光伏发电系统的核心控制部分，是对电能进行调节和控制的装置，不但可以实现对蓄电池充电、放电条件的控制，还可以按照负载电源需求实现电能的输出控制。随着太阳能应用技术的发展，并网发电已经成为光伏发电技术的新趋势，在该种技术方式下，光伏组件与智能楼宇建设一体化，并将控制器、逆变器和公共电网相结合，由光伏组件和电网共同对用户提供电能，降低整个系统的负载缺电率。2、太阳能热水系统。太阳能热水器是我国太阳能光热转换中最成熟的方法。太阳能热水系统常常由太阳能集热器、循环管道、储热水箱以及控制部件等相关装置组成。目前，我国的太阳能集热器主要平板型集热器、热管式真空管集热器以及全玻璃真空管集热器等类型。在智能楼宇住宅中安置太阳能热水器时，常常根据建筑物的特点，结合屋顶、遮阳板、阳台等位置进行集热器的设置，以形成有一定韵律效果的建筑外观。太阳能热水系统中，在集热器的出水口和水箱底部都安装有温度控制器，并以温差作为驱动或关闭系统阀门的主要指标。当两者的温度差小于预先设定值，系统阀门关闭，循环泵停止工作；反之，当温度差大于该预设数值，则系统阀门开启，循环泵开始工作。太阳能集热器除了在农村具有非常广阔的应用前景外，在各种职能楼宇住宅中也具有极大的适用性。如在多层住宅中，以住宅单元为基准安装一个共用太阳能热水系统，通过支管实现热水的分配和使用，从而满足该单元用户对热水的需求。对与高层住宅，如果楼层过多，顶部几层可以安装共用热水系统，对于低层住户，则可以在阳台倾斜栏板上安置平板式集热器或者热管式集热器，也可以在墙面上安置直流式横向集热管，从而在保障建筑物整体美观的同时，实现太阳能的有效利用。3、太阳能空调技术。太阳能空调在实践中常常由两种不同的控制方式，一种是进行光电转换，通过产生的电能来驱动家用空调实现制冷，该种方式常常以太阳能发电系统为基础。另一种方式则是充分利用太阳能集热器，通过将其吸收太阳辐射产生的热空气和热水，输入到制冷机中实现制冷，该种方式特别适合设有中央空调的现代智能楼宇住宅之中。此外，由于我国夏季温度普遍高、太阳辐射强，可以为太阳能集热器提供更多的热量，从而不断满足人们的制冷需要。
作者单位：广东荣基鸿业建筑工程总公司
光伏工作环境范文4
关键词 太阳能系统；材料；形式
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-076-1
结合当前的实际情况来看，最适合与建筑进行集成的太阳能系统是热水系统与光伏发电系统。但在具体的设计过程中，这两类系统的集光面往往被视为抽象的面，在安装倾角的选择上往往采用简单的正南朝向，同时保持其倾角与当地纬度相同，通常忽略了对集光材料的特点、建筑的特点与运行环境特点的充分考虑，因为太阳能系统的安装位置可能是屋顶，也有可能是立面。运行的环境有可能是在情况较为复杂的城市，也有可能是在偏远的乡村地区。当对这些问题的解决缺乏针对性的策略时，太阳能系统的作用就不能得到充分的发挥，同时建筑自身功能的发挥也会受到极大的影响。实际上，这两类系统在很多方面是存在较大的差别的，诸如季节性的用途、工作姿态的采取、工作环境的承受范围等。所以在具体的建筑集成设计过程中，应当对两者的差异进行充分而深入的把握和考虑，使得各自的长处得到最大程度的发挥。
1 对于晶体硅光伏电池的探讨
目前，硅光伏电池越来越商业化，只从单晶硅来说，对光电的转化效率能够达到百分之十七，而多晶硅也能达到百分之十四左右，虽然实现了单位面积内的高产能，但是与此同时，也提高了初始投资和单位能量的成本，对于能够满足较好的辐射条件的地方适合进行布置，如此可以实现对有效的建筑面积的充分利用。所以，对于晶体硅集光器来说，其姿态的选择通常都考虑到能够实现全年范围内对太阳辐射的最大接收量，但应当注意的是，较强的太阳辐射照度会导致光伏电池背面温度的迅速增高，因而散热问题是晶体光伏电池应用中的重要问题。
