数事共率与表用
学术论坛
中西部地区小型定时太阳能水泵的设计及应用
范喆1朱建辉1黄燕2
(1.淮海工学院理学院江苏连云港222005；
2.上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室200083)
摘要：主要设计了一种基于单片机端程的定时控制太阳能水系装置，利用其实现了太附能装置定时自身清洗的功能，在阳光充足、干煤少雨的广大中西部地区可有效提高太阳能的炼合利用率。
关键调：定时光伏效应太阳能水累
中图分类号：TH318 1、背景
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2012)09-0227-02
百万屋顶计划，其他国家也都有相应的太阳能利用计划。我国中西
早在1839年，法国科学家贝克雷尔就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差，这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称"光伏效应"。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单品硅太阳电池，诞生了将太阻光能转换为电能的实用光伏发电技术叫20世纪以来，世界范围的污染问题日益严重，传统的能源随着开采越来越少，这个时候，由于新能源(可再生能源)具有清洁无污染和取之不尽、用之不竭的特点，许多国家都将目光投向这种新能源形式。要实现能源的可持续利用，发展新能源、提高能源利用效率、减少对传统能源的依赖是人类发展
的必然选择
丰富的太阳能是重要的能源，是无污染、价、人类能
够自由利用的能源。太阻能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012于瓦小时，相当于世界上能耗的40倍3
由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范图目益广阔、市场规模也逐步扩大，20世纪90 年代光伏发电快速发展。到2008年全球太阳能安装总量已累计达 15GW。美国为最早制定光伏发电发展规划的国家，1997年又提出
图1电路图
表1
温度
组别干净管灰尘管
时
11;20 22.7 22.6
部广大地区，阻光资源丰高，可建设多个太阻能发电站，但是充分利用当地太阳能资源的同时也面临着一个问题，由于当地频繁的风沙天气使长期暴露在外的太阻能电池板、集热管表面积聚了厚厚的灰尘，这不仅仅降低了太阳能的利用率，也对装置本身的寿命带来威胁。于是我们想能否设计一套清洗装置，用本身光伏发电提供的电力驱动其工作，通过电路控制部分使其自动的对光伏板，集热管进行清洗，并将污水实现再循环利用，以此来解决上述出现的问题。
主要研究思路
2
本课题组考虑到光伏电池有着广泛的应用，并且主要暴露于尘埃中，而尘埃会破坏地球上的太阳能设备，例如，阿联酉的一个大型 10兆瓦太阳能发电厂就因为沙尘暴而使电力生产减少了40%，而清洗电池板会花费大量时间，需要昂贵的自动设备，并且消耗大量水。因此，课题组提出了设计一套装置利用光伏发电本身带动一微型水泵，进行光伏板及太阳能热水管等设备的定时清洗装置。
本设计主要目的是解决在系统运行过程中定时控制的问题以及水循环再利用的管路问题。思路如下：
(1)定时控制部分：
作为整套设备的关键，定时系统可以采用模拟线路或者单片机控制两种方法，根据实际情况，本课题组设计了一套单片机控制系统，专门根据不同地域不同需求设计了三套定时工作模式。
工作模式1：一天清洗一次，每次五分钟；工作模式2：三天清洗一次，每次十分钟；工作模式3：一周清洗一次，每次十五分钟，
(2)水循环系统：由10mm橡胶水管，阀门两个，太阳能集热管两根，软垫，水箱，自制喷头两个，12V，25W的微型水泵一个组成，等待时间到后，单片机给P1.7端口置高电平，使继电器闭合，电流导通，从面使水泵正常工作。水泵从水箱抽水，通过两个阀门的开合可分别对集热管和电池板冲洗，污水再顺着引流装置回到水箱中继续循环利用。工作时间到，单片机P1.7口置低电平，继电器断开，水泵停止工作，进人下一个等待时间。
某日清洗太阳能集热管的数据：（温度单位：摄氏度）
12:00 39.2 30.1
12:40 47.6 39.2
13:20 60.3 48.9
14:00 71.4 57.5
14:40 82.3 69.2
15:20 94.5 79.1
基金项目：国家自然科学基金(61006091)National Natural Science
: Foundation of China (Grant No. 61006091)
16:00 97.9 86.4
16:40 98.3 89.2