光伏环境检测精选(九篇)

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第1篇：光伏环境检测范文

关键词：实时监测；环境参数；控制台

1 引言

随着可再生能源技术的发展，在最近几年太阳能光伏发电系统得到了比较广泛的应用。但是目前影响太阳能系统输出参数的因素很多，主要的外部环境参数为温度、表面风速和照度。温度是光伏系统的重要参数之一，在给定光强下，光伏电池工作温度的升高影响电池的输出功率[1]。因此对温度的采集和 检测在光伏发电系统中显得尤为重要。光伏发电系统的环境风速会影响到光伏发电组件的表面热量散发，因此对风速的采集和监控也是需要的。对于照度的监控，能很好的监控组件工作状况，防止“热点效应” [2]的产生。

本文设计了一种自动的、可以实时检测、记录以及传输的太阳能光伏发电系统的数据检测装置，该装置不仅可以实时检测光伏发电组件的环境参数，而且可以把采集到的参数通过无线传输发送到远程的控制台，进行记录处理分析。

2 系统构成及硬件部分

2.1 系统构成

系统主要包括电源模块、数据采集模块、数据处理模块、显示模块、无线通信模块，系统框图如图1所示。太阳能光伏发电系统的数据采集模块使用多个传感器采集太阳能光伏发电系统的光伏发电组件的温度、风速、照度；数据处理模块，控制多个传感器进行数据采集并处理传感器采集的数据；无线通信模块，执行太阳能光伏发电系统的数据检测装置与通信基站的无线通信，传输采集的数据；电源模块为上述各模块提供电源。

2.2 硬件结构及工作过程

数据采集模块包括温度传感器，风速传感器和照度传感器。温度传感器包括美国AD公司生产的集成接触式传感器芯片AD590信号放大器，AD590的测温范围为-55℃～+150℃。AD590将外部温度信号转换为模拟电流信号，接着信号放大器将电流信号转换成电压信号并自动调整信号的增益大小。风速传感器采用了脉冲式风速传感器，脉冲式风速传感器体积小、质量小、原理简单，同时能够将风速模拟量直接转换成电子脉冲数。

数据处理模块采用德州仪器（TI）公司的LM3S1138微处理器，该微处理器可以对采集来的温度和照度数据进行A/D转换，并经行数据比较和BCD码转换，最后可以在显示模块上显示出当前的温度、风速以及照度的数值。微处理器还可以控制采样的周期，设定报警的上限，一旦采集到的数据超过报警的上限时，即发出报警信号。该微处理器还可以按照用户定义的数据格式打包，并发送到无线通信模块的缓存中去。显示包括四个键，这4个按键可以对微处理器进行参数和报警上限的设定。

无线通信模块采用索尼爱立信公司的G64无线传输模块，G64可以将数据处理模块发送过来的数据包封装，通过GPRS接入Internet，传入监控中心。监控中心的终端对接收来的数据包解析，还原，并由PC机执行相关的处理，如记录下一周期内的温度，风速，照度的变化曲线，定期进行数据库更新等等。监控中心的终端还可以通过Internet和无线网络对太阳能光伏发电系统的数据监测装置经行远程设定。

数据采集模块采集太阳能光伏发电系统的温度、风速、照度参数，并且把这些参数传送到数据处理模块，数据处理模块对这些参数滤波，A/D转换后打包发送到无线通信模块的缓存中，无线通信模块把这些数据包通过现有的无线网络罗如GSM，CDMA，WCDMA，TDSCDMA发送到各个基站，进而再传送到控制台，对这些数据进行记录分析，当采集到的数据超过所设定的参数时，还可以发出报警信号。

3 软件设计

在采集过程中，传感器的输入模拟信号经前段信号处理之后送至C8015F320的引脚上，经过ADC转换为数字信号。单片机片外有8个45DB321C芯片组成一个32MB的Data flash 存储器，采集到的数据不断地通过SPI接口送到45DB321C芯片中存储。

4 总结

本论文设计了一种太阳能电站使用的太阳能光伏发电系统的数据监测装置，该装置包括数据采集模块，数据处理模块，无线通信模块，电源模块。本装置可以把数据监测由原来人工手持式监测为自动实时监测，大大提高效率，采集的数据可以通过无线网络发送到各个计算机终端，进行记录分析，使得工作人员可以在任意地方都能随时了解到太阳能光伏发电系统的工作状况，对于产生的问题可以及时处理，符合国家职能电网建设中，免维护、可控、可视等要素的要求。

参考文献：

[1] 赵 为.太阳能光伏并网发电系统的研究[J].合肥工业大学学报，2010（4）：101-103.

第2篇：光伏环境检测范文

关键词：太阳能；控制器；单片机；蓄电池

中图分类号：TM92 文献标识码：A

随着世界经济的快速发展，引发了人们对资源枯竭、环境污染等一系列问题的担忧，节能减排、保护环境、发展低碳经济已成为人们的共识。太阳能是最具发展潜力的清洁能源，具有取之不尽、用之不竭、可再生、使用中零碳排放的特点。中小型独立光伏发电系统一般由太阳能电池组件、蓄电池、光伏控制器、负载及电力电子变换电路组成。其中光伏控制器是系统自动运行的核心，其性能直接影响光伏发电系统的可靠性、工作效率和使用寿命，特别是影响蓄电池组的使用寿命，蓄电池的过充电或过放电都将缩短蓄电池的使用寿命，给用户造成经济损失，因此本文将对影响蓄电池使用寿命的关键部件——太阳能光伏控制器的设计进行重点讨论和分析。

1 系统总体设计

光伏系统主要由太阳能电池组件、蓄电池、控制电路和负载构成。如图1所示。

太阳能光伏控制器应具有的主要功能如下：

（1）防止蓄电池过充：当蓄电池电压上升到蓄电池充满电压时，进行充满控制，自动切换为浮充充电模式，否则蓄电池将过充电，从而影响蓄电池寿命。

（2）防止蓄电池过放：当蓄电池电压下降到过放电电压时，进行过放电控制，自动将负载切离，否则蓄电池将过放电，从而影响蓄电池寿命。

（3）蓄电池短路或反接保护：当蓄电池短路或反接时，控制器熔断器能快速熔断，不造成器件损坏。

（4）防反充：当太阳能电池方阵不向蓄电池充电时，阻断蓄电池电流倒流向太阳能电池方阵。

（5）负载短路过载保护：当控制器向负载输出电流大于设定值时，控制器能切断负载。防止过载造成损坏。

（6）温度补偿：在不同的工作环境温度下，对蓄电池设置与工作温度对应的合理的充放电终止电压。

本设计充电方式采用PWM脉宽调制型三阶段充电，可以随着蓄电池的充满，电流逐渐减小，符合蓄电池对于充电过程的要求，能够有效地消除极化，有利于完全恢复蓄电池的电量。

2 太阳能控制器硬件电路的设计

2.1主电路

本设计使用的太阳能电池板工作电压为18V，功率60W，采用免维护铅酸蓄电池，额定电压12V，容量20AH。太阳能电池是一种直流源，本设计采用DC/DC变换电路，使太阳能电池输出的直流电变换成蓄电池充电所需的按特定规律变换的直流电。类型为BUCK变换电路。如图1所示。DC/DC变换电路由二极管D1、电感L1、电容C1组成。

