基于云計(jì)算的太陽(yáng)能發(fā)電站模型——2019神燈獎(jiǎng)申報(bào)設(shè)計(jì)類

項(xiàng)目名稱：

基于云計(jì)算的太陽(yáng)能發(fā)電站模型

Solar Power Station Model Based on Cloud Computing

申報(bào)單位（或個(gè)人）:

大連工業(yè)大學(xué)-鄒家寶

綜合介紹或申報(bào)理由：

基于云計(jì)算的太陽(yáng)能發(fā)電燈。云計(jì)算指的是運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)行光照度計(jì)算控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；太陽(yáng)能發(fā)電站模型指的是外形為太陽(yáng)能發(fā)電站的設(shè)計(jì)，仿照國(guó)內(nèi)外大型發(fā)電站布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了一定的完善。 斑斕的燈光不單單是視覺(jué)的盛宴，更是科技與創(chuàng)意的融合。秉持這種理念，我們將生態(tài)建筑思想融入作品中。該作品在兼具藝術(shù)美的的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地添加了科技元素，即太陽(yáng)能自動(dòng)尋光系統(tǒng)。通過(guò)照度傳感器將數(shù)據(jù)傳入云端進(jìn)行可視化處理，計(jì)算出最大光點(diǎn)，由單片機(jī)控制多個(gè)電機(jī)使太陽(yáng)能板進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)向。儲(chǔ)存的光能轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)ED的光能，將一棟棟模型建筑點(diǎn)亮，如此，燈光自身絢麗的色彩與精心設(shè)計(jì)的模型環(huán)境交相輝映，使燈光、自然、科技完美融合。 本作品利用了嵌入式技術(shù)，結(jié)合云端強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠有效的增加太陽(yáng)能的利用率，大大提高了發(fā)電站的產(chǎn)能。采用的芯片為GY-30，具有強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)力，可以在復(fù)雜環(huán)境下保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。利用太陽(yáng)能發(fā)電為燈具提供電力，設(shè)計(jì)出一款人性化的新型太陽(yáng)能發(fā)電燈

主要技術(shù)參數(shù)：

燈光作品主體分為兩個(gè)部分，底座由長(zhǎng)806mm、寬606mm、高70mm的黑色亞克力板組成矩形空間用以放置電路結(jié)構(gòu)。上部由長(zhǎng)寬高均為250mm的白色透明亞克力板組成，內(nèi)部擺放精心設(shè)計(jì)的模型建筑、溪湖花卉、樹(shù)木人群等。 燈光部分大致由40個(gè)LED燈珠組成，每一個(gè)均為RGB標(biāo)準(zhǔn)光源，工作電壓5V，功率0.3W，燈珠嵌入到模型建筑里，進(jìn)行泛光處理，均勻柔和。 

1、太陽(yáng)能資源指標(biāo)：

   （1）、平均風(fēng)速: 3-6 m/s 

   （2）、平均氣溫: 10℃ 

   （3）、相對(duì)濕度：64％—70％ 

   （4）、水平面總輻射量: 5128505.651 KJ/㎡ 

   （5）、傾斜面總輻射量: 3589953.956 KJ/㎡ 

   （6）、日照時(shí)數(shù): 2511 h

2、電量指標(biāo) 

   （1）、發(fā)電量：16 W 

   （2）、上網(wǎng)電量: 12 V 

   （3）、購(gòu)網(wǎng)電量: 10 V 

   （4）、等效利用小時(shí)數(shù):9 h 

3、能耗指標(biāo) 

   （1）、廠用電量:14 W 

   （2）、綜合廠用電量:15.5 W 

   （3）、廠用電率:87.5％ 

   （4）、綜合廠用電率：96.875％ 

   （5）、廠損率：3.125％ 

   （6）、逆變器損耗: 1.9％ 

   （7）、集電線路及箱變損耗: 1.1％ 

   （8）、升壓站損耗: 0.7％ 

 4、設(shè)備運(yùn)行水平標(biāo)準(zhǔn) 

    （1）、光伏電站整體效率: 77.2％ 

    （2）、最大出力：12 W 

    （3）、逆變站轉(zhuǎn)換效率: 95％ 

    （4）、光伏方陣效率: 80％ 

 5、設(shè)備可靠性指標(biāo) 

