光电一体化技术范文

导语：如何才能写好一篇光电一体化技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0150-02

一、前景广阔，引领方向

1.1 高速铁路在当代中国社会的快速发展

铁路是人类发明的首项公共交通工具，在十九世纪初期在英国出现。在20世纪初前期，当时火车“最高速率”超过时速200公里者寥寥无几。直到1964年日本的东京-名古屋-京都-大阪的东海道新干线，营运速度每小时271公里，营运最高时速300公里。

从90年代开始，亚洲（韩国、中国台湾、中国）、北美洲（美国）、澳洲（澳大利亚）世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在：一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持，一般都有了全国性的整体修建规划，并按照规划逐步实施；二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益，得到了更广层面的共识，特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著，以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等等。

中国是最大的发展中国家，重点发展高铁建设已经成为既定的事实，可以直接拉动内需，促进就业，同城效应促进产业转移和服务业发展，缓解铁路压力，便利人民出行，以电力机车取代汽车和飞机，降低交通能耗，减少中国对石油的需求，缓解能源危机。中国投入运营的高速铁路营运里程达到8358千米，居世界第一位。到2012年低，高铁建成通车合计13000千米以上。中国已经成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家，拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网.

中国《十二五”综合交通运输体系发展规划》提出，到2015年中国快速铁路营业里程达4.5万公里，五年增长率达438.4%。由此可见未来五年铁路建设仍将是中国交通运输体系建设的重头戏。根据《规划》，“十二五”中国铁道建设要完成贯通北京至哈尔滨（大连）、北京至上海、上海至深圳、北京至深圳、青岛至太原、徐州至兰州、上海至成都、上海至昆明等“四纵四横”客运专线。在未来30年，将形成五纵六横七连线格局，同时，随着高铁建设的全面启动，高铁土建工程及高铁设备需求将大规模增长，高铁行业整个产业链将受益无穷，前景广阔。

1.2 风电、光电，国家大力发展的新能源

随着人类社会的逐渐发展，人类对于大自然环境的破坏也愈加剧烈，化石燃料的燃烧，严重污染空气，加大温室效应。而中国对煤炭的严重依赖，使中国在应对气候变化和保护环境方面面对巨大压力。国家能源局表示，中国应尽量通过鼓励使用清洁燃料而调整这种依赖性。国家能源局于2011年3月6日表示，中国计划到2015年使非化石燃料占一次能源总使用量比例提高到11.4%。《中国的能源政策（2012）》白皮书，明确提出，大力发展新能源和可再生能源，是推进能源多元清洁发展、培育战略性新兴产业的重要战略举措，也是保护生态环境、应对气候变化、实现可持续发展的迫切需要。中国坚定不移地大力发展新能源和可再生能源，到“十二五”末，非化石能源消费占一次能源消费比重将达到11.4%，非化石能源发电装机比重达到30%。国务院《能源发展战略行动计划（2014――2020年）》，更明确规定大力发展风电，加快发展太阳能发电。新能源迎来前所未有的发展机遇，前景广阔。

二、条件适宜，技术设备成熟

2.1 高铁线路适宜发展风光电

风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射引起的。太阳光照射到地球表面，使地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。风能是地球表面大量空气流动所产生的动能，是永久性能源，可再生能源，它不污染环境，被称为清洁能源。高铁都建在高架桥上，周围环境空旷，蕴育着取之不尽的风能，而且高铁行驶中对周围环境产生平均25m/s的风速，远远超过当今风力发电机启动风速，特别适合风力发电机的设置。

太阳能是大自然赋予人类的取之不尽、用之不竭的恒久能源。伴随高铁在全国各地的发展，由于我国大多地区处在亚热带、温带地区，年日照时间长，太阳光资源丰富，也特别适合太阳能发电。

2.2 我国风光电技术、设备成熟完备

我国利用风力发电起步较晚，风力发电是20世纪80年代才迅速发展起来的，发展初期研制的风机主要为1kW、10kW、55kW、220kW等多种小型风电机组，后期开始研制开发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛推广应用，目前有的风机已远销海外。

目前，我国小型风力发电机组技术已相当成熟，建设速度也较快，特别是5kW以下风力发电机组的制造技术成熟，已大量使用，并达到批量生产的要求。100、200、300、500W及1kW、2kW、5kW的小型风力发电机，年生产能力可达到5万台以上。我国大型风电机组的开发研制工作也正在加快。我国大型风电机组基本上依赖进口，通过多年来的开发研制，如今，大型风电机组的主要部件已基本实现国产化，其成本比进口机组低20%～30%，国产化是我国大型风电机组发展的必然趋势。我国的大型风电机组从建设之初的山东荣成第一个风力发电场开始，到后来的广东南澳4台250kW机组、辽宁营口安装660kW风电机组、黑龙江富锦单机960kW机组，再到即将在山西、山东、江苏等地安装的大型机组，我国已建成一大批大型风力发电场，使我国风力发电迈上了一个新台阶。

太阳能光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定，寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。

三.风光电发电技术系统性研究

3.1.风力发电机的选取研究

当列车高速运行时，外部流场雷诺数Re>106，流场处于紊流状态。列车速度范围是200～350km/h，列车周围诱导气流的速度小于0.3倍当地音速，即平均风速为25m/s。由贝兹理论知，自由流场中理想风力机的理论输出功率的计算公式为

扫风面积S=πd2/4=π×5.52÷4=23.7m2

取空气密度ρ=1.225kg/m3，

风力机输出功率P=0.296×1.225×23.7×253=134409.722W=134kW

因而，需选用功率范围包括134KW的水平轴或垂直轴风力发电机，扇叶大小5.5米，正常风速允许范围为20m/s～40m/s。

3.2 太阳能光伏发电系统

如前文所述，我国太阳能产业发展迅速，太阳能光伏发电技术日趋成熟，太阳能光伏产品已经广泛应用到城乡公共及家庭照明、汽车工业等。本研究建议采用著名企业的产品。根据线路空间，选用电池组件。

3.3 风光电一体化设计方案

该方案充分依靠高铁运行产生的巨大风能，利用中型风力发电机组发电，同时布局分散式小型并网太阳能光伏发电系统的风光电一体化整体方案。

风电系统采用技术成熟并普遍应用的中型风力发电机组，建议采用100KW以上的风电机；光电采用分散式小型并网太阳能发电系统，采用3-4个电池组件。线路布线采用光电、风电两条线先分后合形式。光电汇入逆变器，再与风电线路相连，共同接入控制器即变压器，汇入线路电网。如下图。

