光伏環境檢測精選(九篇)

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第1篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：實時監測；環境參數；控制臺

1 引言

隨著可再生能源技術的發展，在最近幾年太陽能光伏發電系統得到了比較廣泛的應用。但是目前影響太陽能系統輸出參數的因素很多，主要的外部環境參數為溫度、表面風速和照度。溫度是光伏系統的重要參數之一，在給定光強下，光伏電池工作溫度的升高影響電池的輸出功率[1]。因此對溫度的采集和 檢測在光伏發電系統中顯得尤為重要。光伏發電系統的環境風速會影響到光伏發電組件的表面熱量散發，因此對風速的采集和監控也是需要的。對于照度的監控，能很好的監控組件工作狀況，防止“熱點效應” [2]的產生。

本文設計了一種自動的、可以實時檢測、記錄以及傳輸的太陽能光伏發電系統的數據檢測裝置，該裝置不僅可以實時檢測光伏發電組件的環境參數，而且可以把采集到的參數通過無線傳輸發送到遠程的控制臺，進行記錄處理分析。

2 系統構成及硬件部分

2.1 系統構成

系統主要包括電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、顯示模塊、無線通信模塊，系統框圖如圖1所示。太陽能光伏發電系統的數據采集模塊使用多個傳感器采集太陽能光伏發電系統的光伏發電組件的溫度、風速、照度；數據處理模塊，控制多個傳感器進行數據采集并處理傳感器采集的數據；無線通信模塊，執行太陽能光伏發電系統的數據檢測裝置與通信基站的無線通信，傳輸采集的數據；電源模塊為上述各模塊提供電源。

2.2 硬件結構及工作過程

數據采集模塊包括溫度傳感器，風速傳感器和照度傳感器。溫度傳感器包括美國AD公司生產的集成接觸式傳感器芯片AD590信號放大器，AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。AD590將外部溫度信號轉換為模擬電流信號，接著信號放大器將電流信號轉換成電壓信號并自動調整信號的增益大小。風速傳感器采用了脈沖式風速傳感器，脈沖式風速傳感器體積小、質量小、原理簡單，同時能夠將風速模擬量直接轉換成電子脈沖數。

數據處理模塊采用德州儀器（TI）公司的LM3S1138微處理器，該微處理器可以對采集來的溫度和照度數據進行A/D轉換，并經行數據比較和BCD碼轉換，最后可以在顯示模塊上顯示出當前的溫度、風速以及照度的數值。微處理器還可以控制采樣的周期，設定報警的上限，一旦采集到的數據超過報警的上限時，即發出報警信號。該微處理器還可以按照用戶定義的數據格式打包，并發送到無線通信模塊的緩存中去。顯示包括四個鍵，這4個按鍵可以對微處理器進行參數和報警上限的設定。

無線通信模塊采用索尼愛立信公司的G64無線傳輸模塊，G64可以將數據處理模塊發送過來的數據包封裝，通過GPRS接入Internet，傳入監控中心。監控中心的終端對接收來的數據包解析，還原，并由PC機執行相關的處理，如記錄下一周期內的溫度，風速，照度的變化曲線，定期進行數據庫更新等等。監控中心的終端還可以通過Internet和無線網絡對太陽能光伏發電系統的數據監測裝置經行遠程設定。

數據采集模塊采集太陽能光伏發電系統的溫度、風速、照度參數，并且把這些參數傳送到數據處理模塊，數據處理模塊對這些參數濾波，A/D轉換后打包發送到無線通信模塊的緩存中，無線通信模塊把這些數據包通過現有的無線網絡羅如GSM，CDMA，WCDMA，TDSCDMA發送到各個基站，進而再傳送到控制臺，對這些數據進行記錄分析，當采集到的數據超過所設定的參數時，還可以發出報警信號。

3 軟件設計

在采集過程中，傳感器的輸入模擬信號經前段信號處理之后送至C8015F320的引腳上，經過ADC轉換為數字信號。單片機片外有8個45DB321C芯片組成一個32MB的Data flash 存儲器，采集到的數據不斷地通過SPI接口送到45DB321C芯片中存儲。

4 總結

本論文設計了一種太陽能電站使用的太陽能光伏發電系統的數據監測裝置，該裝置包括數據采集模塊，數據處理模塊，無線通信模塊，電源模塊。本裝置可以把數據監測由原來人工手持式監測為自動實時監測，大大提高效率，采集的數據可以通過無線網絡發送到各個計算機終端，進行記錄分析，使得工作人員可以在任意地方都能隨時了解到太陽能光伏發電系統的工作狀況，對于產生的問題可以及時處理，符合國家職能電網建設中，免維護、可控、可視等要素的要求。

參考文獻：

[1] 趙 為.太陽能光伏并網發電系統的研究[J].合肥工業大學學報，2010（4）：101-103.

第2篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：太陽能；控制器；單片機；蓄電池

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A

隨著世界經濟的快速發展，引發了人們對資源枯竭、環境污染等一系列問題的擔憂，節能減排、保護環境、發展低碳經濟已成為人們的共識。太陽能是最具發展潛力的清潔能源，具有取之不盡、用之不竭、可再生、使用中零碳排放的特點。中小型獨立光伏發電系統一般由太陽能電池組件、蓄電池、光伏控制器、負載及電力電子變換電路組成。其中光伏控制器是系統自動運行的核心，其性能直接影響光伏發電系統的可靠性、工作效率和使用壽命，特別是影響蓄電池組的使用壽命，蓄電池的過充電或過放電都將縮短蓄電池的使用壽命，給用戶造成經濟損失，因此本文將對影響蓄電池使用壽命的關鍵部件——太陽能光伏控制器的設計進行重點討論和分析。

1 系統總體設計

光伏系統主要由太陽能電池組件、蓄電池、控制電路和負載構成。如圖1所示。

太陽能光伏控制器應具有的主要功能如下：

（1）防止蓄電池過充：當蓄電池電壓上升到蓄電池充滿電壓時，進行充滿控制，自動切換為浮充充電模式，否則蓄電池將過充電，從而影響蓄電池壽命。

（2）防止蓄電池過放：當蓄電池電壓下降到過放電電壓時，進行過放電控制，自動將負載切離，否則蓄電池將過放電，從而影響蓄電池壽命。

（3）蓄電池短路或反接保護：當蓄電池短路或反接時，控制器熔斷器能快速熔斷，不造成器件損壞。

（4）防反充：當太陽能電池方陣不向蓄電池充電時，阻斷蓄電池電流倒流向太陽能電池方陣。

（5）負載短路過載保護：當控制器向負載輸出電流大于設定值時，控制器能切斷負載。防止過載造成損壞。

（6）溫度補償：在不同的工作環境溫度下，對蓄電池設置與工作溫度對應的合理的充放電終止電壓。

本設計充電方式采用PWM脈寬調制型三階段充電，可以隨著蓄電池的充滿，電流逐漸減小，符合蓄電池對于充電過程的要求，能夠有效地消除極化，有利于完全恢復蓄電池的電量。

2 太陽能控制器硬件電路的設計

2.1主電路

本設計使用的太陽能電池板工作電壓為18V，功率60W，采用免維護鉛酸蓄電池，額定電壓12V，容量20AH。太陽能電池是一種直流源，本設計采用DC/DC變換電路，使太陽能電池輸出的直流電變換成蓄電池充電所需的按特定規律變換的直流電。類型為BUCK變換電路。如圖1所示。DC/DC變換電路由二極管D1、電感L1、電容C1組成。