2.2控制单片机

在本设计中，控制单片机采用宏晶科技生产的STCl2C5A60S2单时钟/机器周期单片机，该单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰的特点，指令代码完全兼容8051，内部集成MAX810专用复位电路，具有2路8位PWM，8路10位高速A/D转换（25万次/秒），工作电压3.5V-5.5V，工作频率范围0-35MHz，60 KB系统编程的Flash内存，1280字节的片内RAM，可寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口，硬件实现的ISP/IPA在线系统可编程/在线应用可编程，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序。

2.3MOSFET驱动电路

在太阳能电池对蓄电池充电电路中及蓄电池对负载放电电路中采用功率场效应晶体管作为开关管来控制接通与断开。本设计电路功率较小，所以两个开关管采用N沟道MOSFET管，考虑电路电压及电流情况，选择AO3404型号。连接太阳能电池与蓄电池的MOSFET的驱动电路采用高速MOSFET 驱动器MCP1402，可提供500 mA的峰值电流。这些器件还具有低直通电流、匹配的上升/ 下降时间和传输时延特性，使得它们成为高开关频率应用的理想选择。可由4.5V 至18V 的单电源供电。如图2所示。MCP1402输入口接单片机P1.3PWM信号输出口，输出通过限流电阻Rg接MOSFET栅极。连接蓄电池与负载的MOSFET采用三极管驱动。

2.4电压、电流检测电路

检测电路包括对光伏电池电压、蓄电池端电压、蓄电池充电电流、负载电流的检测。对光伏电池电压、蓄电池电压采用电阻分压式采样电路，然后接到单片机的A/D端。对电流检测采用电流传感器ACS712来测量，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。具有低噪声，响应时间快，使用方便、性价比高、绝缘电压高等特点，主要应用于电动机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过电流故障保护等，采用单电源5V供电。系统选用ACS712ELCTR一05B—T进行电流检测，电流检测范围为±5A。典型应用电路如图3所示。ACS712串联在电路中，12管脚流入电流，34管脚流出电流。ACS712的电压输出VOUT和被检测的电流IP间的关系为：VOUT=（2/30）IP+2.5（V）。电压输出端VOUT接单片机A/D输入端。如图3所示。

2.5温度检测电路

相关研究表明：当蓄电池温度低于25℃时，蓄电池的充满电压应适当提高，相反，高于该温度时蓄电池的充满电压应适当降低，否则会损坏蓄电池。故需对蓄电池的温度进行监测。本文采用的温度传感器为DSl8B20，它将地址线、数据线、控制线合为一根双向串行传输数据的信号线，CPU只需一根端口线就能与DSl8B20通信，能直接将环境温度转化成数字信号，以数码信号与单片器传输，简化了传感器与单片机的接口电路，电源电压范围为3.0V-5.5V。温度测量范围为-55℃～125℃。测温分辨率可达0.0625℃。

3 太阳能光伏控制器软件的设计

3.1蓄电池充电状态分析

为提高太阳能电池的利用率和蓄电池充电效率，延长蓄电池使用寿命，采用三阶段式充电方式。

阶段一：蓄电池处于快速充电阶段，选用的蓄电池可充电速率与太阳电池输出电流相匹配，开关管完全导通，充电电流就等于电池板的输出电流，此时便处于快速充电状态。随着充电过程的进行，蓄电池电动势不断升高，使蓄电池端电压不断升高，从而达到快充停止电压，进入充电阶段二。

阶段二：蓄电池处于恒压充电阶段，给蓄电池一个恒定电压充电，由对蓄电池端电压的采样，反馈到单片机，单片机输出PWM信号控制BUCK变换电路的占空比使蓄电池的充电端电压保持恒定。随着充电过程的进行，BUCK变换电路占空比变小，充电电流变小，当充电电流低于Ioct时，进入充电阶段三。

阶段三：蓄电池处于浮充阶段，充电电压为一个基于温度补偿后的浮充电压，对蓄电池做浮充恒压充电，以补偿蓄电池自放电电流。

对于蓄电池过放、电路过载的保护，只要检测负载电流及蓄电池电压，通过程序进行比较，便能进行控制，及时切断负载。对于12V密封铅酸蓄电池，充放电阶段各个参考值设置如表1。其中快充停止电压、恒压充电电压及浮充电压均需温度补偿。通常蓄电池的温度补偿系数为-（3-5）mV/℃。

3.2程序流程图

控制器的主要工作流程如图4、5所示。当系统开始运行后，单片机先进行参数初始化，如表1。然后单片机进入主循环程序。读取蓄电池端电压、太阳能电池电压、蓄电池环境温度，当太阳能电池板电压大于蓄电池端电压时，进入充电模式，选择合适的充电方式进行充电，选择充电方式子程序如图5所示。接着执行负载控制程序，对过载和过放电情况进行判断，如出现过载及过放电时及时切断负载。接着再回到蓄电池端电压、太阳能电池电压、蓄电池环境温度读取，如此循环往复。主程序采用C语言来编程。

结语

本文提出了一种基于STC单片机的太阳能光伏控制器的设计方法，通过实验测试，光伏系统各部分电路工作稳定，转换效率高，控制精准，蓄电池具有良好的三阶段充电曲线。适用于在小功率光伏发电系统中推广应用。

参考文献

[1] 王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].化学工业出版社，2009.

[2] 周志敏，纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与应用实例[M].北京：电子工业出版社，2010.

第3篇：光伏环境检测范文

关键词：建筑工程；光伏发电；技术

世界严重恶化的能源危机和气候危机业已威胁到地球的生态安全。各国学者纷纷加紧建筑新能源的研究，希望能通过一些再生能源的利用改善人类的居住环境。

1 建筑工程中的光伏发电技术应用简况

1.1 建筑工程中的光伏发电技术原理。 光伏发电技术原理是利用光子能量转换成电能的光伏效应的过程。太阳光或别种光源照射在太阳能电池时，电池就会吸取光能进而产生光生电子和光生空穴，这些光生电子在太阳能电池的内部电场作用下与空穴分离，电池就会在两端积累不同电荷，产生光生电压，从而形成光生伏打效应。若在电池内建电场的两侧引电极接负载，就会有光生电流产生功率用于输出，太阳能就此转换成电能。

在建筑物采光顶安装太阳能电池板，这样即有效利用了建筑空间又把环保、节能的太阳能光伏发电技术应用于建筑中，光伏发电系统转换的电能提供应建筑的日常用电，不足由电网补充。

1.2 建筑工程中的光伏发电技术简况。 各国政府均非常注重光伏发电技术的研发，美国和欧洲提出利用太阳能发电来降低发电成本，预计2015年取得突破；日本计划2020年光伏发电总量提升至28GW；国际能源署预计2020年光伏发电能够实现与电网平价。

中国2009年鼓励光伏发电产业发展；2010 年明确开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场；2011 再次明确重点发展太阳能热利用与光伏光热发电的新能源产业；发改委2011宣布新的太阳能光伏发电电价，地方政府负担补贴以刺激其普及。