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关键词：PLC 光机电一体化 物料输送结构

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0009-01

光机电一体化实训平台是根据自动化工业生产现场而设计的集存储、加工、装配与输送等结构为一体的实训教学模块，该实训平台模拟真实的工业现场，采用西门子PLC控制，通过设定变频器与伺服驱动器动作参数，进行自动化操作，最终实现了工业现场的仿真教学。学生通过实训，能够了解工业现场的自动化控制，同时，在无法到达工业现场或大大降低实训成本的情况下，锻炼学生的动手能力、编程思想以及控制理念。

1 物料输送结构的组成

物料抓取输送结构主要由抓取机械手装置、输送单元、机械手升降装置、PLC控制模块和接线端口以及按钮指示灯等部件组成。其中输送单元结构如图1所示、抓取机械手装置如图2所示。其功能为：驱动机械手装置准确定位到相关单元的物料台上，在其对应的物料台上抓取工件，最后把工件输送到指定地方后放下。

2 物料输送结构的PLC控制

2.1 物料输送结构控制要求

物料输送结构单站运行的目标是测试设备输送工件的功能。要求另外几个工作单元先正常工作。而且在物料推出装置的物料台上放好了工件。具体控制要求如下：

抓取机械手从物料推出装置物料台抓取工件。抓取动作完成后，步进电机驱动抓取机械手向物料加工单元移动，移动速度大于等于3m/s；机械手移动到物料加工站料台的正前方后，把工件放到加工站物料台上。动作完成1秒后，抓取机械手装置执行抓取工件的操作。抓取的顺序与物料推出站抓取工件的顺序相同。抓取动作完成后，步进电机驱动机械手装置移动到物料装配单元料台的正前方。然后把工件放到物料装配单元的物料台上。放下工件动作完成 1 秒后，抓取机械手装置执行抓取物料装配站工件的操作。执行完动作1秒之后，再把工件移动到物料分拣单元。

2.2 PLC的输入输出点分配及系统接线

物料输送单元所需的输入和输出点较多。其中，输入信号主要包含按钮与指示灯模块中的开关与按钮等主令信号，检测气缸和物料的传感器信号等：输出信号包含输出到机械手装置中各电磁阀的控制信号和输出到伺服电机驱动器的脉冲和方向信号。基于需要输出驱动伺服和步进电机的高速脉冲，实训平台上的PLC采用晶体管输出型。因此选用西门子S7-200CPU226型PLC，共24点输入，16点输出。

2.3 物料输送结构PLC控制流程图

物料输送控制是按照一定动作流程实现的，因此在程序编写中采用顺序控制法来完成，其步进控制流程图如图3所示：

3 结语

光机电一体化实训平台物料输送结构采用的是模块化设计，无论是机械结构还是控制系统都具有良好的扩展性、高度的柔性和灵活性。该实训装置已成功地使用于本课程的实训教学中，具有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]何用辉.自动化生产线安装与调试[M].机械工业出版社，2015.

[2]徐沛.自动生产线应用技术[M].北京邮电大学出版社，2015.

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【关键词】太阳能；光电一体化；BIPV；应用；前景

一、前言

面对能源的日益紧张，以及人们对于舒适生活环境的要求，目前，光电建筑一体化的应用随着一些新兴材料的出现而进入人们的视野。就国外而言光电建筑一体化的实施相对较早。我国的光电建筑一体化起步较晚，但是，近几年发展较快，各个地方都有相应的设施。因此，光电建筑一体化在我国的应用现状及发展前景都是很好的，这对于缓解我国能源紧缺问题是有很大帮助的。

二、太阳能光电建筑一体化的兴起

太阳能的利用主要有两大重点方向，一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能(即通常所说的光伏发电)，其中重点是后者。

太阳能光伏发电系统可视为到现在为止世界上最美妙、最长寿和最可靠的发电技术。与太阳能热发电相比，它只涉及半导体器件，既无运动部件又无流动工质，因此避免了机械维修和工质腐蚀问题。另外它不产生任何污染。但是，光伏电池价格昂贵及系统效率低一直制约着光伏发电的发展。近年来，随着常规能源的成本上升和环境污染的日益严重，光伏组件制造工艺的提高，光伏组件的价格下降较快，且有继续下降的趋势。光伏发电又引起人们的高度重视，因此对于如何进一步提高系统效率及降低综合成本成为推进光伏发电系统应用的研究关键。

太阳能光伏一建筑一体化(BIPV)是应用太阳能发电的一种新概念:在建筑围护结构外表面上铺设光伏阵列提供电力。在欧洲、美国和日本等地，越来越多的BIPV示范系统和应用系统正呈现出强大的生命力。太阳能光伏一建筑一体化不仅开辟了一个新的光伏应用领域，而且意味着光伏发电进入城市，开始了大规模应用的新阶段。

三、光伏建筑一体化的概念及应用形式

太阳能光伏建筑一体化的概念最早是世界能源组织在1986年提出来的，即BIPV(Building Integrated Photovoltaic)。它有2种形式：一种是作为建筑物外部围护结构的一部分，与建筑物同时设计、同时施工、同时安装并与建筑形成完美结合的光伏发电系统，它既具有发电功能，又具有建筑构件和建筑材料功能；另一种则是以附着形式安装在现有建筑物上的光伏发电系统，它主要完成发电任务，与建筑物功能不发生冲突。为将两者区别开来，中国可再生能源学会光伏专委会建议，用BMPV(Building Mounted Photovohaic)代替原有的BIPV的广义含义，将第1种形式称为BIPV，第2种形式称为BAPV(Building Attached Photovoltaic)周。

四、光伏建筑一体化的优越性

不论从建筑、技术或经济角度出发，太阳能光伏一建筑一体化均有诸多优点:(1)可以有效利用围护结构表面(屋顶和墙面)，无需额外用地或加建其他设施，这对于土地昂贵的城市建筑尤为重要;(2)可原地发电、原地使用，可节省电站送电网的投资:(3)由于大尺度新型彩色光伏模块的诞生，不仅节约了昂贵的外装饰材料(玻璃幕墙等)，且使建筑外观更有魅力;(4)由于日照处在高压电网用电高峰期，BIPV系统除保证自身建筑内用电外，还可以向电网供电，从而舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益;(5)可确保自身建筑全部或大部分用电，这对于用电高峰期电力异常紧张的地区及无电地区极为重要;(6)由于光伏阵列安装在屋顶和墙面上，并直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，降低了空调负荷，并改善了室内环境;(7)避免了传统电力输送时的电力流失;(8)杜绝了由一般石化燃料发电所带来的严重空气污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要:(9)在建筑围护结构上安装光伏阵列，可推动大尺度PV组件的应用和批量生产，能进一步降低PV模块市场价格;(11)如把光伏电池阵列墙作为建筑物的玻璃幕墙，可减少建筑物的整体造价。当然，对光伏器件来说，同时还应具有建材所要求的绝热保温、电气绝缘、防水防潮且具有一定强度及刚度，若作为窗户材料，还要有一定的透明度。