2.2控制單片機

在本設計中，控制單片機采用宏晶科技生產的STCl2C5A60S2單時鐘/機器周期單片機，該單片機具有高速、低功耗、超強抗干擾的特點，指令代碼完全兼容8051，內部集成MAX810專用復位電路，具有2路8位PWM，8路10位高速A/D轉換（25萬次/秒），工作電壓3.5V-5.5V，工作頻率范圍0-35MHz，60 KB系統編程的Flash內存，1280字節的片內RAM，可尋址64KB地址空間的外部數據存儲器接口，硬件實現的ISP/IPA在線系統可編程/在線應用可編程，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序。

2.3MOSFET驅動電路

在太陽能電池對蓄電池充電電路中及蓄電池對負載放電電路中采用功率場效應晶體管作為開關管來控制接通與斷開。本設計電路功率較小，所以兩個開關管采用N溝道MOSFET管，考慮電路電壓及電流情況，選擇AO3404型號。連接太陽能電池與蓄電池的MOSFET的驅動電路采用高速MOSFET 驅動器MCP1402，可提供500 mA的峰值電流。這些器件還具有低直通電流、匹配的上升/ 下降時間和傳輸時延特性，使得它們成為高開關頻率應用的理想選擇。可由4.5V 至18V 的單電源供電。如圖2所示。MCP1402輸入口接單片機P1.3PWM信號輸出口，輸出通過限流電阻Rg接MOSFET柵極。連接蓄電池與負載的MOSFET采用三極管驅動。

2.4電壓、電流檢測電路

檢測電路包括對光伏電池電壓、蓄電池端電壓、蓄電池充電電流、負載電流的檢測。對光伏電池電壓、蓄電池電壓采用電阻分壓式采樣電路，然后接到單片機的A/D端。對電流檢測采用電流傳感器ACS712來測量，該器件內置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應時間快，使用方便、性價比高、絕緣電壓高等特點，主要應用于電動機控制、載荷檢測和管理、開關式電源和過電流故障保護等，采用單電源5V供電。系統選用ACS712ELCTR一05B—T進行電流檢測，電流檢測范圍為±5A。典型應用電路如圖3所示。ACS712串聯在電路中，12管腳流入電流，34管腳流出電流。ACS712的電壓輸出VOUT和被檢測的電流IP間的關系為：VOUT=（2/30）IP+2.5（V）。電壓輸出端VOUT接單片機A/D輸入端。如圖3所示。

2.5溫度檢測電路

相關研究表明：當蓄電池溫度低于25℃時，蓄電池的充滿電壓應適當提高，相反，高于該溫度時蓄電池的充滿電壓應適當降低，否則會損壞蓄電池。故需對蓄電池的溫度進行監測。本文采用的溫度傳感器為DSl8B20，它將地址線、數據線、控制線合為一根雙向串行傳輸數據的信號線，CPU只需一根端口線就能與DSl8B20通信，能直接將環境溫度轉化成數字信號，以數碼信號與單片器傳輸，簡化了傳感器與單片機的接口電路，電源電壓范圍為3.0V-5.5V。溫度測量范圍為-55℃～125℃。測溫分辨率可達0.0625℃。

3 太陽能光伏控制器軟件的設計

3.1蓄電池充電狀態分析

為提高太陽能電池的利用率和蓄電池充電效率，延長蓄電池使用壽命，采用三階段式充電方式。

階段一：蓄電池處于快速充電階段，選用的蓄電池可充電速率與太陽電池輸出電流相匹配，開關管完全導通，充電電流就等于電池板的輸出電流，此時便處于快速充電狀態。隨著充電過程的進行，蓄電池電動勢不斷升高，使蓄電池端電壓不斷升高，從而達到快充停止電壓，進入充電階段二。

階段二：蓄電池處于恒壓充電階段，給蓄電池一個恒定電壓充電，由對蓄電池端電壓的采樣，反饋到單片機，單片機輸出PWM信號控制BUCK變換電路的占空比使蓄電池的充電端電壓保持恒定。隨著充電過程的進行，BUCK變換電路占空比變小，充電電流變小，當充電電流低于Ioct時，進入充電階段三。

階段三：蓄電池處于浮充階段，充電電壓為一個基于溫度補償后的浮充電壓，對蓄電池做浮充恒壓充電，以補償蓄電池自放電電流。

對于蓄電池過放、電路過載的保護，只要檢測負載電流及蓄電池電壓，通過程序進行比較，便能進行控制，及時切斷負載。對于12V密封鉛酸蓄電池，充放電階段各個參考值設置如表1。其中快充停止電壓、恒壓充電電壓及浮充電壓均需溫度補償。通常蓄電池的溫度補償系數為-（3-5）mV/℃。

3.2程序流程圖

控制器的主要工作流程如圖4、5所示。當系統開始運行后，單片機先進行參數初始化，如表1。然后單片機進入主循環程序。讀取蓄電池端電壓、太陽能電池電壓、蓄電池環境溫度，當太陽能電池板電壓大于蓄電池端電壓時，進入充電模式，選擇合適的充電方式進行充電，選擇充電方式子程序如圖5所示。接著執行負載控制程序，對過載和過放電情況進行判斷，如出現過載及過放電時及時切斷負載。接著再回到蓄電池端電壓、太陽能電池電壓、蓄電池環境溫度讀取，如此循環往復。主程序采用C語言來編程。

結語

本文提出了一種基于STC單片機的太陽能光伏控制器的設計方法，通過實驗測試，光伏系統各部分電路工作穩定，轉換效率高，控制精準，蓄電池具有良好的三階段充電曲線。適用于在小功率光伏發電系統中推廣應用。

參考文獻

[1] 王長貴，王斯成.太陽能光伏發電實用技術[M].化學工業出版社，2009.

[2] 周志敏，紀愛華.太陽能光伏發電系統設計與應用實例[M].北京：電子工業出版社，2010.

第3篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：建筑工程；光伏發電；技術

世界嚴重惡化的能源危機和氣候危機業已威脅到地球的生態安全。各國學者紛紛加緊建筑新能源的研究，希望能通過一些再生能源的利用改善人類的居住環境。

1 建筑工程中的光伏發電技術應用簡況

1.1 建筑工程中的光伏發電技術原理。 光伏發電技術原理是利用光子能量轉換成電能的光伏效應的過程。太陽光或別種光源照射在太陽能電池時，電池就會吸取光能進而產生光生電子和光生空穴，這些光生電子在太陽能電池的內部電場作用下與空穴分離，電池就會在兩端積累不同電荷，產生光生電壓，從而形成光生伏打效應。若在電池內建電場的兩側引電極接負載，就會有光生電流產生功率用于輸出，太陽能就此轉換成電能。

在建筑物采光頂安裝太陽能電池板，這樣即有效利用了建筑空間又把環保、節能的太陽能光伏發電技術應用于建筑中，光伏發電系統轉換的電能提供應建筑的日常用電，不足由電網補充。

1.2 建筑工程中的光伏發電技術簡況。 各國政府均非常注重光伏發電技術的研發，美國和歐洲提出利用太陽能發電來降低發電成本，預計2015年取得突破；日本計劃2020年光伏發電總量提升至28GW；國際能源署預計2020年光伏發電能夠實現與電網平價。

中國2009年鼓勵光伏發電產業發展；2010 年明確開拓多元化的太陽能光伏光熱發電市場；2011 再次明確重點發展太陽能熱利用與光伏光熱發電的新能源產業；發改委2011宣布新的太陽能光伏發電電價，地方政府負擔補貼以刺激其普及。

2 建筑工程中的光伏發電系統簡述

2.1 建筑工程中的光伏發電系統構成。 建筑工程所用的光伏發電系統有兩種方式，一種是太陽能轉換成熱能再轉換成電能，另一種是太陽能直接轉換成電能。

光能、熱能至電能轉換主要是通過太陽輻射產生熱能轉移成電發電，過程是太陽能集熱器把本身吸收的光能轉換成熱能，使汽輪機運動產能電能。光能轉成熱能后再轉換成電能，類似與普通火力發電。但太陽能熱發電并不適合和建筑；太陽能直接轉換成電能則是利用光電效應，直接把光能轉化成為電能，這種直接轉移的設備就是太陽能電池。太陽能電池是因為光生伏特效應作用而將太陽輻射直接轉化為電能的元件，太陽能電池作為光電二極管，當太陽光照到二極管上時，它會自動將太陽能轉化電能進而產生電流。當把多個太陽能電池串、并聯后，就形成了在輸出功率的電池方陣。

