【正文】 能 電 池 （片 ），有 單 晶 硅 、多 晶 硅 、非 晶 硅 和 薄 膜 電 池 等 。當(dāng) 光 線 照 射 太 陽 電 池 表 面 時(shí) ，一 部分 光 子 被 硅 材 料 吸 收 ；光 子 的 能 量 傳 遞 給 了 硅 原 子 ，使 電 子 發(fā) 生 了 越 遷 ，成為 自 由 電 子 在 PN 結(jié) 兩 側(cè) 集 聚 形 成 了 電 位 差 ，當(dāng) 外 部 接 通 電 路 時(shí) ，在 該 電壓 的 作 用 下 ，將 會(huì) 有 電 流 流 過 外 部 電 路 產(chǎn) 生 一 定 的 輸 出 功 率 。在中等規(guī)模太陽能發(fā)電系 統(tǒng)中， 還應(yīng)考慮太陽跟蹤技術(shù)所產(chǎn)生的發(fā)電效益。a. Buck 電路分析典型的Buck 電路如圖3 所示，它是一種降壓電路，輸出電壓Vo 低于或等于輸入電壓Vi。根據(jù)以上分析得出如下結(jié)論：假設(shè)太陽能電池板在一定條件下的最大功率點(diǎn)為Pm （Vm，Im），其等值 阻抗Rm=Vm/Im, 只有在負(fù)載阻抗?jié)M足RoRm的條件下才能實(shí)現(xiàn)MPP跟蹤。 類似于Buck電路的分析方法，對(duì)Boost電路，前面的（1）~（5）式完全相同，只是對(duì)Boost 電路而言Dc1，因此其結(jié)論為：假定太陽能電池板在一定條件下的最大功率點(diǎn)為Pm （Vm,Im），其等值阻抗Rm=Vm/Im ，只有在負(fù)載阻抗RoRM的條件下才能實(shí)現(xiàn)MPP跟蹤。 RRPCA2 和 J1 組成過充電壓檢測(cè)比較控制電路；RRPCA4 和 J2 組成過放電壓檢測(cè)比較控制電路。當(dāng)太陽光照射的時(shí)候，硅太陽電池組件產(chǎn)生的直流電流經(jīng)過 J11 常閉觸點(diǎn)和 R1，使 LED1 發(fā)光，等待對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；Ｋ閉合，三端穩(wěn)壓器輸出８Ｖ電壓，電路開始工作，過充電壓（＞ ）檢測(cè)比較控制電路和過放電壓（＜）檢測(cè)比較控制電路同時(shí)對(duì)蓄電池端電壓進(jìn)行檢測(cè)比較。其常閉觸點(diǎn) J21 閉合，LED4 發(fā)光，指示負(fù)載工作正常；蓄電池對(duì)負(fù)載放電時(shí)端電壓會(huì)逐漸降低，當(dāng)端電壓降低到小于預(yù)先設(shè)定的過放電壓值時(shí)，A2 的③腳電位低于②腳電 位， ①腳輸出低電位使 Q3 截9止，Q4 導(dǎo)通，LED3 發(fā)光指示過放電， J2 動(dòng)作，其接點(diǎn) J21 斷開，正常指示燈LED4 熄滅。太 陽 能 電 池 發(fā) 電 對(duì) 所 用 蓄 電 池 組 的 基 本 要 求 是 ： 放 電 率低 ； 用 壽 命 長(zhǎng) ； 放 電 能 力 強(qiáng) ； 電 效 率 高 ； 維 護(hù) 或 免 維 護(hù) ； 作溫 度 范 圍 寬 ； 格 低 廉 。逆 變 器 按 運(yùn) 行 方 式 ，可 分 為 獨(dú) 立 運(yùn) 行 逆 變 器 和 并 網(wǎng) 逆 變 器 。回路, 以使達(dá)到穩(wěn)壓和過流保護(hù)的目的。采 用的 是 電 腦 數(shù) 據(jù) 理 論 ，需 要 地 球 經(jīng) 緯 度 地 區(qū) 的 的 數(shù) 據(jù) 和 設(shè) 定 ，一 旦 安 裝 ，就 不便 移 動(dòng) 或 裝 拆 ，每 次 移 動(dòng) 完 就 必 須 重 新 設(shè) 定 數(shù) 據(jù) 和 調(diào) 整 各 個(gè) 參 數(shù) ；原 理 、電路 、技 術(shù) 、設(shè) 備 復(fù) 雜 ，非 專 業(yè) 人 士 不 能 夠 隨 便 操 作 ?？?制 系 統(tǒng) 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 框 圖 如 圖 11 所 示 ，G SR41K R81KG SC4100uF1A12V220V68uF68uFR3R510K40691KVCC信信信信11圖10 太陽跟蹤控制系統(tǒng)圖本系統(tǒng)是同時(shí)采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法和光電跟蹤方法來完成一次跟蹤。Δаso、Δ?so—上一步高度角、方位角的 預(yù)修正量。當(dāng)視 日理論軌跡аs、 ?s和預(yù)修正 Δаs、Δ?s，確定的跟蹤誤差足夠小時(shí)，調(diào)整量為零Δа、Δ?，不再對(duì)預(yù)修正量 進(jìn)行調(diào)整。