五、光电建筑一体化的应用及实例

保定源盛融通发展有限公司投资6.5亿元承建的电谷大厦酒店及商务会方中心，是集商务、餐饮、娱乐、国际会议交流于一体的综合性的国际商务五星级酒店。本项目采用了太阳能光电技术和污水源热泵技术。

电谷大厦酒店及商务会议中心太阳能光伏发电系统采用了多种不同的结构方式，幕墙形式主要分为隐框光伏玻璃幕墙、点支式光伏玻璃幕墙和铝框干挂组件幕墙三种结构形式。年发电量为62千万时。太阳能与建筑的结合，建成一座具有现代特色的BIPV光伏建筑一体化节能型五星级酒店，该项目被评为河北省绿色十佳建筑。呼吸式的太阳能玻璃幕墙不但可以发电，而且南立面布局设计还体现了线路板的艺术概念，构成了一道亮丽的风景线。本项目充分利用了太阳能这一大自然中最清洁的能源，提供了一个成功的范例，符合国家环保新能源产业发展方向。太阳能光伏发电系统总装机容量800千瓦。

利用太阳能发电，每发一万度电就可以替代4吨标准煤，这样就避免了248（62万千瓦时×4吨/万千瓦时=248吨）吨标准煤的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘的排放。

太阳能光伏发电系统，考虑发电量年衰减0.7%，BIPV玻璃幕墙光伏系统寿命25年，光伏屋顶系统寿命25年，则有：

BIPV幕墙光伏系统25年发电=49.152万千瓦时/年×25年=1228.8万千瓦时

BIPV光伏屋顶系统25年发电量=12.7万千瓦时/年×25年=317.5万千瓦时

电谷酒店及商务会议中心800千瓦BIPV项目，系统生命期内可减少煤炭使用和有害气体排放治理费用总计=27.936万元/年×25年=698.4万元。

六、光电建筑一体化前景展望

BIPV光伏发电系统由于与建筑一体化，省去了地皮规划，地皮、地表整顿，基建等费用，且节省建筑装饰材料(玻璃幕墙)等。应该说，BIPV系统相比于普通光伏电站有较高的经济性，如与公共电网相连，则更有潜力。就目前的工艺水平、能源价格而言，光伏组件费用谈论经济上的合理性还显过早。但是如果兼顾常规能源所造成的严重污染以及它所带来的诸多社会效益，BIPV系统还是有强大生命力的。

光伏器件与建筑相结合，将原来互不相关的两个领域结合到一起，涉及面很广，并非是光伏设计及制造者单独所能完成，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等有关部门密切合作，共同努力，才能取得成功。就目前而言，尽管光伏器件与建筑相结合可降低一些应用成本，但与常规能源相比，费用仍然较高，这也是影响光伏应用的主要障碍。然而，我们必须注意到，仅做这样的直观对比并不恰当，因为一些“隐蔽”成本并未计入常规能源的成本，如治理常规能源所造成的污染等费用。随着常规能源的日益枯竭，人类对环境的日益重视以及光伏电池生产工艺的革新与革命，光伏组件成本的下降，可以预计，BIPV是未来光伏应用中最重要的领域之一，其前景十分广阔，有着巨大的市场潜力，在不久的将来，与光伏相结合的建筑物会如雨后春笋般出现在我们身边，同时光伏发电也必将在能源结构中占有相当重要的地位。

参考文献

[1] 李芳，沈辉，许家瑞，等．光伏建筑一体化的现状与发展[J].电源

技术，2007.

[2] 洪兴，韩俊，孙亮亮．香港太阳能光伏建筑一体化的研究与进展[J]．新材料产业，2008.

[3] 徐榘，李保峰．光伏建筑的整体造型和细部设计[J]．建筑学报，2010.

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关键词：COF；ELC；多芯封装；PSR；隔离恒流驱动；非隔离恒流驱动DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.6.002

LED照明产业发展红红火火，LED照明新技术层出不穷。但是LED照明灯具进入千家万户始终步履蹒跚，很难跨入老百姓家门这段距离最短的一步。究其原因就是LED照明灯具的价格居高不下，普通平民百姓还是买不起！如何解决这个囧境？需要我们LED照明科技工作者发挥创新智慧，寻找解决方案，造福全世界大众百姓。

2013年将是大众照明平价LED灯具竞相设计、生产、上市之年，大众照明平价LED灯具的性价比将决定新研发的平价LED灯具的生命力、竞争力和海量生产力。因此，设计性能适合而性价比有竞争力的平价LED灯方

案是关键。低成本解决目前现有的低压LED光源（LVLED），因低电压（VF）和大电流（IF）工作时的发烫瓶颈一直求而无解；但是创新的多芯封装HVLED，它的高电压（VF）、小电流（IF）工作条件缓解了LED光源的发热程度。LED驱动恒流电源芯片经过中外电源芯片集成电路设计者的努力，功能集成度高，应用电路简洁，性价比好的芯片层出不穷。近年导热塑料散热器、塑包铝散热器的出现解决了LED灯具狭小空间的隔离技术难题。因此，普惠老百姓买得起、用得好的大众照明平价LED灯具的海量生产、海量上市的美好时代已经十分临近了！

高压线性恒流电源方案中，由于没有变压器等磁性器件，没有电解电容器，因而可省却一般开关恒流电源成本的1/3，应用电路简洁，成本低廉；导热塑料散热器的引入又解决了隔离安全技术问题，因此，高压线性恒流源在一体化光电模块（或称一体化光电引擎）、平价LED灯具中的应用将迅速发展。典型的高压线性恒流驱动电源如图7所示。

高压线性恒流源是一种分段点亮LED的电源新技术，市电经过桥式整流产生脉动直流，脉动直流的包络线等同于交流电AC的正弦波，根据母线电压的正弦波变化自动切换LED灯串，随着母线电压的上升依次点亮三串LED灯珠。当母线电压上升，达到第一串LED导通电压时，MOS1打开，LED1灯串点亮；当母线电压继续上升，达到第一、二串LED导通电压之和时，MOS2自动打开，LED1和LED2灯串同时点亮；当母线电压继续升高到三串LED均可导通时，MOS3打开，LED1，LED2和LED3灯串几乎同时点亮。如果母线电压下降，则过程相反，分段导通状况如图7内附左下小图所示。

分段点亮非隔离线性恒流LED驱动电源最大的优点是体积小、成本低、高功率因数和长寿命，没有变压器和电感器，也没有电解电容器；PFC可达0.90～0.99。缺点是LED光效利用率还低了一点，一般为70%～90%；还有一定的使用局限性，即输入电压范围需要在20%的范围之内，输出LED灯珠电压也需要在10%的范围之内，否则效率会不理想。因此，在用高压线性恒流驱动芯片做LED照明驱动电源设计时，需要针对不同的AC电源使用电压、不同的LED灯具的功率和不同的线性驱动芯片做不同的应用电路方案设计。