2.2 建筑工程中的光伏發電系統分類。 獨立光伏發電：由光伏器件、控制器及蓄電池組成。獨立光伏發電系統適合偏遠和無電地區應用，獨立光伏發電系統發電容易受到氣象、環境等影響，相對不夠穩定，所以供電時要添加安裝管理和儲備能量的裝置。

并網光伏發電：并網光伏發電系統主要發電原理是，太陽能電池通過逆變器將直流電轉換為交流電后并入供電電網中。這個系統的組成主要是光伏陣列和光伏并網逆變電源，并網逆變電源負責將光伏陣列產生的電能轉換成與電網同頻同相的交流電，同時負責跟蹤、控制和平衡電池的最大功率點和并網功率。

建筑光伏發電系統使得建筑物的屋頂面積被有效利用，無需占用寶貴的土地資源。既能有效減少建筑能耗，實現建筑節能，又能有效地緩解電網高峰用電，降低輸配電損耗。同時光伏發電系統沒有噪音，沒有污染物排放，不消耗任何燃料，具有綠色環保概念，可增加樓盤的綜合品質。

2.3 建筑工程中的光伏發電系統檢測和維護。 為保證建筑工程施工中的光伏發電系統正常運行，就要對其進行日常檢測及維護，主要要做到：檢測及維護光伏組件和逆變系統。主要檢查設備外觀是否符合發生破損，檢查、測量并記錄電池陣列的電壓、電阻，以備進行定期維護時參考；檢查和維護逆變器，主要是降低設備被腐蝕和損耗，以保持外觀正常、布線不受損傷、線路未發生松動，還要檢查溫度是否正常、環境能否保持干燥等，以增加設備的使用壽命；為使光伏系統正常運行，要設專職人員管理、檢查、維護系統，若有問題及時發現及時解決；定期檢查，手動清潔太陽能電池，時刻保證光伏系統的正常發電并且輸出功率最大；配電及并網系統的檢查和維護工作則是天天檢查系統運轉是否正常、定期按照維護要求進行維護和檢修，要求三個月一小檢，每半年一中檢，一年一大檢，以提高系統運行效率，時刻保持最優發電狀態。

3 建筑光伏一體化

光伏建筑一體化，是應用太陽能發電的一種新概念，就是將太陽能光伏發電方陣安裝在建筑的圍護結構外表面來提供電力。光伏建筑一體化的優勢是光伏發電能有效降低建筑用電，光伏發電不用線路架設和占地，安裝和應用范圍廣。目前英國綠色住宅、美國百萬太陽能屋頂計劃、歐洲百萬屋頂計劃等等都是光伏建筑一體化的示范和推廣工程。

光伏建筑集成簡稱為BIPV，設計、施工及安裝都和建筑物同時展開，二者不可分割，把光伏方陣做為建筑材料與其他建筑材料一樣集成于建筑物中，即能發電又能增加建筑物的外觀美感。按光伏構件的不同，分為構件型太陽能光伏建筑和建材型太陽能光伏建筑。構件型指光伏構件與建筑構件組合或獨立，以標準的光伏組件或依照建筑本身要求定做，與建筑構件一起成為建筑的雨蓬、遮陽和欄板構件等；建材型則把太陽能電池與建筑使用的材料復合成為建材，如光伏瓦、光伏幕墻屋頂等。

4 實際應用中的限制

雖然建筑工程中的光伏發電技術比較成熟，但是由于其造價高，發電不穩定等問題，導致其目前尚未進入尋常百姓家。但隨著制造技術的發展和電網管理手段的提高，這些問題必有解決的一天。

參考文獻

［1］ 王宏華. 光伏發電技術系列講座(1) 光伏發電原理及發展現狀［J］. 機械制造與自動化. 2010(04)

［2］ 付永長,蔡皓. 太陽能發電的現狀及發展［J］. 農村電氣化. 2009(09)

［3］ 錢觀榮,沈冬冬. 世博中心太陽能光伏發電系統設計［J］. 現代建筑電氣. 2010(09)

第4篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：光伏發電系統 ， 防逆流保護

Abstract: the article introduces the global buildings (pv) power grid application of the system, and introduces the solar cells of the phalanx of set the basis, and the protection of the inverter setting.

Keywords: photovoltaic power generation system, prevent reflux protection

中圖分類號：TK511文獻標識碼：A 文章編號：

1、引言

隨著現代工業的發展，全球能源危機和大氣污染問題日益突出，傳統的燃料能源正在一天天減少，對環境造成的危害日益突出。為解決目前的危機，全世界都把目光投向了可再生能源。太陽能是一種清潔的能源。在中國，太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年17000億噸標準煤，太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。中國地處北半球，南北距離和東西距離都在5000公里以上。在中國廣闊的土地上，有著豐富的太陽能資源。大多數地區年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，年日照時數大于2000小時，因而有巨大的開發潛能。

2、工程概況

全球通大廈是一座綜合性辦公大樓，位于中國南方地區，大樓內設有數據機房，年耗電量很大，設置太陽能光伏發電系統，有利于減少其對電網系統電能的消耗。大樓內設置一套光伏供電系統，與大樓內市電的低壓配電系統一起并網供電。光伏發電系統主要由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，防逆流設備，交流配電柜組成，其中的核心元件是太陽能電池方陣和控制器。利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能的發電系統。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環境、能獨立發電又能并網運行，具有廣闊發展前景。

3、系統選擇

根據光伏發電系統與電網的連接方式，可分為獨立光伏系統和并網光伏系統兩大類。

獨立光伏系統是由太陽能電池方陣、控制器、蓄電池、逆變器、交流負載組成獨立的供電系統。獨立光伏系統僅能向既定的設備光電，在前期施工安裝階段就必須明確供電設備。投入使用后，如要更改供電設備，需重新敷設線路。當用電設備停止運行后，獨立光伏系統所發的電能無法使用，造成浪費。

并網光伏系統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，防逆流設備，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統等設備組成的發電系統。對比獨立光伏系統，并網光伏系統能將電能直接輸入公共電網。即使某一設備停止運行，光伏系統所發的電能仍能通過電網分配至其他工作設備使用。

全球通大廈作為一座綜合性辦公大樓，不存在需長期不間斷工作的用電設備，選用并網光伏系統能更有效的利用光伏系統所產生的電能。

4、太陽能電池方陣的設置

太陽能電池方陣是光伏發電系統的發電設備，在有光照情況下，電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生光生電壓。在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電能。太陽能電池方陣面向陽光的時間越長，接收陽光照射的強度越強，其產生的電能就越多。因此，安裝太陽能電池的地點選擇是整個光伏系統的關鍵。

安裝地點一般會受到陰影的影響比較大，諸如建筑物本身的天線、冷卻塔、欄桿等是否會對光伏陣列造成陰影；周邊的高大樹木、建筑物等是否會對太陽能電池方陣造成影響，周邊的建筑規劃是否有更高大的建筑物會對方陣造成影響，等等這些問題都會對光伏設施造成或多或少的影響。并且我國處于赤道以北，太陽能電池方陣需面向正南偏西才可達到最佳的采光角度。