通常来说，单晶硅片的形状为圆形或者至少由圆形切割而来，不存在结晶状的花纹，呈现黑色。而对于多晶硅片来说，方形是其常见形状，结晶花纹非常明显，蓝色是主要颜色。这种类型的组件形式多样，具体来说有屋面板、瓦、窗扇和遮阳板等，金属质地的边框存在于大多数的组件中。在早期阶段，本色铝合金是边框常采用的材质，发展到今天已经逐渐被彩色铝合金所替代。为了使色彩的变化更加丰富，同时对组件的防雷能力进行有效的改善，通常可以考虑使用经过表面烤漆的彩钢板做边框的制作材料；与此同时，为了实现周围建筑构件形态与之的遥相呼应，隐形边框也受到了人们的青睐，但它的缺点是价位通常较高。通常来说，组件的衬底材料并不透明，普通屋顶和遮阳挡板上往往采用；但是在天棚、中庭的顶部位置或者天窗上通常使用透明衬底，以达到良好采光的目的。透明构件中的电池片在排列时可以选择不同的方式，排列的疏密程度也可灵活选择。由此可以让室内的阴影更加多样。总而言之，由于使用晶体硅在对颜色和构件形式进行选择时更加多样和灵活，因而在光伏集光器材料中是最为成熟的。
晶体硅集光器的的另一优势是它的光电转换效率能够较长时间的保持，衰减速度相比来说比较缓慢。寿命通常可以长到25年以上，并对冰雹的撞击有着强大的抵抗力，在建筑物有限的寿命周期内，更换次数在所有集光器中为最少，由此看来与建筑物的集成也最为稳定。
2 对于非晶硅光伏电池的探讨
非晶硅电池只呈现出灰黑色，相对来说比较单调。同时光电转换效率会在短时间内衰减，百分之四到百分之七是稳定后能够到达的程度。虽然效率与晶体硅集光器相对来说比较低，但是当辐射照度在比较低的状态同时电池温度较高时，它的发电能力超过了晶体硅的发电能力，因而在电池的功率相同时，它的发电量会超过晶体硅光伏电池。由于这样的特点，在辐射不足时非晶硅的优势得到了最大程度的发挥。但是，站在转换效率的角度，电池功率相同时，它的面积要大大超过晶体硅，由此看来它单位面积的产能量只能达到晶体硅的一半，由于这样的特点，有限的建筑面积不能得到非晶体硅电池的充分利用。一般来说，非晶硅集光器的寿命仅为晶体硅集光器的一半，大约十年左右，所以尽管在初始投资阶段它耗费的费用很少，但是立足于整体的经济性来说它要低于前者，它的优势只能在对寿命相当的建筑或者构件进行替代时才能发挥出来。
3 对于薄膜光伏电池的探讨
对于薄膜光伏电池的制作不仅可以选择硅作为制作材料，砷化镓、碲化镉或者铜铟硒等材料都可以使用。当选用不同的材料时，会呈现出黑色、红色、绿色灯多种多样的颜色，并且通常具有较好的透光性能。因而对于视觉效果的营造能够更加丰富多样，相比之下，薄膜集光器具有更多的轻薄性，更有甚者可以对其进行柔软的卷曲，所以在做建筑构件的表现时难度大大降低。但它的不足之处为寿命太短，大约只能达到十年左右。在对寿命很长的建筑构件进行集成时，复合的方式应当避免，叠合方式由于便于安装和拆卸是人们更乐于接受的方法。
4 浅析平板集光器
就光热转换效率来看，平板集光器可以达到百分之四十到百分之五十左右，它的构造主要是一个空腔，具体来说由一个边框、具备较高的顶面透光系数的玻璃材质的盖板以及侧、背面的保温材料构成，有一个金属性质、管道形状的吸热体放置于空腔的中间，性能较好的产品往往选择吸收涂层置于金属管道的辐射接收平面。就目前的主要趋势来看，人们通常更倾向于在对热水系统的制作过程中采用承压式进行建筑集成。相对来说，金属管道具有较高的承压能力，因而与全玻璃真空管相比较来看，它的可靠性更高。
从用途的角度出发，平板集光器应当具备较高的冬季的工作性能，因而要求它具有较大的倾角，所以高纬度地区的平面板的布置位置应当选择女儿墙、窗间墙以及阳台栏板这样的立面墙面。低纬度地区平面板的设置应当选择屋顶以及立面的遮阳挡板。
参考文献
[1]薛妍.太阳能热水系统在住宅建筑上的应用[J].科技创新导报，2009（23）.