一体化光电引擎成灯具厂新宠

由于有了HVLED，特别是多芯封装的HVLED，和应用简洁的高压线性恒流驱动芯片，设计在铝基板的同一面SMD LED灯珠和整流桥堆、电源驱动芯片的一体化光电模块成为一个创新产品（图8）。按照LED灯具功率设计的一体化光电模块实物（如图9）所示，将它与导热散热器紧密连接就成为各种球泡灯、筒灯、工矿灯内部的核心器件，它也可按照Zhang的标准设计制造成LED照明灯具中的一种标准化的通用部件。

平价LED灯具将成海量产品

大众LED照明灯具能被全世界老百姓用得起、用得好的一定是高品质、经济型平价LED灯具，因此平价LED灯具的性价比显得十分重要。大众LED照明灯具需要有高科技的技术、有精致成熟而简单的工艺、有低廉的成本才能成为普惠百姓的海量产品。LED照明灯具市场是一座金字塔，高端产品只能是其中很少的一部分，大众照明灯具是其下层的海量需求所在。

由于LED灯珠封装技术的创新，COF和多芯封装的HVLED成为平价LED灯具的首选光源；由于LED驱动电源芯片设计技术的创新，功能高度集成化，应用电路越来越简化，PSR隔离开关恒流源驱动芯片、高压线性恒流源芯片成为平价LED灯具的首选电源芯片。

以高电压（VF=35～140VDC）、小电流（20～60mA）多芯封装HVLED光源和高压线性恒流芯片为主的一体化光电模块（或称一体化光电引擎）、非隔离平价LED灯具整体方案如图1 1所示。5W的平价球泡灯，采用导热塑料或塑包铝的散热器解决了安全隔离技术，其BOM成本可以控制在人民币15元。宁波美亚光电多芯封装HVLED光源和技术先进的达鑫电子、美芯晟的三段点亮高压线性驱动芯片成为这个方案的核心器件。

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关键词：传感器 机电一体化系统 发展趋势

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（a）-0048-01

传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。因此传感器是一种获得信息的手段，主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着现代技术的不断发展，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为机电一体化系统中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。

1 传感器在机电一体化系统中的地位

一个典型的机电一体化系统一般由机械本体部分、传感检测部分、控制与信息处理部分、驱动部分、执行部分和接口等部分组成。传感检测部分作为机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，在机电一体化系统中处于核心地位，其功能是对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变换成系统可识别的电信号，传递给信息处理单元。如果把机电一体化系统中的机械系统看做是人的手足，信息处理系统看做是人的大脑，则检测系统好比是人的“感觉器官”。传感检测技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能。其水平越高，系统的自动化程序就越高。

2 传感器在机电一体化系统中的应用

传感器技术的发展关系到机电一体化系统（或产品）的发展。一个新型核能发电厂就需要数台计算机来快速地测量锅炉、汽轮机、发电机上许多重要部位的温度、压力、流量、转速、振动、位移、应力、燃烧状况等热工、机械参数，还必须测量发电机的电压、电流、功率、功率因数以及各种辅机的运行状态。然后进行综合处理，将被监测的重要参数进行模拟或数字显示，自动调整运行工况，对某些超限参数进行声光报警或采取相应的处理措施。在上述这个系统中，需要数百个不同的传感器将各种不同的机械、热工量转换成相应的电量，供计算机采样。

2.1 传感器在数控机床中的应用

数控机床是典型的机电一体化产品，它是机、电、液、气和光等多学科的综合性组合。技术范围覆盖了机械制造、自动控制、伺服驱动、传感器及信息处理等领域。传感器在数控机床中占据重要的地位，它监视和测量着数控机床的每一步工作过程。数控机床很重要的一个指标就是进给运动的位置定位误差和重复定位误差，要提高位置控制精度就必须采用高精度的位置检测装置。数控机床中的角编码器多采用光电编码器，一般位置测量选用增量式，重要的测量选用绝对式。光电编码器作为数控机床的位置检测装置，它的分辨力决定了工作台实际位移值的精度，从而影响到数控机床位置控制的精度。同时，与伺服电动机同轴联接的光电编码器一方面用于测量丝杠的角位移；另一方面也可用于数字测速，产生速度反馈信号。另外，数控机床中，应用多种温度传感器监测一些轴温、压力油温、油温、冷却空气温度、各个电动机绕组温度等。数控机床加工前，自动将毛坯送到主轴卡盘中并夹紧，夹紧力由压力传感器检测，当夹紧力小于设定值时，将导致工件松动，这时控制系统将发出报警信号，停止走刀。在、液压、气动等系统中，均安装有压力传感器、液位传感器、流量传感器，对这些辅助系统随时进行监控，保证数控机床的正常运行。

2.2 传感器在汽车中的应用

汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。由于发动机工作在高温、振动（加速度30 g）、冲击（加速度50 g）、潮湿以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。

2.3 传感器在变量喷药系统中的应用

在农业方面，近年来发达国家（如美国、英国）都投入大量资金进行现代农业技术的开发，先后开发出精确变量播种机、精确变量施肥机以及精确变量喷药机等。它们都是与机器人极为相似的自动化系统，是高新技术在农业中的应用。视觉传感变量喷药系统，是以较少药剂而有效控制杂草、提高产量、降低成本的一种自动化药物喷撤机械。近年来，随着杂草识别的视觉感知技术与变量喷药控制等技术的成熟，这种视觉传感式变量喷药机械也趋于成熟。

3 传感器技术的发展趋势

检测技术虽然已经得到广泛的应用，但是随着现代科学技术的发展，对它提出了愈来愈高的要求，因此得到了迅速的发展。当前除了不断提高性能、可靠性外，总的趋向是小型化、智能化、图像化、无接触化、多功能化。随着机电一体化技术的发展，传感器技术发展也日趋成熟，传感器技术作为机电一体化系统的核心技术，它的快速发展也必将促进机电一体化的发展。

参考文献

[1]李成华，杨世风，袁洪印.机电一体化技术[M].北京：中国农业大学出版社，2001.