    （1）、發(fā)電時(shí)長(zhǎng)：16 h 

    （2）、停機(jī)時(shí)長(zhǎng)：8 h 

    （3）、中斷時(shí)長(zhǎng)：1 h

與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品或同類技術(shù)的比較情況：

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)研究到現(xiàn)在已經(jīng)有無(wú)數(shù)前輩進(jìn)行過(guò)各種深入的研究，所運(yùn)用的技術(shù)從建模、仿真到算法研究等等不一而足。其中包括局部遮擋環(huán)境下光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤、光伏陣列實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)與故障定位系統(tǒng)等等等。但是這些研究?jī)H停留在學(xué)術(shù)理論方面，且僅是某個(gè)方面的深入研究，并沒(méi)有整體的聯(lián)動(dòng)研究實(shí)驗(yàn)以及實(shí)物的出現(xiàn)，而已建成或正在建設(shè)中的大型發(fā)電站項(xiàng)目中，光伏發(fā)電陣列均為同一角度靜態(tài)放置，造成了光能的浪費(fèi)，并沒(méi)有達(dá)到光能利用最大化。而本項(xiàng)目是仿照工業(yè)太陽(yáng)能發(fā)電站等比縮小，具有工業(yè)發(fā)電站所具備的所有功能，是一個(gè)完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)。且光能追蹤系統(tǒng)的完成，象征著在光伏發(fā)電陣列能隨著太陽(yáng)高度角的變化而調(diào)整太陽(yáng)能板的朝向，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能利用最大化。

商業(yè)評(píng)價(jià)分析：

我國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了十二五期間的沉淀蓄勢(shì)后，已基本完成了產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和技術(shù)的積累，部分企業(yè)也掌握了一定的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。2015年是十二五的最后一年，雖然我們已無(wú)法完成原定的1GW裝機(jī)目標(biāo)，但伴隨政府層面對(duì)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的愈加重視，實(shí)質(zhì)性支持政策的下發(fā)，依托現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，我國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)也必會(huì)在十三五期間迎來(lái)爆發(fā)。無(wú)疑，利用太陽(yáng)能發(fā)電的光伏發(fā)電技術(shù)前景廣闊。太陽(yáng)能資源近乎無(wú)限，光伏發(fā)電也不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，是滿足未來(lái)社會(huì)需求的理想能源。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的深入發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率的逐步提高，系統(tǒng)成本的日趨合理，以及相關(guān)的分布式發(fā)電技術(shù)、智能電網(wǎng)等的完善，光伏發(fā)電這種綠色能源將成為未來(lái)社會(huì)的重要能源。 我們所制作的太陽(yáng)能發(fā)電站模型，在查閱了大量資料之后按照工業(yè)太陽(yáng)能發(fā)電站模型配置，且我們認(rèn)為如今大規(guī)模推廣的太陽(yáng)能發(fā)電站中太陽(yáng)能板不能根據(jù)太陽(yáng)的位置調(diào)整仰角，太陽(yáng)能利用率不高。所以我們對(duì)太陽(yáng)能板進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)以及照度檢測(cè)模塊，使在一天24小時(shí)內(nèi)，太陽(yáng)能板能根據(jù)太陽(yáng)所在的位置，自行調(diào)整仰角。還結(jié)合了計(jì)算機(jī)繪圖，畫出了一天中照度動(dòng)態(tài)刷新圖。并且考慮到工業(yè)園區(qū)，工人生活不便的問(wèn)題，改善了員工的住宿及基本生活環(huán)境，基本完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

技術(shù)及工藝創(chuàng)新要點(diǎn)：

基于云計(jì)算的太陽(yáng)能發(fā)電站模型，在查閱了大量資料之后仿照工業(yè)太陽(yáng)能發(fā)電站按等比縮小制作，擁有現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電站全部功能。且我們認(rèn)為如今大規(guī)模推廣的太陽(yáng)能發(fā)電站中，太陽(yáng)能板不能根據(jù)太陽(yáng)的位置調(diào)整仰角，太陽(yáng)能利用率不高。所以我們對(duì)太陽(yáng)能板進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)以及照度檢測(cè)模塊，能24小時(shí)不間斷的進(jìn)行自動(dòng)照度檢測(cè)，并控制太陽(yáng)能板根據(jù)太陽(yáng)所在的位置，自行調(diào)整仰角。還結(jié)合了數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，畫出了24小時(shí)內(nèi)照度動(dòng)態(tài)刷新圖。實(shí)現(xiàn)了無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，減少了人工成本，數(shù)據(jù)清晰，工作狀態(tài)一目了然。并且考慮到工業(yè)園區(qū)，工人生活不便、工作環(huán)境艱苦等問(wèn)題，改善了員工的住宿及基本生活環(huán)境，基本完善了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

申報(bào)單位（或個(gè)人）介紹：

大連工業(yè)大學(xué)始建于1958年，于1993年開(kāi)設(shè)電光源及照明工程專業(yè)，是東北地區(qū)唯一開(kāi)設(shè)照明工程本科培養(yǎng)的高校。 大連工業(yè)大學(xué)光子學(xué)研究所于2007年開(kāi)始籌建，2008年9月正式成立?，F(xiàn)有成員16人，并有15名中外知名專家擔(dān)任客座教授和學(xué)術(shù)顧問(wèn)。擁有面積1500平方米的多個(gè)高水平專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，設(shè)備總值1300萬(wàn)元。承擔(dān)國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃及國(guó)家自然科學(xué)基金等多項(xiàng)國(guó)家、省市各級(jí)科研課題產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目，擁有幾十項(xiàng)專利，是學(xué)校人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新和社會(huì)服務(wù)的重要平臺(tái)。

相關(guān)產(chǎn)品圖片：