2 建筑工程中的光伏发电系统简述

2.1 建筑工程中的光伏发电系统构成。 建筑工程所用的光伏发电系统有两种方式，一种是太阳能转换成热能再转换成电能，另一种是太阳能直接转换成电能。

光能、热能至电能转换主要是通过太阳辐射产生热能转移成电发电，过程是太阳能集热器把本身吸收的光能转换成热能，使汽轮机运动产能电能。光能转成热能后再转换成电能，类似与普通火力发电。但太阳能热发电并不适合和建筑；太阳能直接转换成电能则是利用光电效应，直接把光能转化成为电能，这种直接转移的设备就是太阳能电池。太阳能电池是因为光生伏特效应作用而将太阳辐射直接转化为电能的元件，太阳能电池作为光电二极管，当太阳光照到二极管上时，它会自动将太阳能转化电能进而产生电流。当把多个太阳能电池串、并联后，就形成了在输出功率的电池方阵。

2.2 建筑工程中的光伏发电系统分类。 独立光伏发电：由光伏器件、控制器及蓄电池组成。独立光伏发电系统适合偏远和无电地区应用，独立光伏发电系统发电容易受到气象、环境等影响，相对不够稳定，所以供电时要添加安装管理和储备能量的装置。

并网光伏发电：并网光伏发电系统主要发电原理是，太阳能电池通过逆变器将直流电转换为交流电后并入供电电网中。这个系统的组成主要是光伏阵列和光伏并网逆变电源，并网逆变电源负责将光伏阵列产生的电能转换成与电网同频同相的交流电，同时负责跟踪、控制和平衡电池的最大功率点和并网功率。

建筑光伏发电系统使得建筑物的屋顶面积被有效利用，无需占用宝贵的土地资源。既能有效减少建筑能耗，实现建筑节能，又能有效地缓解电网高峰用电，降低输配电损耗。同时光伏发电系统没有噪音，没有污染物排放，不消耗任何燃料，具有绿色环保概念，可增加楼盘的综合品质。

2.3 建筑工程中的光伏发电系统检测和维护。 为保证建筑工程施工中的光伏发电系统正常运行，就要对其进行日常检测及维护，主要要做到：检测及维护光伏组件和逆变系统。主要检查设备外观是否符合发生破损，检查、测量并记录电池阵列的电压、电阻，以备进行定期维护时参考；检查和维护逆变器，主要是降低设备被腐蚀和损耗，以保持外观正常、布线不受损伤、线路未发生松动，还要检查温度是否正常、环境能否保持干燥等，以增加设备的使用寿命；为使光伏系统正常运行，要设专职人员管理、检查、维护系统，若有问题及时发现及时解决；定期检查，手动清洁太阳能电池，时刻保证光伏系统的正常发电并且输出功率最大；配电及并网系统的检查和维护工作则是天天检查系统运转是否正常、定期按照维护要求进行维护和检修，要求三个月一小检，每半年一中检，一年一大检，以提高系统运行效率，时刻保持最优发电状态。

3 建筑光伏一体化

光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。光伏建筑一体化的优势是光伏发电能有效降低建筑用电，光伏发电不用线路架设和占地，安装和应用范围广。目前英国绿色住宅、美国百万太阳能屋顶计划、欧洲百万屋顶计划等等都是光伏建筑一体化的示范和推广工程。

光伏建筑集成简称为BIPV，设计、施工及安装都和建筑物同时展开，二者不可分割，把光伏方阵做为建筑材料与其他建筑材料一样集成于建筑物中，即能发电又能增加建筑物的外观美感。按光伏构件的不同，分为构件型太阳能光伏建筑和建材型太阳能光伏建筑。构件型指光伏构件与建筑构件组合或独立，以标准的光伏组件或依照建筑本身要求定做，与建筑构件一起成为建筑的雨蓬、遮阳和栏板构件等；建材型则把太阳能电池与建筑使用的材料复合成为建材，如光伏瓦、光伏幕墙屋顶等。

4 实际应用中的限制

虽然建筑工程中的光伏发电技术比较成熟，但是由于其造价高，发电不稳定等问题，导致其目前尚未进入寻常百姓家。但随着制造技术的发展和电网管理手段的提高，这些问题必有解决的一天。

参考文献

［1］ 王宏华. 光伏发电技术系列讲座(1) 光伏发电原理及发展现状［J］. 机械制造与自动化. 2010(04)

［2］ 付永长,蔡皓. 太阳能发电的现状及发展［J］. 农村电气化. 2009(09)

［3］ 钱观荣,沈冬冬. 世博中心太阳能光伏发电系统设计［J］. 现代建筑电气. 2010(09)

第4篇：光伏环境检测范文

关键词：光伏发电系统 ， 防逆流保护

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

中图分类号：TK511文献标识码：A 文章编号：

1、引言

随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出。为解决目前的危机，全世界都把目光投向了可再生能源。太阳能是一种清洁的能源。在中国，太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，年日照时数大于2000小时，因而有巨大的开发潜能。

2、工程概况

全球通大厦是一座综合性办公大楼，位于中国南方地区，大楼内设有数据机房，年耗电量很大，设置太阳能光伏发电系统，有利于减少其对电网系统电能的消耗。大楼内设置一套光伏供电系统，与大楼内市电的低压配电系统一起并网供电。光伏发电系统主要由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，防逆流设备，交流配电柜组成，其中的核心元件是太阳能电池方阵和控制器。利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，具有广阔发展前景。

3、系统选择

根据光伏发电系统与电网的连接方式，可分为独立光伏系统和并网光伏系统两大类。

独立光伏系统是由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池、逆变器、交流负载组成独立的供电系统。独立光伏系统仅能向既定的设备光电，在前期施工安装阶段就必须明确供电设备。投入使用后，如要更改供电设备，需重新敷设线路。当用电设备停止运行后，独立光伏系统所发的电能无法使用，造成浪费。

并网光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，防逆流设备，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成的发电系统。对比独立光伏系统，并网光伏系统能将电能直接输入公共电网。即使某一设备停止运行，光伏系统所发的电能仍能通过电网分配至其他工作设备使用。

全球通大厦作为一座综合性办公大楼，不存在需长期不间断工作的用电设备，选用并网光伏系统能更有效的利用光伏系统所产生的电能。

4、太阳能电池方阵的设置

太阳能电池方阵是光伏发电系统的发电设备，在有光照情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生光生电压。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。太阳能电池方阵面向阳光的时间越长，接收阳光照射的强度越强，其产生的电能就越多。因此，安装太阳能电池的地点选择是整个光伏系统的关键。

安装地点一般会受到阴影的影响比较大，诸如建筑物本身的天线、冷却塔、栏杆等是否会对光伏阵列造成阴影；周边的高大树木、建筑物等是否会对太阳能电池方阵造成影响，周边的建筑规划是否有更高大的建筑物会对方阵造成影响，等等这些问题都会对光伏设施造成或多或少的影响。并且我国处于赤道以北，太阳能电池方阵需面向正南偏西才可达到最佳的采光角度。

全球通大厦设有东、南、西、北四个裙楼，西裙楼中部设有高度超过100米的塔楼，各裙楼高度差不大。根据最佳采光角度要求，西、北裙楼屋面由于西南方有塔楼遮挡，可接收的太阳光强度与时间均不理想，不适宜设置太阳能电池。东、南裙楼与塔楼屋面虽然可达到最佳采光角度，但由于南裙楼与塔楼屋面面积太小，太阳能电池无法大面积设置，其发电量相应受到限制。经综合考虑，将太阳能电池设置在东裙楼屋面，既可满足最佳采光角度要求，同时设置太阳能电池的数量也得到保证，使光伏发电系统可产生的电能最大化。