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关键词：光伏建筑一体化，新能源，光伏屋顶，光伏幕墙；应用

1. 引言

一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用都是企业梦寐以来的追求。太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康环境，不仅让人们生活得更自然更环保，而且能节能、能减污，对实现社会可持续发展具有重大意义。

太阳能光伏建筑一体化，提出了“建筑物产生能源”的新概念。它是应用太阳能发电的一种新概念，是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。

2. 光伏建筑一体化（BIPV）的定义

光伏建筑一体化即BIPV（Building Integrated PV，PV即Photovoltaic）。光伏建筑一体化（BIPV）技术是将太阳能发电（光伏）产品集成到建筑上的技术。其不但具有护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。光伏与建筑一体化（简称BIPV）是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是利用太阳能可再生能源的建筑。

太阳能光伏建筑一体化≠太阳能光伏+建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的“相加”，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用、同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。

3 光伏建筑一体化的型式和特点

3.1 光伏建筑一体化一般分为独立安装型和建材安装型两种类型。

独立安装型，是指普通太阳电池板施工时通过特殊的装配件把太阳电池板同周围建筑结构体相连。其优点是普通太阳电池板可以在普通流水线上大批量生产，成本低，价格便宜，既能安装在建筑结构体上，又能单独安装，其缺点是无法直接代替建筑材料使用，PV板与建材重叠使用造成浪费，施工成本高。这种独立安装型一体化方式在设计时也并非是与建筑的简单“叠加”，而是将其作为建筑的一种独立的设计元索加以整合，创造出独特的造型效果。

建材安装型，则是在生产时把太阳电池芯片直接封装在特殊建材内，或做成独立建材的形式，如屋面瓦单元、幕墙单元、外墙单元等，外表面设计有防雨结构，施工时按模块方式拼装，集发电功能与建材功能于体，施工成本低。相比较而言，建材安装型的技术要求相对更高，因为它不仅用来发电，而且承担建材所需要的防水、保温、强度等要求。但是由于必须适应不同的建筑尺寸，很难在同一条流水线上大规模生产，有时甚至需要投入大量的人力进行手工操作生产，对于劳动力价格较低的我国而言，这种太阳电池组件更有利于国际竞争。

3.2 建材安装型又分为三种方式，屋顶一体化、墙面一体化、建筑构件一体化。

屋顶一体化方式，是指将PV板做成屋面板或瓦的形式覆盖平屋顶或坡屋顶整个屋面，也可以覆盖部分屋面，后者与建筑的整接具有更高的灵活性。这对于在旧房改造中使用PV板提供了可能。PV板与屋顶整合一体化一是可以最大限度的接受太阳光的照射，二是可以兼做屋顶的遮阳板或者做成通风隔热屋面，减少屋顶夏天的热负荷。PV板与屋顶的构造做法有两种方式，一种是兼为屋顶防水构造层次的部分，这时必须要求PV系统具有良好的防水性能，另外一种是单独作为构造层次位于防水层之上，后者对于屋顶防水具有保护功能，可以延长防水层的使用寿命。

墙面一体化方式，是指PV板与墙面材料一起进行集成。现代建筑支撑系统和维护系统的分离使PV板能像木材、金属、石材、混凝土等预制板样成为建筑护系统的贴面材料。PV板墙面一体化主要有PV板外墙装饰板和PV板玻璃幕墙两种方式。

PV板玻璃幕墙，是指透光型PV板和玻璃集成制成的光电幕墙。该组件是由太阳电池芯片和双层玻璃板构成，芯片夹在玻璃板之间，芯片之间和芯片与玻璃板边端之间留有一定的间隙，以便透光。在夏天就像把巨大的遮阳伞有效的降低了建筑的热负荷，同时为室内提供特殊的光照气氛，更因其特殊的颜色和肌理拓展了建筑的表现空间。现在PV板价格和某些天然石材己经没有差别，我相信今后随着PV板的发展，成本只会越来越低，这就为PV板在建筑的广泛应用创造了良好条件。光电屋顶与光电幕墙的出现，为建筑师展示建筑艺术作品多了一种新的选择。

建筑构件一体化方式，是指PV板与建筑的雨篷、遮阳板、阳台、天窗等构件有机整合，在提供电力的同时可以为建筑增加美观的细部。PV板和遮阳板的结合不仅可以为建筑在夏天提供遮阳，还可以使入射光线变得柔和，避免眩光，改善室内的光环境。

4. 光伏建筑一体化建筑设计中需注意的几个问题

光伏一体化建筑除美观性外，还要满足建筑构件所要求的强度、防雨、热工、防雷、防火等技术要求。把光伏器件用做建材，必须具备建材所要求的几项条件：坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。除此之外，还要考虑建筑物安全性能等因素。

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关键词：机电一体化；人才培养模式；改革

一、机电一体化技术的产生

1.20世纪90年代以来，欧美、日本等国家将机械技术、电子技术结合起来广泛应用于各个领域。它着重强调了机械技术与电子技术的结合逐渐产生了机电一体化这门学科。机电一体化是一门注重应用的跨学科的边缘科学。它使系统更优化，从而产生体积更小、功能更强的新一代智能化产品。

2.随着计算机的发明与应用，它与传统机械技术结合产生了数控机床技术。数控机床的问世，写下了机电一体化历史的新的篇章。它使机械制造装备业快速进行了技术革新和发展。自从第l台数控铣床问世以来，数控装备形成庞大的数控制造装备产业，每年全世界的产量有10万台左右，产值达几百亿美元。我国的数控机床技术也有了快速的发展，在制造业领域有了广泛应用，形成了繁荣的供求市场。

3.微电子新技术的加入为机电一体化带来了新的发展契机。几乎所有的传统产业只要与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，就会使传统产业重新焕发青春。可编程序控制器PLC、电力电子等技术的发展为机电一体化的发展提供了坚实的基础。

4.激光技术把机电一体化更是把机电一体化推向高速发展轨道。以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了物理学、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的进步。

二、机电一体化技术的发展方向

以微电子技术、软件技术、计算机技术、通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也影响着机电一体化的发展趋势。机电一体化技术将向以下几个方向发展。

1.光机电一体化方向。一般机电一体化系统是由传感系统、能源（动力）系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。利用光学技术的先天优点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

2.柔性化方向。未来机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在这种系统中，各子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同环境条件做出不同反应。

3.智能化方向。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术的发展。

4.仿生物系统化方向。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，往往在结构上处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。

5.微型化方向。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。机械和电子完全可以“融合”，机体、执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

三、机电一体化在教学中改革创新

目前部分高职院校对机电一体化专业人才培养规格的定位由于各高职院校的服务区域和学校教学传统及教学资源的不同，他们的机电一体化专业人才培养规格各有其特殊性。

1.大部分高职学院以传统机械制造业为基础，开发了以现代加工制造技术为主的数控技术应用专业，该专业的人才培养规格是：①工艺规格的编制及实施；②传统机械加工的工装设计；③数控加工程序的编制；④数控机床的操作、加工调试、维护与保养；⑤数控机床的安装调试；⑥数控机床故障诊断为初步维修。

2.高职机电一体化专业人才培养规格新要求（1）学校与企业在人才培养规格上的认识差距。根据对本次调研材料对比分析，学校与企业在人才培养规格上认识和实践方面有差距；①学校偏重于技术岗位，企业偏重综合实用岗位；②学校希望学生有后劲，企业希望学生立竿见影，马上有劲；③学校传递给学生的知识和培养的能力综合度不够，企业则对综合度要求高；④学校希望按专业培养人才，企业希望按项目培养人才；⑤学校的教学内容偏重理论，企业注重理论的实际运用。