全球通大廈設有東、南、西、北四個裙樓，西裙樓中部設有高度超過100米的塔樓，各裙樓高度差不大。根據最佳采光角度要求，西、北裙樓屋面由于西南方有塔樓遮擋，可接收的太陽光強度與時間均不理想，不適宜設置太陽能電池。東、南裙樓與塔樓屋面雖然可達到最佳采光角度，但由于南裙樓與塔樓屋面面積太小，太陽能電池無法大面積設置，其發電量相應受到限制。經綜合考慮，將太陽能電池設置在東裙樓屋面，既可滿足最佳采光角度要求，同時設置太陽能電池的數量也得到保證，使光伏發電系統可產生的電能最大化。

5、防逆流保護

在整個配電系統中，公眾電網的配電變壓器和光伏供電系統同時向負荷端供電，光伏供電系統提供1個并網點。為保證整個配電系統的安全，不允許光伏電源通過配電變壓器向電力系統倒送電，在并網點處需設置放逆變裝置。防逆流檢測裝置對三相交流電網進行實時監測, 根據供電回路的功率流向，對光伏并網系統進行必要的控制。如圖1所示。

圖1 防逆功率電流方向檢測控制和保護原理圖

防逆流檢測裝置檢測交流電網供電回路的三相電壓、測量點的電流，判斷供電回路的功率流向和功率大小。如果電網供電回路出現逆功率現象，防逆流裝置立即控制光伏系統供電回路的接觸器斷開，將光伏并網系統從并網點斷開。當防逆流裝置檢測到逆功率，切斷光伏供電回路后，若測量點逆功率消失，并且檢測到負荷功率（測量點的正向功率）大于預設的閥值時，防逆流裝置立即控制光伏系統供電回路的接觸器閉合，將光伏并網系統重新接入并網點，向負荷供電。

6、結語

第5篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：光伏產業 全面質量管理 新能源 產業升級

中圖號】：F426.6；F273.2

我國光伏行業由產業大爆發到低迷似乎在產業發展之初已經埋下了“地雷”，產業大多集中在資金、技術門檻較低的產業鏈中下游環節（硅片、電池片、組件），產業擴張速度遠大于技術更新速度，產品質量長期處于無標準狀態，包括原材料進料控制環節、關鍵輔助材料的進料控制、生產過程質量監控、成品檢驗環節等等都無統一控制標準，甚至有些中小企業質量管理體系還不健全，缺乏系統的有效的管理體系，質量管理人員大多都是有生產人員兼任，缺乏系統質量管理知識，缺乏質量管理意識，這是制約產業發展的最大瓶頸。

全面質量管理就是以質量為中心，以全員參與為基礎，旨在通過使顧客和所有相關方受益而達到長期成功的一種管理途徑，將全面質量管理運用到光伏企業質量管理的實踐中，將有助于提升全員的質量意識，降低影響產品質量的隱患。本文將結合光伏產業的現狀，對制約光伏產業發展的瓶頸問題進行分析，并結合全面質量管理理論和實踐，對光伏產業現狀進行深層次分析和探討，全面質量管理作為現代企業管理的一種全新的管理模式，將會助推光伏產業在現階段集體低迷階段尋求一種新的突破，這是行業發展的必由之路，也是行業由不規范走向規范的必要手段。

1 光伏產業現狀

以硅材料的應用開發形成的產業鏈條稱之為光伏產業，光伏產業鏈包括硅料、硅片、電池片、電池組件、應用系統5個環節。

上游產業為硅料、硅片環節；中游產業為電池片、電池組件環節；下游產業為應用系統環節[3]。

光伏產業目前主要問題是光電轉換效率的瓶頸，影響轉換效率的因素是個復雜和綜合的因素，硅片生產原材料中金屬雜質含量的控制，原材料生產環節的環境，硅片成品質量的控制，電池工藝，組件封裝所使用原輔材料都是質量管理的重點，都是影響光電轉換效率及光伏產品壽命的關鍵因素。而目前由于質量管理體系的不完善，各個環節的控制都有待加強。

2011年下半年，受歐債危機及美歐雙方的影響，光伏行業出現前所未有的危機，企業紛紛出現減產，甚至倒閉的浪潮。

光伏產業除了面臨外部市場變化帶來的負面影響外，自身也存在方方面面問題，前幾年各企業在紛紛抓住歐洲光伏市場，大搞企業規模擴張，產量至上的同時，卻忽略了企業自身技術更新，新產品研發投入相對較少，質量管理體系不健全的問題，曾經一度行業內出現“擁硅為王”的局面，無論產品質量如何，只要有硅料就能賺錢的局面，原材料進料檢驗形同虛設，企業只是單純忙于應付訂單，質量控制完全處于失控狀態。

2 全面質量管理在光伏產業發展中作用

2.1 全面質量管理在光伏企業中的應用

全面質量管理的思想是通過對產品、服務、人員、過程和環境的持續改進來增強企業的競爭力。開展全面質量管理是企業或各類組織提高自身素質、增強市場競爭能力的有效途徑。

上游多晶硅企業，由于其技術多半來自與國外，中下游需求量的巨大缺口，使得企業無暇顧及質量管理環節，諸多產品質量糾紛頻發，中下游客戶投訴較多，而且終端出現較多低效產品。因此引入全面管理，建立完善質量管理體系，加強質量管理在各生產環節、質量監控環節的有效貫徹，把全面質量管理在其他行業的經驗借鑒到光伏企業中，人人參與企業管理，人人加強質量意識，并有效貫徹，才能有效降低下游企業的風險，降低本企業成本，增加自身競爭力。

處于產業鏈中游的單晶硅片、鑄造多晶硅片、電池及組件生產企業，對于原材料的控制，包括合格供應商的評定，在光伏市場好的時機，只是把更多精力放在搶市場上，企業在質量管理及質量控制上有時會流于形式，在質量管理中明顯存在以下誤區。

（1）基層管理者或一線員工對質量管理體系文件的認識僅停留在很膚淺層次，存在質量控制和質量管理與質量體系無關，而且質量管理屬于品質管理部門的事的誤區。

（2）有些企業在實施全面質量管理的過程中太過沉迷于理念，以宗教般的狂熱去培植它，而不注意創造成果。如過多地將精力投放在產品質量、成本控制、員工培訓和改進過程上，而不是關注如何提高顧客滿意程度、提高產品質量和市場占有率上，沒有以產品的市場和顧客接受程度作為質量管理的標準，而是盲目追求全面質量管理的內在過程和形式。

（3）光伏企業由于屬于新興行業，生產、技術、研發、質量管理各部門對于質量管理存在各司其職，對于產品質量問題存在相互推諉，各掃門前雪的現象。

（4）全面質量管理雖已在各部門 ，各個環節建立，單個部門各環節對于全面質量管理還存在理解上及應用上的偏差。

另外由于缺乏對上下游產品的了解，沒有從本質上去深入研究造成電池片低少數載流子壽命、低轉換效率、高光衰減等質量問題的根本原因，首先表現為無法有效對上游原材料進行控制，究其原因固然有檢測手段、檢測人員的因素、檢測方法不完善，無標準可依的因素，但根本性問題還是缺乏完善的質量管理體系，缺乏有效貫徹質量管理體系的意識和手段。因此到了下游光伏電站建設階段，各種各樣的質量問題都由點積累起來形成線和面，集中凸顯出來，但是一旦電站建設完畢，再去考慮原材料質量的問題，已經于事無補，所以光伏產業各環節各鏈條的質量控制都至關重要。

2.2 全面質量管理促使光伏產業升級

光伏產品質量問題，尤其是光電轉效率及壽命問題，屬于光伏產品的核心問題，是制約行業發展的瓶頸問題，光伏產業鏈中的每個控制環節不健全不完善，都會為光伏產品的光電轉效率及壽命存在直接或潛在影響，在生產和質量控制的每個環節都要做到零差錯，從這點來講，全面質量管理重要性不言而喻。