[2]杨金良.中高层住宅太阳能热水系统设计[J].建设科技，2008（11）.
光伏工作环境范文5
关键词： 高职高专；光电应用技术；专业建设
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0279-02
0 引言
随着全球能源危机的日趋严重，新能源的开发和利用已是全人类的共同追求，而其中太阳能是资源最丰富、前景最广泛、发展空间最广阔的一种可再生新能源。太阳能产业作为一种新兴产业，发展势头迅猛异常。尤其我国光伏产业虽然起步晚，但进入二十一世纪以后，很快发展成为太阳能电池生产世界大国。然而该行业产业原材料的研发和生产以及下游的光伏发电系统总能量效率的提高等高新技术一直是制约我国太阳能产业发展未能进入世界强国系列的瓶颈。高新技术问题实质上就是人才问题，制约太阳能产业发展的根本问题是人力资源问题。太阳能产业作为新兴产业，其人力资源无论是高端技术人才还是实用性高技能人才的供给都具有一定的局限性，高等教育和职业教育没有相应的人才教育和培训体系，广大太阳能企业难以在市场获取满意的专业人才，所需人力资源只能来源其他相关专业和产业的分流，质量难以得到保障，产业专业人才紧缺的状况将是长期存在的问题，随着太阳能产业的持续发展人才短缺将进一步扩大，因此加快太阳能产业的人才建设，改变人才紧缺的状况十分紧迫。
1 专业建设思路
根据教育部《关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）要求，在认真学习和研究国内外先进高等教育理念的基础上，确定了海南科技职业学院（以下简称“我校”）太阳能光电应用技术专业建设的基本思路，即坚持科学发展观，解放思想，更新观念，突出职业教育特点，凝练行业特色，以办学体制和人才培养模式的创新为突破口，以课程体系和教学内容、方法、手段的改革为重点，以专业教学团队和生产性实训基地建设为支撑，改革和完善“校企合作，工学结合，以技育人”的人才培养模式；推进课程体系的改革和开发；加大培训和引进力度，努力打造专兼结合的双师结构专业教学团队；全面推进主体多元化的校内、外生产性实习实训基地建设；建设和完善教学质量体系。坚持以提高教学质量为中心，通过培养目标、课程设置、教学内容和方法、教材建设、教学模式、科研训练、社会实践改革与创新提升教师队伍素质，改善办学条件，提高教学质量。
2 人才培养目标
本专业培养适应社会主义建设需要，具有创新精神、专业知识、实践能力、操作方法和协作能力；能从事AutoCAD电子工程制图、半导体材料的生产制造工艺、太阳能电池生产应用技术、风光互补系统应用技术、太阳能建筑一体化的应用、电力电子技术、光伏发电设备安装、太阳能热水器安装与调试等岗位工作的高端技能型人才。
3 专业建设的具体内容
我校的光电应用技术专业自2009年开始招生起，一直是专业建设的重点。为了适应社会对高素质光伏人才的需求，我们将专业建设的重点放在人才培养模式、专业课程体系、教学内容、教学方法和手段的改革，以及实验实训基地、师资队伍建设等方面。
3.1 构建基于“校企合作、工学结合、以技育才”的人才培养模式 我校光电应用技术专业以培养创新型、应用型、高素质技能型人才为宗旨，大力开展“高仿真工作场景，典型工作任务和项目主导的“校企合作、工学结合、以技育才”的人才培养模式。先后与海南、广东等省的十几个企业建立了良好的校企合作关系，为学生开展实习、实践提供了可靠保证，学校与海南英利新能源有限公司，海南汉能光伏有限公司等大型光伏企业正式签订了校企合作协议，学院挂牌为这些企业的人才培养基地，而这些企业挂牌为学院的校外实习实训基地。企业为实践教学提供真实的工作环境，使学生能尽早的接触企业生产实际，体验企业文化。特别是为学生提供了稳定的实习就业基地，目前校企合作正向纵深发展，为特色人才培养模式的建立和实施提供了充分、坚实的条件和保障。