3.现代企业技术岗位职责的新变化根据机械、电子行业的有关调查，现代企业技术岗位对人才的要求同过去相比有较大变化：①工作负荷（劳动强度）要求在降低，工作责任心的要求在提高；②专项技能要求在降低，综合理论知识要求在提高；③与物交流的能力要求在下降，与人交流的能力要求在上升；④对适应一个岗位的技能要求在下降，对适应多个岗位的技能要求在上升。

4.机电一体化技术的发展催促着教学内容进行改革机电一体化专业教学内容的改革涉及教学内容的选择、组织、实施等。围绕着教学内容而展开的工作复杂，社会对机电一体化专业性人才的需求、办学指导思想、学校教师整体教学水平、教学设备仪器和教学场地及日常教学经费等问题的相互制约，教学内容的改革只能循序渐进。

机电一体化专业的教学内容丰富，处理不好就容易成为知识的堆积。从调研情况来分析，重理论、轻实践，教学内容陈旧，实验和实训装备缺乏，双师型教师数量不足等问题不同程度困扰着机电一体化专业的教学改革。

参考文献：

[1]吕栋腾，张辰亮，孙永芳.高职院校机电一体化专业发展和人才培养初探.机电信息，2010（36）

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关键词：可持续发展，绿色住宅，中水系统，太阳能与建筑一体化，上海生态住宅示范楼，日本经堂杜

中图分类号：TK511文献标识码： A

绿色建筑是21世纪国际建筑业发展的主要趋势。基于对国内外绿色建筑发展的经验探索，其理念可以概括为“节约能源、节省资源、保护环境、以人为本”十六个字。它是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间，同时在建筑全生命周期中实现高效率的利用资源(能源、土地、水资源、材料等)，最低限度地影响环境的建筑物。

1.绿色住宅的产生及含义

1.1绿色住宅的产生

当环境污染、臭氧层空洞、温室效应、资源匮乏等一系列问题接踵而至，联合国提出了可持续发展战略，呼吁全球关心环境、关注未来。世界各国亦纷纷加大环境宣传力度，积极倡导可持续的生产方式和消费模式。绿色生产、绿色消费概念应运而生，绿色产品随之面世。绿色住宅是自然主义的兴起与环保运动高涨的产物。住宅被赋予了充分的可持续发展的设计理念和充满想象空间的绿色概念。

1.2绿色住宅的内涵

绿色住宅是基于人与自然持续共生原则和资源高效利用原则而预计建造的一种能使住宅内外物质能源系统良性循环，无废、无污、能源能实现一定程度自给的新型住宅模式。这种住宅最显著的特征就是亲自然性，即在住宅建筑的规划设计、施工建造、使用运行、维护管理、拆除改建等一切活动中都尽可能地把对自然环境的负面影响控制在最小范围内，实现住区与环境的和谐共存。

2.绿色住宅的适用技术

2.1中水技术

现代住宅区要求向节水型、雨污水资源化、无害化型的方向发展。不少国家已着手建筑中水道系统的研究和实施，各国根据自己区域的特点,确定出适合其国情的中水回用技术。

2.1.1中水的含义

中水是指水质介于(上水)自来水与(下水)污水之间的水。一般是城市污水经净化处理后,达到国家《城市杂用水水质标准》或其它用途的相应回用水水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。主要用于厕所冲洗、园林浇灌、道路清洁、车辆冲洗、基建施工、景观及设备冷却等。

2.1.2中水系统形式

中水处理及回用按市政条件分三种情况考虑：

（1）有市政中水管网，小区污废水合流

小区内排水采用污废水合流，排水经化粪池简单处理后排入市政污水管网。中水系统水源为市政中水。这种系统形式是最为推荐的。

（2）无市政中水管网，小区污废水分流

小区内排水采用污废水分流。污水经化粪处理后排入市政污水管网;废水经小区废水管网收集至小区中水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统水源为小区回收的杂排水。

（3）无市政中水管网，小区污废水合流

小区内排水采用污废水合流。排水经化粪池处理后经小区污水管网收集至小区污水处理站，经处理达到回用标准后回用。中水系统水源为小区内回收的排水。

2.1.3中水处理的技术特点

中水处理系统建成后实现了水资源的充分利用，对于严重缺水而又日益扩大城市规模的各个地区意义重大。

(1)建中水处理系统简便易行。只需要普通电源和相应的建筑面积,对土地地形没有特别要求,可在山坡、平地、地下、屋顶建造。

(2)中水系统设计和施工时应防止中水污染上水。中水管道与上、下水管道平行埋设时,水平净距应大于0.5m，交叉埋设时,中水管道应位于上、下水管道的中间。为了防止中水处理系统故障,应设上水作为中水水源的切换装置。

2.2太阳能与建筑一体化技术

太阳能作为清洁、无污染、方便易得的可再生建筑能源，越来越受到人们的青睐。太阳能与建筑一体化技术在住宅中的应用，技术上除了有光热和光电两个主要方面，还有太阳能与混合通风的结合；布局上主要在屋顶、阳台、外墙等有充足阳光的部位设置。

2.2.1光热方面

光热主要体现在住宅的供应生活热水、供热制冷上。太阳能热水系统与住宅的一体化除在设计时要考虑太阳能热水系统的布置外，太阳能热水系统自身的体系和形式也将作进一步改进，传统的真空管太阳能热水系统从质量和性能方面都不能满足太阳能与建筑一体化的需要，取而代之的是适应性更大的平板式太阳能集热系统。

建筑一体化设计：太阳能集热器的安装能比较好地与建筑实现完美结合。以分体式双循环承压运行为主，将储热水箱设在地下室、阁楼或楼梯间、阳台等部位隐藏放置，不占室内空间，避免屋顶、阳台和外墙承重；集热器与住宅屋顶、南立面的阳台护栏、飘窗、墙面等相结合，使住宅外观整体统一，层次丰富，效果突出。

2.2.2光电方面

光电主要体现在住宅的光电转换、照明上。太阳能光伏建筑一体化BIPV(Building Integrated Photovoltaics)，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维护结构外表面来提供电力。

根据光伏方阵与建筑结合形式的不同，BIPV可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。另一类是光伏方阵与建筑的集成。光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。

2.2.3太阳能与混合通风复合能量系统

太阳能与混合通风复合能量系统是一种全新的建筑能量系统，他主要包括3层内涵：

（1）太阳能作为动力来强化自然通风。太阳能强化自然通风是利用太阳能来加热房间排风，提高排风温度，增加热压，从而强化自然通风。这种系统通常是在屋面设置太阳能烟囱或将屋面做成太阳能集热屋面的结构