全面質量管理是指一個組織開展以質量為中心，以本組織全體成員參與為基礎的一種管理方式。它的目標是通過顧客滿意和該組織全體成員和社會受益，以達到長遠成功。基于全面質量管理的本質是全員參與，全員獲益，因此引入到新興的光伏產業中，更能規范光伏企業發展的盲目性，更能提升整個產業鏈產品的檔次，從原材料開始控制，而且全產業鏈從業人員達成統一的質量控制目標，以最終建設高質量，高光電轉效率，高壽命的光伏發電系統為信念，就會在原料采購、產品生產、出廠檢驗各個環節各司其職，嚴格遵守質量管理體系規則，最終促使光伏產業持續升級，進入良性循環軌道。

參考文獻

第6篇：光伏環境檢測范文

關鍵字：固體吸附-光伏；復合式；太陽能；制冷技術 一、前言

黨的十報告明確提出，要把生態文明建設放在突出地位，努力建設美麗中國，實現中華民族的永續發展。當前國內環境污染已十分嚴重，大力研究和發展綠色低能耗、低排放、低污染產業，是貫徹落實十戰略部署，服務“美麗中國”建設最實實在在的行動，也是最緊迫的任務之一，探索低碳、環保的制冷技術必將是中國乃至世界制冷技術的發展方向。固體吸附式制冷技術和太陽能的利用技術所具有的優點吻合了當前能源和環境協調發展的總趨勢。因此，研究固體吸附-光伏復合式技術具有深遠的意義。

二、太陽能制冷技術類型及性能比較

隨著人們對太陽能利用技術的探索與研究，目前太陽能制冷的技術發展方向主要有以下幾種類型（見表1）。

三、 關于固體吸附-光伏復合式太陽能制冷技術

太陽能是一種巨大、久遠、無盡的能源。在當前世界能源緊張，各種能源價格飛漲的形勢下，各國都將眼光投向了可再生能源，主要是因為這種能源可再生，取之不盡、用之不竭，而且對環境無污染。在可再生能源中，太陽能是最引人矚目的，在太陽能的利用上，太陽能光伏電池、太陽能熱水器等產品已經稍有成效，太陽能照明產品、太陽能建筑也在逐漸發展。固體吸附-光伏復合式太陽能制冷技術是利用固體吸附式制冷技術和太陽能光伏技術結合的產物，由于該技術的整個制冷過程都由太陽所提供的能量來驅動，不僅緩解電力的緊張供應，而且不采用氯氟烴類制冷劑，無CFCs問題，也無溫室效應，是一種環境友好型制冷方式。由表1可見該技術與其他類型的太陽能制冷技術相比，具有結構簡單，一次性投資少，運行費用低，使用壽命長，無噪音，無環境污染等一系列優點。

四、 固體吸附-光伏復合式太陽能制冷技術的運作原理

（一）固體吸附-光伏復合式太陽能制冷系統的結構。

固體吸附-光伏復合式太陽能制冷系統主要由四部分組成：

第一部分為：由太陽能集熱板所構成的熱源供給系統和太陽能電池板所構成的供電系統（見圖1）。

第二部分包括兩個管狀吸附器（含解吸機構和吸附機構，見圖2）及冷、熱水循環系統。兩個吸附器的功能相當于蒸汽壓縮式制冷中的壓縮機。解吸狀態下，管狀吸附器向冷凝器排放高溫高壓的制冷劑蒸氣；吸附狀態下，吸附器則吸附來自蒸發器中低溫低壓的制冷劑蒸氣。因此吸附式制冷系統設計的核心是吸附器（也叫吸附床），它的性能好壞直接影響了整個系統的功能。冷、熱水循環系統則為吸附和解吸過程提供冷、熱源。

第三部分包括冷凝器，蒸發器及節流閥，與普通的制冷系統相類似。從解吸態解吸出來的高溫高壓的制冷劑蒸氣在冷凝器中被冷凝后，變成中溫高壓的液體，經過節流閥，進入蒸發器蒸發制冷，蒸發后的制冷劑蒸氣重新被吸附床吸收。

第四部分是綜合控制系統，包括：提供固體吸附式制冷系統所需的循環動力（泵A、泵B、泵C）以及控制相關閥門（電磁閥A、電磁閥B）的開啟的機構。具體見圖3。

圖中G1為熱水輸出管道，G2為熱水經吸附器的解吸附機構后回流到熱水貯存箱的管道，G1與G2聯通閉合；G3為吸附器吸附機構的冷卻水輸送管道；G4為吸附器中解吸態高溫高壓的制冷劑蒸氣向冷凝器排放的管道；G5為經過冷凝器后的中溫高壓的制冷劑，從貯液器經節流閥降壓后向蒸發器輸送的管道；G6為蒸發器出來的低壓蒸汽進入吸附器的管道。

（二）固體吸附-光伏復合式太陽能制冷系統的運作原理。

固體吸附-光伏復合式太陽能制冷系統的運作原理為：（1）在白天，一方面太陽能電池板吸收太陽光產生電能并貯存在蓄電池組，為本系統提供運作所需的電能；另一方面，太陽能集熱器加熱的熱水貯存在熱水貯存箱中。（2）制冷時，電磁閥A打開（同時泵A啟動、電磁閥B關閉），熱水貯存箱的熱水（90℃以上）經管道G1流向吸附器A對吸附材料進行加熱解吸，吸附材料中的制冷工質（甲醇）被加熱后蒸發成氣體，此時吸附器A內壓力升高，氣體經單向閥C進入冷凝器并冷凝成液體貯存在貯液器內；當吸附器A內的溫度達到70℃時，解吸附完成（甲醇的沸點是65.4℃），此時電磁閥A關閉（同時泵B啟動、電磁閥B打開），泵B輸送經過冷卻水塔冷卻的水進入吸附器A中對吸附劑進行冷卻，吸附劑溫度降低，吸附器A內的壓力降低，制冷工質蒸汽經單向閥A進入吸附器A，隨著吸附劑不斷吸收制冷工質蒸汽，蒸發器中壓力降低，于是會有更多液體氣化，在蒸發器中蒸發吸收熱量降溫而實現制冷。（3）吸附器B的工作程序與吸附器A相同。通過綜合控制器控制電磁閥A、電磁閥B、泵B、泵C的啟閉，使吸附器A和吸附器B處于當一個吸附時，另一個解吸附的交替狀態而達到連續制冷。

五、制冷工質對的選擇

吸附劑-制冷劑工質對的選擇是吸附式制冷中最重要的因素之一，一個好的制冷系統不但要有好的循環方式，而且要有在工作溫度范圍內吸附性能強、吸附速度塊、傳熱效果好的吸附劑和汽化潛熱大、沸點滿足要求的制冷劑。制冷機是否能適應環境要求，是否能滿足工作條件，在很大程度上都取決于吸附工質對的選擇。本系統中采用活性炭纖維-甲醇為工質對，主要原因是活性炭纖維-甲醇的吸附、解吸量較大，所需的解吸溫度不高（70℃左右）；而且甲醇的蒸發潛熱較高。與其它吸附工質對相比發現，活性炭纖維-甲醇的COP最高，且所需的解吸溫度較低，所以活性炭纖維-甲醇工質對更適用于太陽能制冷。

六、綜合控制系統

綜合控制系統是本制冷系統的控制中心，按系統的檢測與控制要求，綜合控制系統所實現的功能可劃分為檢測功能、預報功能和執行功能。

（一）檢測功能。

綜合控制系統對機組各部件的主要參數進行檢測與顯示。主要檢測參數為溫度、壓力流量等。除檢測系統的參數值外，還可以進行機組運行狀態、閥門的開啟狀態、參數動態流程圖、冷水泵運轉、機組故障的監視等。