3.2 构建“工学结合”的专业课程体系 基于“工学结合”的课程体系的构建是我校光电应用技术专业建设的核心部分，其设计和开发的科学性、合理性是决定本专业人才培养目标能否实现的关键因素之一。我校制定了以“双证书”制度为核心的人才培养方案，根据行业技术领域和职业岗位群的任职要求，参照相关的职业资格标准，加大校企合作开发课程的力度，构建课程体系和教学内容，改革教学方法，强化技能训练，把岗位职业资格所要求的应知内容和应会技能融入到教学过程中，使学生毕业时在取得毕业证书的同时也获得岗位职业资格证书。以专业技术应用能力和岗位工作技能为主线，不断完善课程设置，加强课程体系建设，同时开发“教学做”一体化的教材。
3.3 教学内容、教学方法和手段的改革 在教学活动中，教学内容主要以项目为载体，知识融于项目，基于光伏岗位的工作过程推行“学中练，练中学”，力争实现“教、学、做”的一体化教学模式；重点强调以实际光伏产品为载体，以工作过程为主导，选择教学内容；以职业资格要求为标准，编写校本教材；以企业典型的工作岗位/工作过程设计校企合作教学内容。另外，根据教学内容的需要，在本专业的教学过程中，融合了多种形式的教学方法，如基于工作过程的项目教学法、仿真教学法、现场教学法、网络教学法等，在提高教学效果的同时，更有利于独立思考能力、实际动手和团队协作能力的培养。
3.4 实验实训基地建设 为了能够实现专业人才培养目标，为学生营造一个良好的实训环境，我院每年有大量经费投入建设校内实训基地。目前，我院太阳能光电应用技术专业已建设有太阳能光电应用架构实训室、太阳能光电应用技术实训室、太阳能光电应用开发实训室等校内实训基地11个，工位120个，实训基地设备完好率95%以上，设备运转正常，满足专业校内实训教学需要。另外，我校还积极开发一些设备先进、管理先进、技术先进环境良好的企业作为校外实训基地，如海南天能电力有限公司、海南中航特玻等。技能性较强的部分课程的学习及学生的定岗实习任务都可在合作企业内进行，确保“校企合作、工学结合、以技育才”的人才培养模式的顺利实施。
3.5 师资队伍建设 一个专业只有拥有一支优秀且搭配合理的教师队伍，才能将专业建设的成果真正地应用到实际教学中。为此，我院开展了多项措施来加强教师队伍的建设，已逐步形成了一支以专业教师为主，专兼结合的高水平的“双师型”教师队伍，以满足专业建设的需要。首先，加强专业带头人培养，通过参与或主持专业课程开发与教材编写、现场实践及培训等途径，使之成为具有较高专业视野、在光伏行业有一定影响力、能把握太阳能光电应用技术专业发展方向、并对专业发展进行总体规划和实施的专业带头人。其次，选拔基础理论扎实、教学能力较强、具有光伏行业工作经历的教师作为专业“双师素质”骨干教师培养对象进行重点培养。通过到光伏企业一线实践，提高教育教学及实践能力，使之能胜任课程建设与教学教改。再次，加强对青年教师的培养力度，鼓励青年教师提高学历、获取相关职业资格，并积极推行系内经验丰富的教师和青年教师之间的“传帮带”工作，制订切实可行的规章制度和监控体系，切实提高青年教师的教学能力和教学水平。
4 结语
通过太阳能光电应用技术专业的建设，一方面，可以实现高起点地培养具备良好职业素质、较强的实践能力和创新精神，能在生产一线从事太阳能电池生产、太阳能热水器安装、光伏电站建设和管理等方面的复合型光伏人才的目标，从而为提高我校太阳能光电应用技术专业毕业生的就业竞争力起到积极的作用；另一方面，将更加突出高职实践教学特色，形成规模、结构、质量、效益协同发展的光伏行业人才培养机制，构建具有职业氛围的教学环境，打造出具有行业特色、产学研相结合的职业教育基地。
参考文献：
[1]方路线，余兰山，尤洋.太阳能跟踪系统的实验设计[J].大学物理实验，2012（05）.