5、防逆流保护

在整个配电系统中，公众电网的配电变压器和光伏供电系统同时向负荷端供电，光伏供电系统提供1个并网点。为保证整个配电系统的安全，不允许光伏电源通过配电变压器向电力系统倒送电，在并网点处需设置放逆变装置。防逆流检测装置对三相交流电网进行实时监测, 根据供电回路的功率流向，对光伏并网系统进行必要的控制。如图1所示。

图1 防逆功率电流方向检测控制和保护原理图

防逆流检测装置检测交流电网供电回路的三相电压、测量点的电流，判断供电回路的功率流向和功率大小。如果电网供电回路出现逆功率现象，防逆流装置立即控制光伏系统供电回路的接触器断开，将光伏并网系统从并网点断开。当防逆流装置检测到逆功率，切断光伏供电回路后，若测量点逆功率消失，并且检测到负荷功率（测量点的正向功率）大于预设的阀值时，防逆流装置立即控制光伏系统供电回路的接触器闭合，将光伏并网系统重新接入并网点，向负荷供电。

6、结语

第5篇：光伏环境检测范文

关键词：光伏产业 全面质量管理 新能源 产业升级

中图号】：F426.6；F273.2

我国光伏行业由产业大爆发到低迷似乎在产业发展之初已经埋下了“地雷”，产业大多集中在资金、技术门槛较低的产业链中下游环节（硅片、电池片、组件），产业扩张速度远大于技术更新速度，产品质量长期处于无标准状态，包括原材料进料控制环节、关键辅助材料的进料控制、生产过程质量监控、成品检验环节等等都无统一控制标准，甚至有些中小企业质量管理体系还不健全，缺乏系统的有效的管理体系，质量管理人员大多都是有生产人员兼任，缺乏系统质量管理知识，缺乏质量管理意识，这是制约产业发展的最大瓶颈。

全面质量管理就是以质量为中心，以全员参与为基础，旨在通过使顾客和所有相关方受益而达到长期成功的一种管理途径，将全面质量管理运用到光伏企业质量管理的实践中，将有助于提升全员的质量意识，降低影响产品质量的隐患。本文将结合光伏产业的现状，对制约光伏产业发展的瓶颈问题进行分析，并结合全面质量管理理论和实践，对光伏产业现状进行深层次分析和探讨，全面质量管理作为现代企业管理的一种全新的管理模式，将会助推光伏产业在现阶段集体低迷阶段寻求一种新的突破，这是行业发展的必由之路，也是行业由不规范走向规范的必要手段。

1 光伏产业现状

以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为光伏产业，光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。

上游产业为硅料、硅片环节；中游产业为电池片、电池组件环节；下游产业为应用系统环节[3]。

光伏产业目前主要问题是光电转换效率的瓶颈，影响转换效率的因素是个复杂和综合的因素，硅片生产原材料中金属杂质含量的控制，原材料生产环节的环境，硅片成品质量的控制，电池工艺，组件封装所使用原辅材料都是质量管理的重点，都是影响光电转换效率及光伏产品寿命的关键因素。而目前由于质量管理体系的不完善，各个环节的控制都有待加强。

2011年下半年，受欧债危机及美欧双方的影响，光伏行业出现前所未有的危机，企业纷纷出现减产，甚至倒闭的浪潮。

光伏产业除了面临外部市场变化带来的负面影响外，自身也存在方方面面问题，前几年各企业在纷纷抓住欧洲光伏市场，大搞企业规模扩张，产量至上的同时，却忽略了企业自身技术更新，新产品研发投入相对较少，质量管理体系不健全的问题，曾经一度行业内出现“拥硅为王”的局面，无论产品质量如何，只要有硅料就能赚钱的局面，原材料进料检验形同虚设，企业只是单纯忙于应付订单，质量控制完全处于失控状态。

2 全面质量管理在光伏产业发展中作用

2.1 全面质量管理在光伏企业中的应用

全面质量管理的思想是通过对产品、服务、人员、过程和环境的持续改进来增强企业的竞争力。开展全面质量管理是企业或各类组织提高自身素质、增强市场竞争能力的有效途径。

上游多晶硅企业，由于其技术多半来自与国外，中下游需求量的巨大缺口，使得企业无暇顾及质量管理环节，诸多产品质量纠纷频发，中下游客户投诉较多，而且终端出现较多低效产品。因此引入全面管理，建立完善质量管理体系，加强质量管理在各生产环节、质量监控环节的有效贯彻，把全面质量管理在其他行业的经验借鉴到光伏企业中，人人参与企业管理，人人加强质量意识，并有效贯彻，才能有效降低下游企业的风险，降低本企业成本，增加自身竞争力。

处于产业链中游的单晶硅片、铸造多晶硅片、电池及组件生产企业，对于原材料的控制，包括合格供应商的评定，在光伏市场好的时机，只是把更多精力放在抢市场上，企业在质量管理及质量控制上有时会流于形式，在质量管理中明显存在以下误区。

（1）基层管理者或一线员工对质量管理体系文件的认识仅停留在很肤浅层次，存在质量控制和质量管理与质量体系无关，而且质量管理属于品质管理部门的事的误区。

（2）有些企业在实施全面质量管理的过程中太过沉迷于理念，以宗教般的狂热去培植它，而不注意创造成果。如过多地将精力投放在产品质量、成本控制、员工培训和改进过程上，而不是关注如何提高顾客满意程度、提高产品质量和市场占有率上，没有以产品的市场和顾客接受程度作为质量管理的标准，而是盲目追求全面质量管理的内在过程和形式。

（3）光伏企业由于属于新兴行业，生产、技术、研发、质量管理各部门对于质量管理存在各司其职，对于产品质量问题存在相互推诿，各扫门前雪的现象。

（4）全面质量管理虽已在各部门 ，各个环节建立，单个部门各环节对于全面质量管理还存在理解上及应用上的偏差。

另外由于缺乏对上下游产品的了解，没有从本质上去深入研究造成电池片低少数载流子寿命、低转换效率、高光衰减等质量问题的根本原因，首先表现为无法有效对上游原材料进行控制，究其原因固然有检测手段、检测人员的因素、检测方法不完善，无标准可依的因素，但根本性问题还是缺乏完善的质量管理体系，缺乏有效贯彻质量管理体系的意识和手段。因此到了下游光伏电站建设阶段，各种各样的质量问题都由点积累起来形成线和面，集中凸显出来，但是一旦电站建设完毕，再去考虑原材料质量的问题，已经于事无补，所以光伏产业各环节各链条的质量控制都至关重要。

2.2 全面质量管理促使光伏产业升级

光伏产品质量问题，尤其是光电转效率及寿命问题，属于光伏产品的核心问题，是制约行业发展的瓶颈问题，光伏产业链中的每个控制环节不健全不完善，都会为光伏产品的光电转效率及寿命存在直接或潜在影响，在生产和质量控制的每个环节都要做到零差错，从这点来讲，全面质量管理重要性不言而喻。