至此，系統(tǒng)完成一步跟蹤動(dòng)作。當(dāng)光線強(qiáng)度不夠時(shí)，或者視日運(yùn)動(dòng)軌跡理論計(jì)算值和預(yù)修正量確定的跟蹤誤差足夠小時(shí)，由于光電檢測(cè)電路不產(chǎn)生信號(hào)，光 電跟蹤方法的產(chǎn)生調(diào)整量為零，系 統(tǒng)以視日運(yùn)動(dòng)軌跡理 論計(jì)算值和既定的預(yù)修正量進(jìn)行跟蹤，此時(shí)的跟蹤角度可以認(rèn)為是最佳角度。隨著政府的政策扶植和投資者增加,目前光伏發(fā)電進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展期,但總體來看, 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,主要是由于太陽能發(fā)電初期投資大,控制成本高,而太陽能轉(zhuǎn)化效率比較低,且容易受天氣等多種因素影響。 四是研究光伏 發(fā)電與其他可再生能源發(fā)電技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用, 保證供電持續(xù)性。通過集熱裝置將太陽輻射的熱能集中, 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。(2) 太陽能熱電 裝置工作原理a. 太陽輻射能量q=∫E(λ)dλ (W/㎡)式中，E(λ)經(jīng)過大氣層吸收后的太陽光譜的輻照度。它主要由聚光鏡和熱電裝置組成。若定義A1/A2的比值為聚光比Cg， 則聚光后的熱流密度可表示為q0=. Cg。 采用后種方式的有太陽煙囪和太陽池等發(fā)電技術(shù)。進(jìn) 入 21 世 紀(jì) ，聯(lián) 合 攻 關(guān) 隊(duì) 伍 ，在 太 陽 能 熱 發(fā) 電 領(lǐng) 域 的 太 陽 光 方位 傳 感 器 、自 動(dòng) 跟 蹤 系 統(tǒng) 、槽 式 拋 物 面 反 射 鏡 、槽 式 太 陽 能 接 收 器 方 面 取 得了 突 破 性 進(jìn) 展 。同 時(shí) 對(duì) 集 熱 核 心部 件 鏡 面 反 射 材 料 ，以 及 太 陽 能 中 高 溫 直 通 管 采 取 國(guó) 產(chǎn) 化 市 場(chǎng) 化 生 產(chǎn) ，降 低了 成 本 ，并 且 在 運(yùn) 輸 安 裝 費(fèi) 用 上 降 低 大 量 費(fèi) 用 。它 是 在很 大 面 積 的 場(chǎng) 地 上 裝 有 許 多 臺(tái) 大 型 太 陽 能 反 射 鏡 ，通 常 稱 為 定 日 鏡 ，每 臺(tái) 都各 自 配 有 跟 蹤 機(jī) 構(gòu) 準(zhǔn) 確 的 將 太 陽 光 反 射 集 中 到 一 個(gè) 高 塔 頂 部 的 接 受 器 上 。太 陽 能 碟 式 發(fā) 電 也 稱 盤 式 系 統(tǒng) 。三 種 系 統(tǒng) 均 可 單 獨(dú) 使 用 太 陽 能 運(yùn) 行 ，安裝 成 燃 料 混 合 （如 與 天 然 氣 、生 物 質(zhì) 氣 等 ）互 補(bǔ) 系 統(tǒng) 是 其 突 出 的 優(yōu) 點(diǎn) ，其 性 能比 較 如 表 2 所 示 ，表 2 三 種 太 陽 能 熱 發(fā) 電 系 統(tǒng) 性 能 比 較 槽式系統(tǒng) 塔式系統(tǒng) 碟式系統(tǒng)規(guī)模 30320 兆瓦 1020 兆瓦 525 兆瓦運(yùn)行溫度（℃） 390/734 565/1049 750/1382年容量因子 23%50% 20%77% 25%峰值效率 20% 23% 24%年凈效率 11%16% 7%20% 12%25%可否儲(chǔ)能 有限制 可以 蓄電池互補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可以 可以 可以美元/平方米 630~275 475~200 ~320美元 /瓦 ~ ~ ~美元 /峰瓦 ~ ~ ~16(3)太陽熱發(fā)電 系統(tǒng)的問題及對(duì)策太陽熱發(fā)電系統(tǒng)一般都屬于大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng),只有做成幾十到幾百兆瓦級(jí)的發(fā)電站, 成本才可能降下來。而在實(shí)際應(yīng)用中, 太陽能電池轉(zhuǎn)換效率比較低, 大約20% , 80% 照射到電池表面上的太陽能未能 轉(zhuǎn)換為有用能量, 相當(dāng)一部分能量轉(zhuǎn)化成為熱能, 使電池溫度升高, 導(dǎo)致電池效率下降。