（二）預報功能。

為使機組更安全可靠地運行，綜合控制系統能夠通過操作界面，在機組出現故障時，提示故障部位、故障原因和故障處理方法，使操作人員對故障的處理更快捷，提高了機組的使用效率和運行可靠性。

（三）執行功能。

綜合控制系統的執行功能包括對機組各個部件實施的控制以及對各個部件實施的安全保護。

七、固體吸附-光伏復合式太陽能制冷技術未來的展望

作為一種新興的環保能源利用技術，固體吸附-光伏復合式太陽能制冷系統的運作完全利用太陽能，不依賴其他外接電源，是符合當前能源、環境協調發展的總趨勢的。固體吸附-光伏復合式太陽能制冷技術還處于起步階段，技術工藝等尚不成熟，市場條件不具備，但是其環保的效應和對能源緊缺的當今時代的適應性是傳統制冷技術不可比擬的。關鍵是如何解決存在的缺點，比如：如何改進吸附劑的傳熱性能。因此，應加大四方面的研究：（1）強化吸附劑的吸附性能，開發新型吸附劑，增大制冷量。（2）強化傳熱，提高吸附劑的傳熱性能和單位吸附劑的制冷功率，減小制冷機的尺寸。（3）研究新型的熱循環機構，開發可以快速加熱和冷卻的高效吸收塔。（4）研究新型的蓄電池，增加蓄電量和使用壽命。

（作者單位：四會中等專業學校）

參考文獻：

[1]王如竹，吳靜怡，代彥軍.吸附式制冷[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]劉艷玲，王如竹，夏再忠.一種新型太陽能吸附式制冷系統的設計及性能模擬[J].化工學報，2005.

[3]汪前彬，王如竹，魏立柱.活性炭-甲醇的吸附特性研究[D].中國工程熱物理年會工程熱力學與能源利用學術會議論文集（ 下冊） ，1996， IV-72-6.

[4]陳礪，譚盈科.太陽能吸附制冷技術進展[J].流體機械，1997，（9）：44-50.

第7篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：光伏電站；接入電網；技術分析

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、光伏并網系統的工作原理

根據太陽能電池的發電原理，己知單純僅靠太陽能電池組件所產生的電能均為直流電的形式。而在日常用電當中，各種電器設備對電源的需求均為交流電，而公用大電網的電能形式也為交流電。故光伏并網系統的工作原理即是需要滿足這種在太陽能電池組件與大電網之間進行電流形式轉換的目的。為了實現電流形式之間的轉換，就需要采用某種逆變技術，在光伏并網系統當中，目前廣泛采用的是SPWM(正弦波脈寬調制)逆變技術。SPWM逆變技術又可根據不同的電路形式細化分為許多種，在光伏發電并網當中，全橋電路便是常采用的一種。根據電力系統的相關要求，光伏發電并網系統的輸入電網電流要有一定的準周期并列條件，最主要的條件便是需要光伏發電系統的輸出電壓與并入電網的電壓壓差控制在10%以內、輸出頻率與電網頻率的頻差不超過0.4Hz以及輸出電壓相位與并入電網電壓的相位差不超過10度這三個條件。只有同時滿足這些條件，光伏發電系統的并網控制才能為電網提供安全有效的輸出電能。

二、并網光伏發電站的特點

從運行的角度來看，并網光伏電站發電具有幾個明顯特點。其一是強隨機性、間歇性以及周期性是光伏發電的輸出功率的明顯特征，這也是由于太陽能這種能源的先天特征所導致。電站的輸出根據氣候條件的變化而隨時變化，且波動較大，尤其是在多云天氣時云層不斷移動而導致陽光照射時有時無，太陽能電池組件的輸出功率會在短時間內出現劇烈變化，導致光伏發電系統的輸出電壓劇烈波動，這種電壓的不穩定性將對電網產生較大的沖擊。其二是不像其他發電形式，例如火電可以隨時通過控制煤的燃燒等人工手段調節輸出功率，太陽能光伏發電形式自身并不具備根據太陽光照射變化而自調節的能力。所以，在輸出功率控制策略上用的最大功率點跟蹤技術，便是為了提供對太陽能利用效率所采用的方法。但這種方法的輸出功率為純有功功率輸出，需要考慮無功功率平衡問題。再次，由于輸出的交流電是經過逆變器控制環節進行了轉換的，根據逆變器的電子模型及特性可知，在這個環節當中，必將產生大量諧波輸入進電網，從而影響電網的穩定運行。上文已述，光伏發電系統沒有旋轉部件，則帶來故障率低、運行可靠的優點，但凡事有利有弊，正是因為光伏發電系統沒有旋轉部件，因而沒有慣性帶來的阻尼。最后，在我國目前以火力發電為主下建立起的配電網結構，必將因為光伏發電的大量應用而改變。傳統的中、低壓配電網結構當中多采用中性點不接地系統或經消弧線圈接地的方式，這些接地方式都是單側電源福射型供電網絡。隨著光伏發電系統接入配電網，配電網的結構將變為多電源結構，潮流計算和短路電流大小、流向等分布特性均將發生較大改變，在傳統配電網當中的供電部門對配電網的操作、控制以及調度都能相對統一地進行實時監測、信息采集、開關操作等，配電網結構改變后，改變了傳統的“單點供電、多點用電”的運行模式，就增加了其復雜程度。

三、光伏電站接入電網中的關鍵技術

（一）光伏并網逆變器的拓撲結構和功能

光伏并網逆變器按照應用方式和領域的不同可劃分為三類(圖1所示):1)集中式逆變器:面向大型電站級的;2)支路式逆變器:面向組件級的;3)交流模塊式逆變器:由光伏組件所集成的。

圖2根據不同應用方式和領域劃分的光伏并網逆變器類型

集中式光伏并網逆變器當前還是多采用在兆瓦級的大型并網光伏電站當中。在集中式并網逆變器的直流輸入端并聯進串聯在一起的多組光伏模塊，然后經過集中式并網逆變器，最后轉換成交流電，最后饋入進單相或者三相交流電網是通過變壓器，其目的是與配電網達到電氣隔離，輸出的功率等級一般在20-500kw。由此可得，通常需幾組或幾十組集中式并網逆變器，光伏電站的輸出功率才能達到兆瓦級。為確保廣發方陣向電網饋電，光伏電站的并網逆變器需要包含以下幾種基本功能1.并網功率因數為1，即電網電壓與并網電流同頻同相;2.即在特定條件下使光伏電站從電網中切除，即反孤島效應;3.能夠實現光伏方陣的最大功率點跟蹤。此外，由于光伏電站的接入電網后配電網電壓經常性波動，因為其輸出功率受到溫度等自然因素變化的影響較大。也有學者做出研究提出為減少配電網中電壓/無功調節裝置的頻集動作，提高配電網的穩定性，利用光伏電站接入電網時對配電網進行無功補償。