全面质量管理是指一个组织开展以质量为中心，以本组织全体成员参与为基础的一种管理方式。它的目标是通过顾客满意和该组织全体成员和社会受益，以达到长远成功。基于全面质量管理的本质是全员参与，全员获益，因此引入到新兴的光伏产业中，更能规范光伏企业发展的盲目性，更能提升整个产业链产品的档次，从原材料开始控制，而且全产业链从业人员达成统一的质量控制目标，以最终建设高质量，高光电转效率，高寿命的光伏发电系统为信念，就会在原料采购、产品生产、出厂检验各个环节各司其职，严格遵守质量管理体系规则，最终促使光伏产业持续升级，进入良性循环轨道。

参考文献

第6篇：光伏环境检测范文

关键字：固体吸附-光伏；复合式；太阳能；制冷技术 一、前言

党的十报告明确提出，要把生态文明建设放在突出地位，努力建设美丽中国，实现中华民族的永续发展。当前国内环境污染已十分严重，大力研究和发展绿色低能耗、低排放、低污染产业，是贯彻落实十战略部署，服务“美丽中国”建设最实实在在的行动，也是最紧迫的任务之一，探索低碳、环保的制冷技术必将是中国乃至世界制冷技术的发展方向。固体吸附式制冷技术和太阳能的利用技术所具有的优点吻合了当前能源和环境协调发展的总趋势。因此，研究固体吸附-光伏复合式技术具有深远的意义。

二、太阳能制冷技术类型及性能比较

随着人们对太阳能利用技术的探索与研究，目前太阳能制冷的技术发展方向主要有以下几种类型（见表1）。

三、 关于固体吸附-光伏复合式太阳能制冷技术

太阳能是一种巨大、久远、无尽的能源。在当前世界能源紧张，各种能源价格飞涨的形势下，各国都将眼光投向了可再生能源，主要是因为这种能源可再生，取之不尽、用之不竭，而且对环境无污染。在可再生能源中，太阳能是最引人瞩目的，在太阳能的利用上，太阳能光伏电池、太阳能热水器等产品已经稍有成效，太阳能照明产品、太阳能建筑也在逐渐发展。固体吸附-光伏复合式太阳能制冷技术是利用固体吸附式制冷技术和太阳能光伏技术结合的产物，由于该技术的整个制冷过程都由太阳所提供的能量来驱动，不仅缓解电力的紧张供应，而且不采用氯氟烃类制冷剂，无CFCs问题，也无温室效应，是一种环境友好型制冷方式。由表1可见该技术与其他类型的太阳能制冷技术相比，具有结构简单，一次性投资少，运行费用低，使用寿命长，无噪音，无环境污染等一系列优点。

四、 固体吸附-光伏复合式太阳能制冷技术的运作原理

（一）固体吸附-光伏复合式太阳能制冷系统的结构。

固体吸附-光伏复合式太阳能制冷系统主要由四部分组成：

第一部分为：由太阳能集热板所构成的热源供给系统和太阳能电池板所构成的供电系统（见图1）。

第二部分包括两个管状吸附器（含解吸机构和吸附机构，见图2）及冷、热水循环系统。两个吸附器的功能相当于蒸汽压缩式制冷中的压缩机。解吸状态下，管状吸附器向冷凝器排放高温高压的制冷剂蒸气；吸附状态下，吸附器则吸附来自蒸发器中低温低压的制冷剂蒸气。因此吸附式制冷系统设计的核心是吸附器（也叫吸附床），它的性能好坏直接影响了整个系统的功能。冷、热水循环系统则为吸附和解吸过程提供冷、热源。

第三部分包括冷凝器，蒸发器及节流阀，与普通的制冷系统相类似。从解吸态解吸出来的高温高压的制冷剂蒸气在冷凝器中被冷凝后，变成中温高压的液体，经过节流阀，进入蒸发器蒸发制冷，蒸发后的制冷剂蒸气重新被吸附床吸收。

第四部分是综合控制系统，包括：提供固体吸附式制冷系统所需的循环动力（泵A、泵B、泵C）以及控制相关阀门（电磁阀A、电磁阀B）的开启的机构。具体见图3。

图中G1为热水输出管道，G2为热水经吸附器的解吸附机构后回流到热水贮存箱的管道，G1与G2联通闭合；G3为吸附器吸附机构的冷却水输送管道；G4为吸附器中解吸态高温高压的制冷剂蒸气向冷凝器排放的管道；G5为经过冷凝器后的中温高压的制冷剂，从贮液器经节流阀降压后向蒸发器输送的管道；G6为蒸发器出来的低压蒸汽进入吸附器的管道。

（二）固体吸附-光伏复合式太阳能制冷系统的运作原理。

固体吸附-光伏复合式太阳能制冷系统的运作原理为：（1）在白天，一方面太阳能电池板吸收太阳光产生电能并贮存在蓄电池组，为本系统提供运作所需的电能；另一方面，太阳能集热器加热的热水贮存在热水贮存箱中。（2）制冷时，电磁阀A打开（同时泵A启动、电磁阀B关闭），热水贮存箱的热水（90℃以上）经管道G1流向吸附器A对吸附材料进行加热解吸，吸附材料中的制冷工质（甲醇）被加热后蒸发成气体，此时吸附器A内压力升高，气体经单向阀C进入冷凝器并冷凝成液体贮存在贮液器内；当吸附器A内的温度达到70℃时，解吸附完成（甲醇的沸点是65.4℃），此时电磁阀A关闭（同时泵B启动、电磁阀B打开），泵B输送经过冷却水塔冷却的水进入吸附器A中对吸附剂进行冷却，吸附剂温度降低，吸附器A内的压力降低，制冷工质蒸汽经单向阀A进入吸附器A，随着吸附剂不断吸收制冷工质蒸汽，蒸发器中压力降低，于是会有更多液体气化，在蒸发器中蒸发吸收热量降温而实现制冷。（3）吸附器B的工作程序与吸附器A相同。通过综合控制器控制电磁阀A、电磁阀B、泵B、泵C的启闭，使吸附器A和吸附器B处于当一个吸附时，另一个解吸附的交替状态而达到连续制冷。

五、制冷工质对的选择

吸附剂-制冷剂工质对的选择是吸附式制冷中最重要的因素之一，一个好的制冷系统不但要有好的循环方式，而且要有在工作温度范围内吸附性能强、吸附速度块、传热效果好的吸附剂和汽化潜热大、沸点满足要求的制冷剂。制冷机是否能适应环境要求，是否能满足工作条件，在很大程度上都取决于吸附工质对的选择。本系统中采用活性炭纤维-甲醇为工质对，主要原因是活性炭纤维-甲醇的吸附、解吸量较大，所需的解吸温度不高（70℃左右）；而且甲醇的蒸发潜热较高。与其它吸附工质对相比发现，活性炭纤维-甲醇的COP最高，且所需的解吸温度较低，所以活性炭纤维-甲醇工质对更适用于太阳能制冷。

六、综合控制系统

综合控制系统是本制冷系统的控制中心，按系统的检测与控制要求，综合控制系统所实现的功能可划分为检测功能、预报功能和执行功能。

（一）检测功能。

综合控制系统对机组各部件的主要参数进行检测与显示。主要检测参数为温度、压力流量等。除检测系统的参数值外，还可以进行机组运行状态、阀门的开启状态、参数动态流程图、冷水泵运转、机组故障的监视等。