依據(jù)上述構(gòu)想, 可以設(shè)計(jì)這樣一種聯(lián)合的發(fā)電系統(tǒng), 其原理結(jié)構(gòu)圖如圖15所示，圖15 光伏與光熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電和太陽熱發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)由太陽能電池板和集熱器組合陣列、蓄能裝置、低溫渦輪發(fā)電機(jī)、蓄電池、控制器、逆變器以及負(fù)載組成。同時(shí)吸熱管將吸收太陽熱能,將產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)傳輸設(shè)備送到蓄能裝置儲(chǔ)存起來。閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式( 垂直埋管或水平埋管)，地表水安置換熱器方式。地源 熱 泵 通 常 是 指 能 轉(zhuǎn) 移 地 下 土 壤 中 熱 量 或 者 冷 量 到 所 需 要 的 地 方 。在制冷劑的循環(huán)回路中，壓縮 機(jī)吸入溫度較高的低壓制冷劑蒸汽，將其壓縮成為高溫高壓的氣體，再將這些高溫高壓氣體送入冷凝器中去進(jìn)行熱量交換。然后，制冷劑蒸汽再次被壓縮機(jī)吸入，開始下一個(gè)循環(huán)。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒—空氣熱交換器，以 137℃的冷風(fēng)的形式為房間供冷。工藝流程如圖 19 所示，圖 19 地源熱泵工作原理（制熱模式） 地源熱泵應(yīng)用方式地源熱泵從應(yīng)用的建筑物對(duì)象分可分為家用和商用兩大類，從輸送熱量方式分可分為集中系統(tǒng)、分散系 統(tǒng)和混合系統(tǒng)。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上，便于 計(jì)量，適用于目前的獨(dú)立熱計(jì)量要求。 熱泵控制系統(tǒng)分析及其設(shè)計(jì)方案 熱泵控制器硬件設(shè)計(jì)熱泵的主要控制點(diǎn)有：水泵、壓縮機(jī)、 風(fēng)機(jī)、除箱 電 磁閥等。它與普通SOC51 單片機(jī)指令兼容，并提供了低系 統(tǒng)成本、低功耗及少數(shù)的IC 引腳。其中主系統(tǒng)由溫度采集模塊、開關(guān)量采集模塊、開關(guān)量控制模 塊、串口通信模塊組成。熱 敏 電 阻 式 溫 控 器 有 熱 敏 電 阻 R1與 RR322與 RP組 成 平 衡 橋 。根據(jù)實(shí)際情況，在 設(shè)計(jì)中選用6A 250V AC 型繼電器實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)強(qiáng)電的控制。c. 20mA 電流環(huán)串口通信模塊控制器主從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信號(hào)交換比較頻繁，由于熱水器的工作環(huán)境比較惡劣，通信線路中產(chǎn)生的電 、磁干 擾及線路本身的分布 電容對(duì)電壓信號(hào)影響較大。 圖22為20mA 電流環(huán)接口發(fā)送端和接收端原理圖。同時(shí)，須對(duì)I / O 口進(jìn)行配置，將用于A / D 轉(zhuǎn)換的四個(gè)端口設(shè)置成模擬輸入方式。數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)統(tǒng)一用ASCH 格式在兩個(gè)單片機(jī)系 統(tǒng)中進(jìn)行傳輸，其通 訊 程序與典型的RS232 通訊程序兼容。程序ADStart 使用累加器中提供的A / D 通道啟動(dòng)A / D 轉(zhuǎn)換。在不需使用空調(diào)的春秋季節(jié)則可以作為熱泵熱水器使用。產(chǎn)生的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮 后以高溫高壓排除。蒸汽壓縮式制冷機(jī)中，用壓縮機(jī)抽出低壓氣并將其提高壓力后排出。熱交換設(shè)備:制冷系統(tǒng)的熱交換設(shè)備主要是冷凝器和蒸 發(fā)器，它們是制冷劑與外部熱源介質(zhì)之間發(fā)生熱交換的設(shè)備。制冷劑在蒸 發(fā)器中蒸發(fā)，吸收低溫源介質(zhì)( 水或空氣 )的熱量，達(dá)到制冷的目的。如圖28所示，27圖28 蒸氣式壓縮式制熱示意圖水源熱泵中央空調(diào)機(jī)組在制熱時(shí),井水為機(jī)組的吸熱源,制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸取井水的熱量蒸發(fā),井水回灌井內(nèi)。