光伏工作环境范文6
关键词 光伏农业大棚；必要性；建议；现代生态农业；山东枣庄；台儿庄区
中图分类号 S625 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）13-0225-01
1 光伏农业大棚概述
农业是生态产业。我国各地的研究和实践成果说明，破解农业发展不可持续难题的根本出路在于大力推进生态文明建设，现代生态农业建设离不开清洁能源，在现有技术条件下，清洁能源首选太阳光能。绿色植物把太阳光能转化为化学能被人类利用，实践证明，设施农业利用太阳光能进行作物差异季节生产，产量是露天种植的3.5倍，并且农产品的质量较优，是解决我国人多地少制约可持续发展问题首先应用的最有效技术工程[1-3]。据统计，2012年我国设施农业面积已占世界总面积85%以上，其中95%以上是利用聚烯烃温室大棚膜覆盖，已经成为世界上最大面积利用太阳能的工程，绝对数量优势使我国设施农业进入由量变到质变的转化期，技术水平居于世界先进行列。其次就是光伏发电，利用半导体界面的光生伏特效应原理，把人类不可直接控制的太阳光能转化为可直接利用的电能[4-5]。
通过安装太阳能组件发电和现代农业生产的跨界组合，光伏农业大棚在有效利用太阳能资源，产出清洁绿色能源的同时，开启了现代生态农业的一种新型发展模式。这种模式具有诸多的发展优势：一是光伏发电利用的是农业大棚的棚顶，并不单独占用地面，也不会改变土地的使用性质，达到了农业和发电的双向收益，实现了阳光、土地资源的立体高效利用；二是通过在农业大棚上架设不同数量、不同透光率的太阳能电池板，既能满足不同作物的采光需求，又可实行优质农产品、名贵苗木等的差异季节精品种植，实现作物的高附加值；三是生产的电能除供采暖、通风、照明、滴灌、农药喷洒以及棚内环境监测等农用外，还可以将剩余的电能并网出售；四是光伏农业大棚采用全框架高标准支架系统，造型非常美观壮丽，具有观光特性，与田园景观、农业生产活动、农业生态环境和生态农业经营模式等要素组合，最大限度利用资源，实现现代农业、生态和旅游的有机结合，增加旅游收入。与传统农业相比，光伏农业大棚更加重视科技要素的投入，更加注重经营管理，更加注重劳动者素质的提高，这为用现代工业管理方式经营农业提供了条件，通过农业科技化、农业产业化的发展，可成为区域农业增效和农民增收的支柱型产业。
2 台儿庄区发展光伏农业大棚的必要性
枣庄市属于典型的煤炭资源枯竭型城市，从一次能源生产量和生产结构分析，原煤能源比重占绝对量日渐减少，由此引发的能源资源短缺的矛盾和压力日趋增大。台儿庄区作为枣庄市辖区也不例外。《全国资源型城市可持续发展规划（2013―2020年）》要求到2020年，资源枯竭城市历史遗留问题基本解决，可持续发展能力显著增强，转型任务基本完成；资源开发与经济社会发展、生态环境保护相协调的格局基本形成；转变经济发展方式取得实质性进展，建立健全促进资源型城市可持续发展的长效机制。因此，积极开发和利用太阳能等可再生能源和清洁能源，已成为促进经济社会转型和可持续发展必不可缺的重要能源补充。