（二）预报功能。

为使机组更安全可靠地运行，综合控制系统能够通过操作界面，在机组出现故障时，提示故障部位、故障原因和故障处理方法，使操作人员对故障的处理更快捷，提高了机组的使用效率和运行可靠性。

（三）执行功能。

综合控制系统的执行功能包括对机组各个部件实施的控制以及对各个部件实施的安全保护。

七、固体吸附-光伏复合式太阳能制冷技术未来的展望

作为一种新兴的环保能源利用技术，固体吸附-光伏复合式太阳能制冷系统的运作完全利用太阳能，不依赖其他外接电源，是符合当前能源、环境协调发展的总趋势的。固体吸附-光伏复合式太阳能制冷技术还处于起步阶段，技术工艺等尚不成熟，市场条件不具备，但是其环保的效应和对能源紧缺的当今时代的适应性是传统制冷技术不可比拟的。关键是如何解决存在的缺点，比如：如何改进吸附剂的传热性能。因此，应加大四方面的研究：（1）强化吸附剂的吸附性能，开发新型吸附剂，增大制冷量。（2）强化传热，提高吸附剂的传热性能和单位吸附剂的制冷功率，减小制冷机的尺寸。（3）研究新型的热循环机构，开发可以快速加热和冷却的高效吸收塔。（4）研究新型的蓄电池，增加蓄电量和使用寿命。

（作者单位：四会中等专业学校）

参考文献：

[1]王如竹，吴静怡，代彦军.吸附式制冷[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]刘艳玲，王如竹，夏再忠.一种新型太阳能吸附式制冷系统的设计及性能模拟[J].化工学报，2005.

[3]汪前彬，王如竹，魏立柱.活性炭-甲醇的吸附特性研究[D].中国工程热物理年会工程热力学与能源利用学术会议论文集（ 下册） ，1996， IV-72-6.

[4]陈砺，谭盈科.太阳能吸附制冷技术进展[J].流体机械，1997，（9）：44-50.

第7篇：光伏环境检测范文

关键词：光伏电站；接入电网；技术分析

中图分类号：F407文献标识码： A

一、光伏并网系统的工作原理

根据太阳能电池的发电原理，己知单纯仅靠太阳能电池组件所产生的电能均为直流电的形式。而在日常用电当中，各种电器设备对电源的需求均为交流电，而公用大电网的电能形式也为交流电。故光伏并网系统的工作原理即是需要满足这种在太阳能电池组件与大电网之间进行电流形式转换的目的。为了实现电流形式之间的转换，就需要采用某种逆变技术，在光伏并网系统当中，目前广泛采用的是SPWM(正弦波脉宽调制)逆变技术。SPWM逆变技术又可根据不同的电路形式细化分为许多种，在光伏发电并网当中，全桥电路便是常采用的一种。根据电力系统的相关要求，光伏发电并网系统的输入电网电流要有一定的准周期并列条件，最主要的条件便是需要光伏发电系统的输出电压与并入电网的电压压差控制在10%以内、输出频率与电网频率的频差不超过0.4Hz以及输出电压相位与并入电网电压的相位差不超过10度这三个条件。只有同时满足这些条件，光伏发电系统的并网控制才能为电网提供安全有效的输出电能。

二、并网光伏发电站的特点

从运行的角度来看，并网光伏电站发电具有几个明显特点。其一是强随机性、间歇性以及周期性是光伏发电的输出功率的明显特征，这也是由于太阳能这种能源的先天特征所导致。电站的输出根据气候条件的变化而随时变化，且波动较大，尤其是在多云天气时云层不断移动而导致阳光照射时有时无，太阳能电池组件的输出功率会在短时间内出现剧烈变化，导致光伏发电系统的输出电压剧烈波动，这种电压的不稳定性将对电网产生较大的冲击。其二是不像其他发电形式，例如火电可以随时通过控制煤的燃烧等人工手段调节输出功率，太阳能光伏发电形式自身并不具备根据太阳光照射变化而自调节的能力。所以，在输出功率控制策略上用的最大功率点跟踪技术，便是为了提供对太阳能利用效率所采用的方法。但这种方法的输出功率为纯有功功率输出，需要考虑无功功率平衡问题。再次，由于输出的交流电是经过逆变器控制环节进行了转换的，根据逆变器的电子模型及特性可知，在这个环节当中，必将产生大量谐波输入进电网，从而影响电网的稳定运行。上文已述，光伏发电系统没有旋转部件，则带来故障率低、运行可靠的优点，但凡事有利有弊，正是因为光伏发电系统没有旋转部件，因而没有惯性带来的阻尼。最后，在我国目前以火力发电为主下建立起的配电网结构，必将因为光伏发电的大量应用而改变。传统的中、低压配电网结构当中多采用中性点不接地系统或经消弧线圈接地的方式，这些接地方式都是单侧电源福射型供电网络。随着光伏发电系统接入配电网，配电网的结构将变为多电源结构，潮流计算和短路电流大小、流向等分布特性均将发生较大改变，在传统配电网当中的供电部门对配电网的操作、控制以及调度都能相对统一地进行实时监测、信息采集、开关操作等，配电网结构改变后，改变了传统的“单点供电、多点用电”的运行模式，就增加了其复杂程度。

三、光伏电站接入电网中的关键技术

（一）光伏并网逆变器的拓扑结构和功能

光伏并网逆变器按照应用方式和领域的不同可划分为三类(图1所示):1)集中式逆变器:面向大型电站级的;2)支路式逆变器:面向组件级的;3)交流模块式逆变器:由光伏组件所集成的。

图2根据不同应用方式和领域划分的光伏并网逆变器类型

集中式光伏并网逆变器当前还是多采用在兆瓦级的大型并网光伏电站当中。在集中式并网逆变器的直流输入端并联进串联在一起的多组光伏模块，然后经过集中式并网逆变器，最后转换成交流电，最后馈入进单相或者三相交流电网是通过变压器，其目的是与配电网达到电气隔离，输出的功率等级一般在20-500kw。由此可得，通常需几组或几十组集中式并网逆变器，光伏电站的输出功率才能达到兆瓦级。为确保广发方阵向电网馈电，光伏电站的并网逆变器需要包含以下几种基本功能1.并网功率因数为1，即电网电压与并网电流同频同相;2.即在特定条件下使光伏电站从电网中切除，即反孤岛效应;3.能够实现光伏方阵的最大功率点跟踪。此外，由于光伏电站的接入电网后配电网电压经常性波动，因为其输出功率受到温度等自然因素变化的影响较大。也有学者做出研究提出为减少配电网中电压/无功调节装置的频集动作，提高配电网的稳定性，利用光伏电站接入电网时对配电网进行无功补偿。