（2）太阳能作为热源来加热室内外空气，空气输运由混合通风系统完成。直接利用太阳能加热流经空气集热器的空气，或利用太阳能加热温室中的空气，然后由混合通风系统送入房间，这种系统通常用于太阳能采暖。

（3）利用太阳能为混合通风系统进行蓄热。在混合通风系统中，太阳能蓄热是通过太阳能空气集热器加热的空气流经卵石床或PCM储能设备来实现的。

3.应用实例

上海生态住宅示范楼由一幢代表联排小住宅之一个单元的“零能耗”独立住宅和一幢代表多层公寓的低能耗生态公寓组成，独立住宅建筑面积238，为二层砖混结构，在该建筑中集成了大量一二年内即可在住宅建设中推广应用的绿色住宅实用技术，力求达到“零建筑能耗”的目标。采用3kW太阳能光伏发电和并网技术，光伏电池每块200W，是目前世界上最大的单块光伏电池，并与屋面结构浑然一体。

生态住宅示范楼注重实现了太阳能集热器与建筑一体化设计：生态公寓的二三层阳台分别安装2.7和4.2的阳台护栏悬挂式太阳能热水系统；独立住宅上方安装了4.6的遮阳屋檐悬挂型太阳能建筑一体化热水系统，为规模化利用太阳能提供了工程示范和应用可行性。

4.总结

我国国民经济的迅速发展，必将促进住宅建设数量和质量继续提升，维护生态平衡、营造绿色住宅，是必然的发展趋势。绿色住宅时时体现着“以人为本”、“生态”、“可持续发展”的思想。让人居环境更加舒适、优美、洁净。我们还要更多的借鉴国外的成果经验，引进国外的绿色新技术。从而我国的绿色住宅发展的水平，为我国绿色住宅走向国际市场打下基础。

参考文献

1.绿色住宅技术集成与示范――上海生态住宅示范楼 [J].住宅科技，2006（03）：16

2.住宅小区建筑中水系统问题探讨 [J].住宅产业，2006（02）：31

3.住宅小区中水技术 [J].住宅科技，1992（11）：11

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关键词：低碳经济 薄膜太阳电池 建筑光伏一体化(BIPV)

一、前言

低碳经济的实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP的问题。在2009年底召开的哥本哈根世界气候大会上，中国郑重承诺，到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，争取到2020年非化石能源占一次性能源消费比重达到15%左右。可以看出，节能减排和开发替代能源，是我国政府发展低碳经济的两个关键。

然而，人民群众日益增长的物质文化需求，使得能源需求必将同步增长，所以在大力节能减排的同时，推广应用以太阳能、风能、核能为代表的清洁能源，是未来发展低碳经济最有希望的根本解决方案。这其中，风能主要应用于沿海滩涂，核能主要建在远离城市的地区，晶体硅太阳电池发电系统由于其自身特点也主要局限于郊区或简单附着在大面积屋顶上，唯有薄膜太阳电池的建筑光伏一体化（BIPV），因其高度的建筑亲和性，使光伏发电在城市建筑上的规模化、集成化应用成为可能，日益受到重视。

二、面临的机遇

1.城市发展中面临的挑战

目前，我国既有城乡建筑面积达420 多亿m2，其中99%以上属于高耗能建筑，即使每年新增的近20亿m2城乡建筑中，高耗能建筑也占90%以上。从数量上讲，建筑能耗已接近全社会总能耗的1/3，而且继续保持增长趋势。与此同时，在我国的电力结构中，火电占据77％ 以上，“高碳” 占据绝对的统治地位。如何使城市建筑朝着高效、清洁、低碳、无碳的方向发展，使建筑能源需求自给自足，薄膜太阳电池BIPV无疑是非常好的解决方案之一。

2.薄膜太阳电池建筑光伏一体化的机遇

城市建筑中有大量既有和建设中的玻璃幕墙、窗户、采光顶等，玻璃衬底的薄膜太阳电池既具有玻璃的透光性又能发电，可直接作为建材使用与建筑完美结合，其它不透光衬底乃至柔性衬底的薄膜太阳电池则可应用于闲置的建筑外立面（如屋顶、外墙、围墙等），这对于城市发展中所遇到的建筑能耗居高不下的困境，无疑是一项雪中送炭般的巨大的绿色革命。

三．薄膜太阳电池建筑光伏一体化对城市环境的贡献

1.节能

①实现城市建筑所需电力自产自销，从而节约了电网投资和减少输电、分电损耗，使城市建筑从耗能向产能转变。

②光电幕墙直接吸收太阳能，避免了建筑外立面温度过高，从而改善室内温度，降低空调负荷。

③并网的光伏系统，发电量最大的时段在用电高峰期，从而对舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益。

2.节地

玻璃衬底的薄膜太阳电池直接安装到建筑上，不需要额外的昂贵占地面积，并且省去了光伏系统的支撑结构。

3.节材

薄膜太阳电池可以替代常规建材，在建筑施工中同步安装，从而节省安装和材料费用。柔性衬底的薄膜太阳电池，可应用于复杂外形的建筑，使建筑外观更具技术魅力。

4.温室气体减排

薄膜太阳电池BIPV系统每产生1000度电，可替代标准煤0.35吨，减排0.88吨CO2，具有巨大的社会和环保效益，同时光电转换减少了光热转换，减少了热岛效应。

5.减少声光污染

薄膜太阳电池BIPV本身没有机械传动机构或运动部件，没有噪声产生，电池表面为绒面，可强烈吸收阳光，无普通玻璃幕墙光污染的问题。

四、应用实例

1.上海尚德硅薄膜太阳电池生产及研发基地

主厂房二、三、四层东西立面的外墙采用薄膜太阳电池玻璃幕墙，将光伏发电与建筑设计融为一体，践行了尚德公司“为地球为未来充电，让绿色永绕人间”的理念。

2.上海世博会中国馆和主题馆

尚德太阳能电力有限公司将薄膜太阳电池和晶体硅太阳电池综合运用在两座“绿色建筑”上，年均发电量约284万度，每年即可节约标准煤约1000吨，年均减排二氧化碳约2500吨、二氧化硫84吨、氮氧化物42吨、烟尘762吨，践行了上海世博会主题“城市让生活更美好” 这一绿色低碳的理念。

五、结束语

薄膜太阳电池建筑光伏一体化，能够完美演绎绿色建筑理念，随着低碳经济的深入推进，光伏发电必将由补充能源向替代能源过渡，城市发展将迈入可持续发展、绿色低碳的快车道。

参考文献：

[1]方涵.“低碳经济”概述及其在中国的发展.经济视角,2009年第3期:45-46

[2]崔俊奎,赵军.光电幕墙技术在太阳能建筑一体化中的应用研究.新能源与环境,总第36卷第210期,2008年第8期: 56-59

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力诺瑞特拥有合作方德国Paradigm公司世界领先的、三代以上的技术储备和国际太阳能热利用技术专家；拥有一支高素质、高效率、适应市场需求的研发队伍；拥有全球领先的多项太阳能综合应用技术；拥有行业内近百项技术专利，形成自主知识产权，参与行业内多项标准编制研究，拥有同步世界太阳能先进的工艺、设备和技术，全自动生产流水线、CPC―u型集热器生产线全部实现欧洲最高标准，达到国际先进水平。