（二）孤島檢測技術

1.孤島檢測技術簡介

圖3:孤島檢測等效電路

在電網的實際運行當中，難免會發生故障，有些是因為電氣設備的故障造成，有些是操作人員的不當操作造成，甚至有些是自然因素導致的非人力可控的故障。當任何一種故障發生時，若光伏發電站此時沒有切斷電站與電網的連接并停止向周圍負載送電，這就使電站成為了一個供電部門無法控制的可自供電的孤島，這種現象被稱為孤島現象。如圖3所示，接入點(point of inter connection，簡稱POC)處斷路器2跳開后，光伏電站即與本地負載構成一個孤島。若這種孤島效應形成，對電網而言對其無法控制，在這種情況下，電網的檢修人員就要在一種未知的條件下進行工作，這是極其不安全的。且孤島效應的形成，對配電網的保護動作產生何種影響也未可知，且當故障修復后，對重合鬧也會造成一定影響。在單相系統當中，光伏發電站若在孤島下運行，會造成相位的三相不平衡供電，也是對電氣設備及用電安全造成極大的危險。故障排除后，電網恢復運行時，由于孤島的存在造成開關兩側相位不同步，因而引起電流沖擊對電網也是極不安全的。對于孤島內部而言，輸出電壓和頻率在孤島效應下也會不穩定，無法保證這種情況下的電能質量，對其本地負載的電氣設備也是極為有害的。為了防止孤島效應，避免上述一系列孤島效應所產生的嚴重后果，我們就要為光伏發電站配置孤島檢測系統，在孤島現象發生時準確檢測到現象發生，不出現誤判斷，且要動作快速，不影響電網重合的時間，滿足國家相關標準，且不影響輸出電能質量，保證用戶電氣設備的安全，使反孤島效應的檢測達到小盲區甚至是無檢測盲區。孤島效應的檢測方法分為被動法和主動法，也可稱為無源法與有源法兩種：1.根據我國相關規定要求，接入電網的光伏電站必須同時具備被動式和主動式兩種防孤島保護措施，應至少設置各一種保護設備。反孤島效應的被動式檢測方法，是根據電網因故障而斷電時，發電站的逆變器交流輸出端的電壓、頻率、相位等會產生異常，或輸出的諧波會有所變化，因而檢測出孤島現象的發生，被動式檢測方法常用的有:1.過/欠壓、過/欠頻檢測。2.電壓諧波檢測。3.相位突變檢測。國家標準規定光伏發電站必須同時具備被動式和主動式至少各一種的檢測設置，正是因為無論哪種被動式的檢測方法，均有在當發電站的輸出功率與局部負載的功率平衡時實效的缺點。這種情況下孤島效應的發生就被稱為檢測盲區(Non-Detection Zone），簡稱NDZ。若人為引入擾動信號，使發電站的輸出功率、頻率、阻抗或相位等產生一定變化，通過對變化的檢測以及正常時與故障時變化的相比較，從而判斷孤島現象這是主動式檢測方法的原理。常用的主動式孤島檢測方法有阻抗測最法、輸出功率擾動法、主動移頻法以及滑動移頻法等主動式檢測法的加入可以有效的減少僅有被動式檢測法帶來的檢測盲區，但主動式檢測方法的原理和控制技術較被動法也更為復雜。

結束語

光伏發電在我國已經成為一種很重要的可再生能源的利用形式，為了使電網有效地接納光伏發電，光伏發電和光伏發電接入電網技術研究的開展顯得尤為重要，電力系統及相關部門應認識到應用可再生能源是國家發展低碳經濟、改善環境、節能減排、優化能源結構和可持續發展的戰略選擇，重視光伏發電并網技術開發，提高電網穩定性勢在必行。

參考文獻：

第8篇：光伏環境檢測范文

【關鍵詞】光伏陣列特性;光伏并網;MPPT;MATLAB仿真

0 前言

隨著傳統能源的日趨枯竭，環境污染等問題日益凸顯，太陽能作為一種替代能源的重要地位已不可忽視[1]。而如何有效的利用太陽能則成為了當今的熱門研究課題。對于光伏發電系統的仿真，通常采用的方法是按照準穩態理論來對系統各部件進行建模。但在光伏并網發電系統動態性能的研究中，光伏發電站運行時，對于太陽光照強度、環境溫度的變化，常規模型很難反映其對電網的影響。這就需要建立光伏陣列的動態仿真模型[2]。光伏陣列是分布式光伏并網電站系統的關鍵部件，其I-U特性是太陽輻射強度、環境溫度和光伏模塊參數的非線性函數，由于該模型不能實時反映上述參數變化對整個系統性能的影響。鑒于MATLAB/Simulink仿真工具可用于復雜系統的仿真，利用光伏模塊直流物理模型，建立光伏陣列通用仿真模型。將上述光伏陣列的通用仿真模型用于單相光伏并網系統的動態仿真，進而解決光伏陣列模塊建模通用性問題。

1 MPPT通用模型

1.1 光伏電池原理

太陽能是一種輻射能，可以利用能量轉換設備將其轉換為電能，這種把光能轉換為電能的裝置主要是光伏電池。光伏電池是一種基于光伏效應特性的可以把光能直接轉換成電能的半導體器件。所謂的光伏效應是指某種材料在吸收了光能之后產生電動勢的效應。在氣體，液體和固體中均可產生這種效應。在固體，特別是半導體中，光能轉換成電能的效率相對較高。

光伏電池實際上是一個PN結。通常用于光伏電池的半導體材料是一種介于導體和絕緣體之間的特殊物質。為了在光伏發電系統的設計中，更好的分析光伏陣列的電性能，使其與光伏控制系統匹配，進而達到最佳的發電效果，需要建立光伏電池數學模型[3]，來反映光伏電池各項參數的變化規律。

圖1 光伏電池等效電路

經過簡化之后的電路為：

圖2 光伏電池等效簡化電路圖

通過化簡后得到的光伏電池輸出特性方程如下式所示：

■（1）

其中，IL表示輸出電流，UOC表示開路電壓，I0表示反向飽和電流，TC表示光伏電池溫度，Iph表示光生電流，q表示電子電量，A表示理想因子，Rs表示串聯電阻。

1.2 光照強度和環境溫度對光伏電池的影響

光伏電池是一種將太陽能直接轉化為電能的器件，是半導體光電二極管按照一定的規律組裝而成，其發電量受光照強度和環境溫度等因素影響。

圖3 光照度變化時的I-U、P-U特性

在25℃時，不同太陽光照強度對太陽能電池電壓和電流的影響曲線如圖3所示。在光照強度分別為0.6W/m2、0.8kW/m2和1kW/m2的陽光照射下，隨著太陽輻射的增強，短路電流、開路電壓和輸出功率都隨之變大，但開路電壓變化不明顯。

外界溫度的變化會對太陽能電池的性能產生一定影響。根據太陽能電池的數學模型并通過仿真驗證，分析在光照強度為1kW/m2的情況下，溫度的變化對太陽能電池的性能影響如圖4所示。

圖4 溫度變化時的I-U、P-U特性曲線

考慮太陽輻射和溫度影響時，可得到下式：

■（2）

■（3）

■（4）

DU=-β?DT-Rs?DI（5）

DT=TC-Tref（6）

其中，ISC表示短路電流，Umax表示峰值點電壓，Imax表示峰值點電流，α表示電流變化溫度系數，λref表示太陽輻射的參考值（1kW/m2），Tref表示電池溫度參考值（25℃），λ表示太陽輻射強度

1.3 MPPT通用仿真模型的建立

光伏陣列在任意太陽輻射強度及環境溫度下的功率表示為[3]：

■（7）

為了將最大功率控制編入光伏陣列的模型中，基于MATLAB Function模塊，將公式（2）編寫成M函數，其功能是將M函數與Simulink有機結合起來，這樣不但使仿真模型簡單，而且大大降低了執行時間。至此，光伏陣列的MPPT通用模型就建立完成。

2 MPPT通用模型在單相光伏并網中的應用

將所設計的光伏陣列MPPT通用仿真模型應用于單相光伏并網系統中。具體過程是將光伏陣列所輸出的最大電流送到逆變橋的正端，通過脈沖觸發器觸發逆變橋將直流電變為交流電并與單相220V進行并網，單相并網系統的MATLAB模型[4-5]如圖5所示。

3 仿真結果與分析

將測量元件檢測并網之后輸出的單相交流電壓與電流及電壓基波幅值作為仿真結果，如圖6所示，當太陽輻射強度分別從1kW/m2降至0.8kW/m2和0.6kW/m2時，并網電壓基波幅值基本不變而并網電流隨著太陽輻射強度的減弱而減小，電流幅值由22A逐漸降至12A。