从全国来看，《全国资源型城市可持续发展规划（2013―2020年）》把台儿庄区的台儿庄大战遗址列入重点旅游区，台儿庄文化创意产业集群列入重点培育产业集群，国家将在资金、土地政策等方面给予支持。从全省来看，《山东省主体功能区规划》把台儿庄区的城区、省级经济开发区以及张山子镇、泥沟镇列为重点开发区域，今后应重点发展装备制造业、新型原材料、生物医药等优势产业，加强基础设施建设，提高产业配套能力，增强对优化开发区域转移出来的产业吸纳能力，通过园区建设和发展产业集群，延长产业链，打造国家级新型产业基地；台儿庄区的其他区域划定为限制开发区域中的国家级重点生态功能区，这种类型的区域今后应重点发展旅游、绿色食品等特色产业，严格限制不符合主体功能的产业扩张，同时享受包括提高地方财政返还比例、增设专项转移支付在内的若干扶持政策。省委、省政府作出建设西部经济隆起带的决策部署，将枣庄定位为“转型升级和经济文化融合发展高地”，并在服务业发展、传统产业转型升级等方面出台了一系列政策措施，这为争取更大的发展空间和更多的政策支持创造了有利条件。
台儿庄区属暖温带半湿润大陆性季风气候，日照充足、太阳辐射强烈、热量丰富，年均气温13.5 ℃，年均日照时数2 182.3 h，年太阳能总辐射量5 410 MJ/m2。根据《全国太阳能资源区划》分布，台儿庄区属于太阳能资源比较丰富区，拥有发展太阳能光伏发电的较大潜力。而目前台儿庄区对太阳能的转化利用除农业生产用塑料大棚外，太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能杀虫灯等绝对量利用太少。光伏农业大棚是当前塑料农业大棚的科技升级产品，棚内生产绿色食品，棚顶生产绿色能源，节约土地、集约经营一举两得，是绿色能源与绿色农业产业的有机结合，是新能源与现代农业的有机结合，是工业与农业的有机结合，可以说是设施农业中的精品。从发展前景看，它具有非常重要的示范意义；从台儿庄区实际需要看，发展光伏农业大棚，建设现代生态农
业，是台儿庄区建美好家园和推动农业创新发展、培育现代农业新优势的现实选择。
3 台儿庄区发展光伏农业大棚的建议
一是从战略高度认识这个新生事物。太阳能是一次能源，也是可再生能源，更是生态文明建设需要的绿色能源，开发推广利用太阳能可以减少或替代常规能源，这对于实现全区发展转型、改造提升传统产业和实施可持续发展战略具有重大的意义。二是制定出发展规划。光伏农业大棚在全国是近年来才出现的新兴产业，在台儿庄区也是2014年才提出的发展课题，项目建议还刚刚起步。要坚持规划先行，科学发展。要明确光伏农业大棚产业发展的突破口、阶段目标、发展路径和工作重点；要明确全区的光伏产业重点项目、重点基地、重点园区，不搞低水平重复建设；做到既要积极促进产业的发展，又要有法可依；既要实现规模扩张，又要切实注重发展质量。三是制定完整的激励政策。制定有利于光伏农业大棚产业发展的激励和扶持政策，完善配套产业链，促进产品扩大市场，逐渐形成优势产业集群；鼓励企业自主创新，培育知名品牌。四是切实提高政府的服务质量，为企业的引进、项目的实施创造宽松的工作环境，在项目立项等方面给予全方位的支持。
4 参考文献
[1] 任俊芳，程毅，陶新娥.3G技术在农业大棚远程控制中的应用[J].科技视界，2012（18）：193，210.
[2] 王东涛，鞠凤船.农业大棚温湿度监控系统设计[J].安徽农业科学，2010（35）：20446-20447.
[3] 齐志才，韩成浩.农业大棚温度适时监测系统设计方案[J].农业与技术，2002（6）：111-112，116.