成功运作上海三湘热水工程、上海市埔东国际机场太阳能工程、总参人武部工程、国家广电总局无阻传导Ag3.2W集热器工程等近于套大型太阳能工程，是力诺集团的得意之作。

鉴于力诺瑞特在太阳能与建筑体化方面做出的突出贡献，住宅与城乡建设部授予力诺瑞特“太阳能应用与建筑一体化项目”住宅产业贡献金奖，成为太阳能行业惟一一家通过“建筑产品／住宅部品康居认证”的企业，获得住宅与城乡建设部批准设立的、太阳能行业惟一一家国家级的太阳能推广基地――“国家住宅产业化基地”。

作为一家国际化的太阳能应用推广企业，力诺瑞特通过全球领域的太阳能技术交流、国际高端技术合作取得突破性进展。集团先后与世界领先的德国Paradigma公司、德国斯图加特大学、德国胡赫公司、世界500强之一的美国霍尼韦尔集团、古巴政府等合作，并且依靠国际交流，从而使力诺瑞特太阳能成为印度、日本、韩国、南非等国家太阳能系列产品供应商，并且，其国际贸易也迅速拓展到全球6大洲30多个国家和地区。

推动住宅产业化

力诺瑞特在被授予国家住宅产业化基地之后，3年时间推广了3400万平方米的住宅，相当于一个中等城市。可以说，力诺瑞特的国家住宅产业化基地为中国创造了一个完全低碳的生态的、可持续的太阳能住宅的新型城市。

然而，探索的路程总是艰难的，3年以来，力诺瑞特在“太阳能与建筑一体化”取得成就的同时，在推广过程中也遇到了一些难题。针对这些问题，力诺瑞特通过不断地科研攻关与实践经验总结，制定了有效解决方案，让太阳能与高层建筑达到完美结合。

据了解，太阳能与高层住宅的应用主要面临“太阳能系统与建筑结合的安全可靠性”、“能否成为建筑的必要构件”、“与建筑常规能源的有效互补”以及“系统后期运行的管理便捷”等诸多问题。针对这些问题，力诺瑞特根据建筑特点和用户需求设计提出了“集中集热一分户计量”、“集中集热一分户储热”、“分户集热一分户储热”三种不同太阳能热利用系统，并将“高效换热内胆”等多项核心专利技术以及标准化的产品配置运用到系统中，实现了与建筑的同步设计、同步施工。

“太阳能与建筑的结合不是简单的相加，它对技术的要求非常高。”力诺瑞特常务副总经理文哲亮说。

中国太阳能行业发展经历了大致一下几个主要阶段：全真空玻璃太阳能热水器的普及标志着太阳能1.0时代的到来。这段时间中国完成了太阳能的市场教育，建筑被动接受太阳能热水器。分体式太阳能热水器的诞生，标志着2.0时代的开始。在这个阶段，太阳能生产企业认识到了太阳能和建筑不可协调的矛盾，即主动生产能与建筑结合的太阳能。直至2007年，力诺瑞特自主研发的Aqua系统的问世，标志着太阳能与建筑一体化3.0时代的到来。

在3.0时代，太阳能热水器实现了与建筑的同步设计、同步安装、同步验收、同步后期管理，太阳能不再局限在提供家庭生活热水，还将为现有的采暖、制冷设备提供中高温辅助能源。Aqua系统的推出是理念和技术的一次飞跃。在此基础上，太阳能的使用领域被大大拓展，建筑节能的内涵进一步丰富和立体化。力诺瑞特也凭借技术的优势，开启了太阳能3.0时代，引领了太阳能与建筑一体化的前沿。

校企联合加快人才梯队跟进

行业的发展、建筑结合技术的提升等，都离不开人才的跟进。近年来，力诺瑞特一方面继续加大人才培养，同时充分发挥产学研结合的平台。

今年4月，山东力诺瑞特新能源有限公司又与济南第六职业中专联合办学成立了太阳能行业首个太阳能热利用工专业。本专业招收应往届初中毕业生，学制3年，由力诺瑞特派遣专家按照“太阳能热利用工”的教学标准进行授课，将理论与企业需求进行结合。

济南第六职业中专的教学实践，从源头上提高了从业人员素质，以“可持续消费”来保障“可持续发展”，使太阳能行业实现了从生产人员到安装以及售后服务人员技术技能的标准化。

之前力诺瑞特还与山东建筑大学开展校企合作，创建中国首个太阳能与建筑一体化本科专业：与清华大学合作成立的“清华力诺能源光电子研究所”，聘请“中国真空镀膜管之父”殷志强教授担任学术带头人，致力于研发太阳能中高温、太阳能光热、光电综合利用技术。力诺瑞特相关负责人表示，与国内外知名的学府和科研机构合作，目的就是要加快太阳能利用技术向产业化转变的速度，并且在一定时期内，把产学研结合下的技术成果培育成企业新生代的技术资产。

引领中高温利用新趋势

目前，中国的太阳能热利用技术基本上还处于低温利用阶段，中温利用才刚刚起步。而力诺瑞特早已捷足先登，太阳能中高温利用技术开拓了太阳能热利用新的领域，在太阳能与建筑一体化、大型太阳能工程化推广应用、太阳能采暖、太阳能空调、太阳能热发电等领域优势明显。

力诺瑞特常务副总经理文哲亮说：“太阳能与建筑一体化是太阳能在节能减排、低碳经济大趋势下的必然发展趋势，然而太阳能也不能止步于此。众所周知，工业能耗占中国总能耗的70％，所以太阳能为工业提供热能是太阳能发展的总趋势，也就是太阳能中高温热利用。”

力诺瑞特2007年推出的新代的太阳能产品-Aqua系统，是在分体式太阳能热水器的基础上的升级。Aqua分体式热水系统是行业的一个里程碑。Aqua系统的推出，使中国太阳能行业的热利用进入3.0时代。

在2009第八届中国国际住宅产业博览会期间，力诺瑞特双动力太阳能燃气锅炉系统采用的分体式太阳能集成水箱被评为住博会重点推广技术。专家认为，这是德国Paradigma公司开发的冷凝式燃气系统和现代的Aqua太阳能供热系统集成的最高效、最环保的成套产品，是节能的冷凝式燃气技术和先进的Aqua太阳能供热系统的结合，能够高效、环保地为单户和两户家庭的住房提供热水和供暖。