λ=1kW/m2

λ=0.8kW/m2

λ=0.6kW/m2

圖6 逆變器并網電壓、電流變化曲線

通過以上仿真結果表明：在單相光伏并網中，所建立的MPPT通用模型能夠構準確快速找到新的工作點并保持系統穩定。

4 結束語

通用MPPT仿真模型不僅能實現準穩態下的光伏系統仿真，而且當太陽光照強度、環境溫度變化時，也能夠很好的反映光伏發電站運行狀態的瞬態變化以及這種變化對并網的影響。將光伏陣列通用MPPT仿真模型用于單相光伏并網系統的動態仿真，結果表明：該通用模型能夠很好的反映太陽輻射度對發電系統的影響，進而說明驗證了該光伏陣列通用模型能夠應用于實際系統仿真研究中。

【參考文獻】

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第9篇：光伏環境檢測范文

關鍵詞：ZigBee協議; 光伏發電; 智能防盜; GSM網絡

中圖分類號：TN911-34 文獻標識碼：A 文章編號：1004-373X(2011)21-0183-03

Application of Photovoltaic Power Generation and ZigBee Wireless

Network in Intelligent Anti-theft System

CHAI Wei-lu, NIU Yi-bo, SONG Yun-tao

(School of Information Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001, China)

Abstract：

The application of photovoltaic power generation and ZigBee protocol in intelligent anti-theft system is introduced. To achieve the purpose of alarm, the infrared sensor was used to detect body temperature, the signal was transmitted to host computer via wireless sensor network by using low power 2.4G chip JF24C, the alarm signal was sent after the computation and was transmitted to people by GSM network and video monitoring. It is mainly for houses, shops and banks to ensure property security. The system with photovoltaic power and household power source, is more environmental and stable for low carbon and energy saving, and has high security.

Keywords： ZigBee communication protocol; photovoltaic power generation; intelligent anti-theft; GSM network

基金項目：教育部資助的鄭州大學“大學生創新性實驗計劃”立項項目:光伏紅外遠程家庭智能防盜系統

隨著社會的發展和人民生活水平的提高，人們對于生活環境的安全性要求日益提高。安全可靠的報警系統已經開始進入商場、店鋪、銀行等重要單位或公共場合，甚至有些家庭也安裝了報警系統。報警系統在保障公共、個人財產安全的同時，其性能之好壞也愈發顯得重要。目前市場上的熱釋電紅外報警系統功能較為單一，不能更好地起到安全防護的作用，不能更好地應付諸如斷電等突況。本文介紹的光伏紅外遠程報警系統把光伏電源與家用電源相結合、報警與錄像監控相結合，再加上ZigBee 無線熱點傳輸技術，不僅擁有了比普通報警器更強的反破壞能力，還有環保低碳的特點。

1 總體設計方案

光伏紅外遠程報警系統總體設計圖如圖1所示。

1.1 電源提供模塊

(1) 光伏電源為各個無線設備提供電力，為有線設備提供輔助電力。

(2) 家用電源連接變壓裝置以及蓄電池構成供電電源。

1.2 紅外傳感模塊

無線熱釋電紅外傳感器利用菲涅爾透鏡以提高傳感器的靈敏度，并使傳感器的檢測范圍具有指向性，并連接到紅外傳感信號處理電路，再接到報警控制主機的數字接口。無線傳感器固定在隱蔽位置，和光伏電源蓄電池相連，通過無線通信芯片將信號傳到主控機上。多個紅外線應裝置組成一個紅外線感應網絡，通過無線傳感網絡程序綜合處理外界信號。

1.3 GSM模塊

模塊采用無線撥號傳輸模塊，由報警控制主機通過RS 232串口連接手機撥號器，按預定程序撥出用戶手機號碼。

1.4 錄像與報警存儲模塊

攝像機大容量硬盤存儲的嵌入式監控DVR模塊，里面可以配置大容量硬盤作為前端存儲介質,實現超長時長監控。多個攝像頭存儲圖像真實性好，保留全部錄像信息。為實現弱電控制強電，當報警控制主機發出信號時，通過繼電器開關控制DVR模塊,攝像頭自動開啟或關閉錄像。當系統工作時，報警控制主機會發出指令使警鈴報警，LED指示燈同時亮紅燈；當系統休眠時，警鈴不報警，LED指示燈亮綠燈。

2 電路設計

2.1 主控電路

單片機采用ATMEL公司的AT89S52，它內部集成256 B程序運行空間,8 KB FLASH存儲空間，支持最大64 KB外部存儲擴展，時鐘頻率可以設置在0～33 MHz之間，片內資源有4組32個I/O控制端口、3個16位定時器、8個向量兩級中斷結構、軟件設置在低能耗模式、還有看門狗和斷電保護等。主控電路如┩2所示。

它在4~5.5 V寬電壓范圍內正常工作，功耗低，同時還支持計算機并口下載。AT89S52有多種封裝，本設計中采用的是DIP-40的封裝。

2.2 光伏發電與家庭供電接口電路

主機采用太陽能電池和家用220 V電源的雙供電方式。當有家用電時，通過直流低壓繼電器巧妙斷開太陽能電池；當家用電斷開時，太陽能電池充當電源。

太陽能電池通過太陽能智能充電器連接太陽能板，充電器在陽光充足時為電池充電，充滿電池時自動斷開充電。在充足太陽是充電電流能達到1 A以上,完全滿足電路需要。

2.3 GSM網絡接入電路

本系統使用的是西門子公司的TC35系列GSM芯片TC35i與GSM2/2兼容、雙頻(GSM900/GSM1800)、RS 232數據接口，TC35i由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等六部分組成。該模塊及射頻電路和基帶與一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸。

2.4 ZigBee協議無線通信電路(從片)

從片電路主要基于2.4 GHz雙向無線傳輸模塊JF24C。該模塊以較小的體積實現了告訴數據傳輸功能，速率最高可達1 Mb/s，并具有快速跳頻，向前糾錯，CRC等功能。通過控器的信號，將信息通過電磁波的形式發射出去，臨近的芯片控制相應的JF24CJ進行數據的接收，從而實現信息的傳遞。ZigBee電路設計模塊如圖3所示。

2.5 電源電路及報警、錄像監控電路

光伏電源和錄像監控控制電路如圖4所示。

報警電路采用一個簡單高效的三極管放大電路，連接蜂鳴器或者可以選用大功率100 dB以上的報警鈴。錄像監控電路采用弱電控制強電的直流繼電器，線圈端接單片機，直流電流端接DVR。

3 軟件設計

4 實驗結果

在室內模擬了該裝置的工作環境，太陽能電池板暴露在室外(溫度24 ℃)14時陽光直射下，采用三個從片相互協調實現信號檢測與數據傳輸功能。

將蓄電池接到室內電源插座上，打開主控制器開關，LED界面顯示“welcome to zzu”英文字符，報警電話號碼(1503819****)設定完畢后，直接轉入工作模式。當靠近從片1約3.5 m時，從片1發出報警信號并發送到最近的從片2，從片2檢測到報警信號后又轉發到主機上。當主機接收到報警信號后，顯示器顯示出“TERMINAL 1”字樣，并控制GSM模塊向1503819****撥打電話。與此同時，報警器發出報警，攝像機實現錄像的功能，并將數據存儲起來。將蓄電池接到太陽能板上，斷開室內電源,重復以上動作，實現了同樣功能。經過30次實驗，報警成功率為28次，無誤報。

5 結 論

經過實地測試，該系統的報警成功率為93%，能夠較為準確地實現報警功能。

該系統是ZigBee協議與光伏發電在家庭防盜系統中的一次嘗試性的成功應用，預期上述兩種技術將在智能家庭領域有更廣闊的前景。

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作者簡介：

柴維路 男,1989年出生，河南浚縣人。主要研究方向為機器人智能小車。