注:制冷工況以井水或其他水源為排熱源,冷水溫度 為7 ℃,井水溫度為15℃性能參數(shù)為1。（3）一 機(jī) 多 用 源 熱 泵 系 統(tǒng) 可 供 暖 、制 冷 ，還 可 供 生 活 熱 水 ，一 機(jī) 多 用 ，一 套系 統(tǒng) 可 以 替 換 原 來 的 鍋 爐 加 空 調(diào) 的 兩 套 裝 置 或 系 統(tǒng) 。 （6）節(jié) 省 空 間 有 冷 卻 塔 、鍋 爐 房 和 其 它 設(shè) 備 ，省 去 了 鍋 爐 房 ，冷 卻 塔 占 用 的寶 貴 面 積 ，產(chǎn) 生 附 加 經(jīng) 濟(jì) 效 益 ，并 改 善 了 環(huán) 境 外 部 形 象 。 （10）舒適 因?yàn)榈卦礋岜脵C(jī)組供冷暖時(shí)都是通過冷熱水經(jīng)風(fēng)機(jī)旁管（或地板管、墻埋管）交換完成的，所產(chǎn)生的冷氣和暖氣（或輻射熱）比常規(guī)空調(diào)的要更柔和的多，熱不易感冒。地溫中央空 調(diào)未端和 傳統(tǒng)的中央空調(diào)未端沒有什么區(qū)別，主要不同就在于機(jī)房和水井。 管路的清洗為了有利與清洗管路中的雜質(zhì),設(shè)計(jì)中使井水回水管和排污管連通，主機(jī)進(jìn)出水管加旁通管，這樣可以 徹底清除管路中的雜質(zhì)。③旋流除砂器中流出的水不易及時(shí)排走，在機(jī)房中漫延。旋流除砂器在地溫空調(diào)中是一個(gè)很重要的設(shè)備，正規(guī)廠家的產(chǎn)品在選材、尺寸設(shè)計(jì)上都是很嚴(yán)格的。系統(tǒng)防垢水質(zhì)問題導(dǎo)致水垢銹垢產(chǎn)生，引起地源熱泵機(jī)發(fā)生一系列故障發(fā)生：1）水吸熱量下降。3）管道內(nèi)徑變細(xì)。根據(jù)水質(zhì)不同，每罐 納米晶體的使用壽命 為一年半左右，可定期為設(shè)備添料，達(dá)到良好的使用效果。由此，又對(duì)機(jī)組系統(tǒng)的制冷劑管道進(jìn)行了二次保溫，依舊選用了橡塑海綿絕熱保溫管，管徑為 72mm，厚度為 20mm 進(jìn)行保溫。這一市 場(chǎng)的空缺將由燃油、燃?xì)怆娏Α?熱泵供能技術(shù)取代。帶有節(jié)能性質(zhì)的地溫空調(diào)正在代替普通空調(diào)，因此具有相當(dāng)可觀的潛力和應(yīng)用前景，并將成為 21 世紀(jì)我國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì) 。能源形勢(shì)已 經(jīng)很嚴(yán)峻了。地源熱泵系統(tǒng)作為一項(xiàng)新技術(shù)，目前已取得很大的發(fā)展，我國(guó)國(guó)土遼闊，近地表低溫地?zé)豳Y源豐富，加之人口眾多，采暖和制冷工 業(yè)的基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，將來需求量無可比擬而被國(guó)外學(xué)者認(rèn)為是世界上直接利用地?zé)釢摿ψ畲蟮膰?guó)家。 把地源熱泵 技術(shù)與太陽能發(fā)電技術(shù)聯(lián)合在空調(diào)行業(yè)運(yùn)用,占有雙重優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在設(shè)計(jì)中又解決了近幾年來地溫空調(diào)用戶普遍反映的回灌井的回灌效果不好，回灌水從井中溢出；水源熱泵機(jī)組中積砂，影響水源熱泵機(jī)組的制冷制熱效果等問題，相信在未來幾年內(nèi),太陽能冷暖空調(diào)將很快得到用戶認(rèn)可,得以推廣使用。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)作過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù), 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2022[3]郁永章主編。制冷與低溫原理，北京機(jī)械工 業(yè)出版社，2022[7]盧軍,高殿策。地源熱泵在中國(guó), 現(xiàn)代空調(diào), 2022[11]蔣能照，姚國(guó)琦，周啟瑾等。低溫地?zé)徇\(yùn)用熱泵供熱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性太陽能學(xué)報(bào)，[15][ Ｍ]北京 :中國(guó)計(jì)劃出版社,199335附件 設(shè)計(jì)總圖36 備注:上述設(shè)計(jì)總圖中,當(dāng)控制閥門 7 閉合時(shí),制閥門 8 閉合時(shí),為其冬季供暖過程.