（二）孤岛检测技术

1.孤岛检测技术简介

图3:孤岛检测等效电路

在电网的实际运行当中，难免会发生故障，有些是因为电气设备的故障造成，有些是操作人员的不当操作造成，甚至有些是自然因素导致的非人力可控的故障。当任何一种故障发生时，若光伏发电站此时没有切断电站与电网的连接并停止向周围负载送电，这就使电站成为了一个供电部门无法控制的可自供电的孤岛，这种现象被称为孤岛现象。如图3所示，接入点(point of inter connection，简称POC)处断路器2跳开后，光伏电站即与本地负载构成一个孤岛。若这种孤岛效应形成，对电网而言对其无法控制，在这种情况下，电网的检修人员就要在一种未知的条件下进行工作，这是极其不安全的。且孤岛效应的形成，对配电网的保护动作产生何种影响也未可知，且当故障修复后，对重合闹也会造成一定影响。在单相系统当中，光伏发电站若在孤岛下运行，会造成相位的三相不平衡供电，也是对电气设备及用电安全造成极大的危险。故障排除后，电网恢复运行时，由于孤岛的存在造成开关两侧相位不同步，因而引起电流冲击对电网也是极不安全的。对于孤岛内部而言，输出电压和频率在孤岛效应下也会不稳定，无法保证这种情况下的电能质量，对其本地负载的电气设备也是极为有害的。为了防止孤岛效应，避免上述一系列孤岛效应所产生的严重后果，我们就要为光伏发电站配置孤岛检测系统，在孤岛现象发生时准确检测到现象发生，不出现误判断，且要动作快速，不影响电网重合的时间，满足国家相关标准，且不影响输出电能质量，保证用户电气设备的安全，使反孤岛效应的检测达到小盲区甚至是无检测盲区。孤岛效应的检测方法分为被动法和主动法，也可称为无源法与有源法两种：1.根据我国相关规定要求，接入电网的光伏电站必须同时具备被动式和主动式两种防孤岛保护措施，应至少设置各一种保护设备。反孤岛效应的被动式检测方法，是根据电网因故障而断电时，发电站的逆变器交流输出端的电压、频率、相位等会产生异常，或输出的谐波会有所变化，因而检测出孤岛现象的发生，被动式检测方法常用的有:1.过/欠压、过/欠频检测。2.电压谐波检测。3.相位突变检测。国家标准规定光伏发电站必须同时具备被动式和主动式至少各一种的检测设置，正是因为无论哪种被动式的检测方法，均有在当发电站的输出功率与局部负载的功率平衡时实效的缺点。这种情况下孤岛效应的发生就被称为检测盲区(Non-Detection Zone），简称NDZ。若人为引入扰动信号，使发电站的输出功率、频率、阻抗或相位等产生一定变化，通过对变化的检测以及正常时与故障时变化的相比较，从而判断孤岛现象这是主动式检测方法的原理。常用的主动式孤岛检测方法有阻抗测最法、输出功率扰动法、主动移频法以及滑动移频法等主动式检测法的加入可以有效的减少仅有被动式检测法带来的检测盲区，但主动式检测方法的原理和控制技术较被动法也更为复杂。

结束语

光伏发电在我国已经成为一种很重要的可再生能源的利用形式，为了使电网有效地接纳光伏发电，光伏发电和光伏发电接入电网技术研究的开展显得尤为重要，电力系统及相关部门应认识到应用可再生能源是国家发展低碳经济、改善环境、节能减排、优化能源结构和可持续发展的战略选择，重视光伏发电并网技术开发，提高电网稳定性势在必行。

参考文献：

第8篇：光伏环境检测范文

【关键词】光伏阵列特性;光伏并网;MPPT;MATLAB仿真

0 前言

随着传统能源的日趋枯竭，环境污染等问题日益凸显，太阳能作为一种替代能源的重要地位已不可忽视[1]。而如何有效的利用太阳能则成为了当今的热门研究课题。对于光伏发电系统的仿真，通常采用的方法是按照准稳态理论来对系统各部件进行建模。但在光伏并网发电系统动态性能的研究中，光伏发电站运行时，对于太阳光照强度、环境温度的变化，常规模型很难反映其对电网的影响。这就需要建立光伏阵列的动态仿真模型[2]。光伏阵列是分布式光伏并网电站系统的关键部件，其I-U特性是太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数的非线性函数，由于该模型不能实时反映上述参数变化对整个系统性能的影响。鉴于MATLAB/Simulink仿真工具可用于复杂系统的仿真，利用光伏模块直流物理模型，建立光伏阵列通用仿真模型。将上述光伏阵列的通用仿真模型用于单相光伏并网系统的动态仿真，进而解决光伏阵列模块建模通用性问题。

1 MPPT通用模型

1.1 光伏电池原理

太阳能是一种辐射能，可以利用能量转换设备将其转换为电能，这种把光能转换为电能的装置主要是光伏电池。光伏电池是一种基于光伏效应特性的可以把光能直接转换成电能的半导体器件。所谓的光伏效应是指某种材料在吸收了光能之后产生电动势的效应。在气体，液体和固体中均可产生这种效应。在固体，特别是半导体中，光能转换成电能的效率相对较高。

光伏电池实际上是一个PN结。通常用于光伏电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质。为了在光伏发电系统的设计中，更好的分析光伏阵列的电性能，使其与光伏控制系统匹配，进而达到最佳的发电效果，需要建立光伏电池数学模型[3]，来反映光伏电池各项参数的变化规律。

图1 光伏电池等效电路

经过简化之后的电路为：

图2 光伏电池等效简化电路图

通过化简后得到的光伏电池输出特性方程如下式所示：

■（1）

其中，IL表示输出电流，UOC表示开路电压，I0表示反向饱和电流，TC表示光伏电池温度，Iph表示光生电流，q表示电子电量，A表示理想因子，Rs表示串联电阻。

1.2 光照强度和环境温度对光伏电池的影响

光伏电池是一种将太阳能直接转化为电能的器件，是半导体光电二极管按照一定的规律组装而成，其发电量受光照强度和环境温度等因素影响。

图3 光照度变化时的I-U、P-U特性

在25℃时，不同太阳光照强度对太阳能电池电压和电流的影响曲线如图3所示。在光照强度分别为0.6W/m2、0.8kW/m2和1kW/m2的阳光照射下，随着太阳辐射的增强，短路电流、开路电压和输出功率都随之变大，但开路电压变化不明显。

外界温度的变化会对太阳能电池的性能产生一定影响。根据太阳能电池的数学模型并通过仿真验证，分析在光照强度为1kW/m2的情况下，温度的变化对太阳能电池的性能影响如图4所示。

图4 温度变化时的I-U、P-U特性曲线

考虑太阳辐射和温度影响时，可得到下式：

■（2）

■（3）

■（4）

DU=-β・DT-Rs・DI（5）

DT=TC-Tref（6）

其中，ISC表示短路电流，Umax表示峰值点电压，Imax表示峰值点电流，α表示电流变化温度系数，λref表示太阳辐射的参考值（1kW/m2），Tref表示电池温度参考值（25℃），λ表示太阳辐射强度

1.3 MPPT通用仿真模型的建立

光伏阵列在任意太阳辐射强度及环境温度下的功率表示为[3]：

■（7）

为了将最大功率控制编入光伏阵列的模型中，基于MATLAB Function模块，将公式（2）编写成M函数，其功能是将M函数与Simulink有机结合起来，这样不但使仿真模型简单，而且大大降低了执行时间。至此，光伏阵列的MPPT通用模型就建立完成。

2 MPPT通用模型在单相光伏并网中的应用

将所设计的光伏阵列MPPT通用仿真模型应用于单相光伏并网系统中。具体过程是将光伏阵列所输出的最大电流送到逆变桥的正端，通过脉冲触发器触发逆变桥将直流电变为交流电并与单相220V进行并网，单相并网系统的MATLAB模型[4-5]如图5所示。

3 仿真结果与分析

将测量元件检测并网之后输出的单相交流电压与电流及电压基波幅值作为仿真结果，如图6所示，当太阳辐射强度分别从1kW/m2降至0.8kW/m2和0.6kW/m2时，并网电压基波幅值基本不变而并网电流随着太阳辐射强度的减弱而减小，电流幅值由22A逐渐降至12A。

λ=1kW/m2

λ=0.8kW/m2

λ=0.6kW/m2

图6 逆变器并网电压、电流变化曲线

通过以上仿真结果表明：在单相光伏并网中，所建立的MPPT通用模型能够构准确快速找到新的工作点并保持系统稳定。

4 结束语

通用MPPT仿真模型不仅能实现准稳态下的光伏系统仿真，而且当太阳光照强度、环境温度变化时，也能够很好的反映光伏发电站运行状态的瞬态变化以及这种变化对并网的影响。将光伏阵列通用MPPT仿真模型用于单相光伏并网系统的动态仿真，结果表明：该通用模型能够很好的反映太阳辐射度对发电系统的影响，进而说明验证了该光伏阵列通用模型能够应用于实际系统仿真研究中。

【参考文献】

[1]虞华，郭宗林，陈光亚，等.新能源产业现状及发展趋势[J].中国电力，2011，44（001）：83-85.

[2]Dincer F. The analysis on photovoltaic electricity generation status， potential and policies of the leading countries in solar energy[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2011，15（1）：713-720.

[3]廖志凌，阮新波.任意光强和温度下的硅太阳电池非线性工程简化数学模型[J].太阳能学报，2009，30（4）：430-435.

第9篇：光伏环境检测范文

关键词：ZigBee协议; 光伏发电; 智能防盗; GSM网络

中图分类号：TN911-34 文献标识码：A 文章编号：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

基金项目：教育部资助的郑州大学“大学生创新性实验计划”立项项目:光伏红外远程家庭智能防盗系统

随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对于生活环境的安全性要求日益提高。安全可靠的报警系统已经开始进入商场、店铺、银行等重要单位或公共场合，甚至有些家庭也安装了报警系统。报警系统在保障公共、个人财产安全的同时，其性能之好坏也愈发显得重要。目前市场上的热释电红外报警系统功能较为单一，不能更好地起到安全防护的作用，不能更好地应付诸如断电等突况。本文介绍的光伏红外远程报警系统把光伏电源与家用电源相结合、报警与录像监控相结合，再加上ZigBee 无线热点传输技术，不仅拥有了比普通报警器更强的反破坏能力，还有环保低碳的特点。

1 总体设计方案

光伏红外远程报警系统总体设计图如图1所示。

1.1 电源提供模块

(1) 光伏电源为各个无线设备提供电力，为有线设备提供辅助电力。

(2) 家用电源连接变压装置以及蓄电池构成供电电源。

1.2 红外传感模块

无线热释电红外传感器利用菲涅尔透镜以提高传感器的灵敏度，并使传感器的检测范围具有指向性，并连接到红外传感信号处理电路，再接到报警控制主机的数字接口。无线传感器固定在隐蔽位置，和光伏电源蓄电池相连，通过无线通信芯片将信号传到主控机上。多个红外线应装置组成一个红外线感应网络，通过无线传感网络程序综合处理外界信号。

1.3 GSM模块

模块采用无线拨号传输模块，由报警控制主机通过RS 232串口连接手机拨号器，按预定程序拨出用户手机号码。

1.4 录像与报警存储模块

摄像机大容量硬盘存储的嵌入式监控DVR模块，里面可以配置大容量硬盘作为前端存储介质,实现超长时长监控。多个摄像头存储图像真实性好，保留全部录像信息。为实现弱电控制强电，当报警控制主机发出信号时，通过继电器开关控制DVR模块,摄像头自动开启或关闭录像。当系统工作时，报警控制主机会发出指令使警铃报警，LED指示灯同时亮红灯；当系统休眠时，警铃不报警，LED指示灯亮绿灯。

2 电路设计

2.1 主控电路

单片机采用ATMEL公司的AT89S52，它内部集成256 B程序运行空间,8 KB FLASH存储空间，支持最大64 KB外部存储扩展，时钟频率可以设置在0～33 MHz之间，片内资源有4组32个I/O控制端口、3个16位定时器、8个向量两级中断结构、软件设置在低能耗模式、还有看门狗和断电保护等。主控电路如┩2所示。

它在4~5.5 V宽电压范围内正常工作，功耗低，同时还支持计算机并口下载。AT89S52有多种封装，本设计中采用的是DIP-40的封装。

2.2 光伏发电与家庭供电接口电路

主机采用太阳能电池和家用220 V电源的双供电方式。当有家用电时，通过直流低压继电器巧妙断开太阳能电池；当家用电断开时，太阳能电池充当电源。

太阳能电池通过太阳能智能充电器连接太阳能板，充电器在阳光充足时为电池充电，充满电池时自动断开充电。在充足太阳是充电电流能达到1 A以上,完全满足电路需要。

2.3 GSM网络接入电路

本系统使用的是西门子公司的TC35系列GSM芯片TC35i与GSM2/2兼容、双频(GSM900/GSM1800)、RS 232数据接口，TC35i由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等六部分组成。该模块及射频电路和基带与一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输。

2.4 ZigBee协议无线通信电路(从片)

从片电路主要基于2.4 GHz双向无线传输模块JF24C。该模块以较小的体积实现了告诉数据传输功能，速率最高可达1 Mb/s，并具有快速跳频，向前纠错，CRC等功能。通过控器的信号，将信息通过电磁波的形式发射出去，临近的芯片控制相应的JF24CJ进行数据的接收，从而实现信息的传递。ZigBee电路设计模块如图3所示。

2.5 电源电路及报警、录像监控电路

光伏电源和录像监控控制电路如图4所示。

报警电路采用一个简单高效的三极管放大电路，连接蜂鸣器或者可以选用大功率100 dB以上的报警铃。录像监控电路采用弱电控制强电的直流继电器，线圈端接单片机，直流电流端接DVR。

3 软件设计

4 实验结果

在室内模拟了该装置的工作环境，太阳能电池板暴露在室外(温度24 ℃)14时阳光直射下，采用三个从片相互协调实现信号检测与数据传输功能。

将蓄电池接到室内电源插座上，打开主控制器开关，LED界面显示“welcome to zzu”英文字符，报警电话号码(1503819****)设定完毕后，直接转入工作模式。当靠近从片1约3.5 m时，从片1发出报警信号并发送到最近的从片2，从片2检测到报警信号后又转发到主机上。当主机接收到报警信号后，显示器显示出“TERMINAL 1”字样，并控制GSM模块向1503819****拨打电话。与此同时，报警器发出报警，摄像机实现录像的功能，并将数据存储起来。将蓄电池接到太阳能板上，断开室内电源,重复以上动作，实现了同样功能。经过30次实验，报警成功率为28次，无误报。

5 结 论

经过实地测试，该系统的报警成功率为93%，能够较为准确地实现报警功能。

该系统是ZigBee协议与光伏发电在家庭防盗系统中的一次尝试性的成功应用，预期上述两种技术将在智能家庭领域有更广阔的前景。

参考文献

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作者简介：

柴维路 男,1989年出生，河南浚县人。主要研究方向为机器人智能小车。