在11月5日开幕的工博会上,来自复旦大学信息科学与工程学院的孙耀杰教授、林丹燕副教授团队携两项科研成果亮相高校展区——可作为“智能电网”基础设施的“光伏电池阵列模拟电源”和创意和趣味兼具的“太阳能音箱产品”。
为社区智能电网“铺路”
近年来,在节能减排,发展战略新型产业的背景下,中国光伏并网发电的应用正在飞速发展。但是,由于太阳能电池板发出的是直流电,需要先转变为交流电才能并入电网。因此,承担这种转变功能的设备——逆变器就成为了光伏发电产业的核心器件之一。目前市面上的逆变器品质参差不齐,无论是家用发电或参与并网发电都有着极大的安全隐患,为了保证生产出来的逆变器品质合格必须要有相应的检测评价手段,特别是可用于现场评价的手段。
为了解决这些问题,复旦大学研制了一套新型的检测设备,包括光伏电池阵列模拟电源、电网特性模拟电源 ,以及系统综合测试与评价系统。孙耀杰团队基于普通的电网模拟电源在进行长时间测试或老化工作时逆变器产生的电能会变为热量消耗掉这一点,研发出了具有“反向馈能功能”的模拟源,实现交流测反馈和循环利用,能够将85%以上电能回馈至电网,测试、节能两不误。此电网特性模拟除了作交流电源使用,也可以作为馈能式交流负载使用,模拟阻性、容性、感性以及阻容、阻感性负载,用于UPS等交流电源的老化测试。
孙耀杰认为,“分布式光伏发电最适合于东部地区的应用,可以建立小区微网或商业屋顶电站,简单来说就是每家每户利用太阳能自行发电自行使用,多余的电存储起来或卖给电网公司。这样的一种双向用电机制,无疑使得能源利用最大化。”
然而要实现这一点,孙耀杰教授认为在技术上还有很多难关需要克服。传统电网难以满足分布式发电大规模接入,同时居民储电、反向卖电对电网的调度、继电保护也是个大考验,由此必须设计出满足智能电网运行机制,具备自适应调控能力的智能化策略,实现大范围的电能协调优化,这样的话,各个系统之间的协调机制和互相影响因素就很复杂,现有测试系统很难在实验室完全复现现场的实际情况,实现复杂工况下的模拟和评价,这就需要研发可用于现场在线测试的综合测试与评价系统,具备现场自适应激励、在线动态建模、云端数据综合等先进功能,模拟电源系统也会因此需要进一步的升级。下一步,研究团队将瞄准光伏发电智能电网的应用,继续研究新型的综合测试系统,争取在智能电网领域做出的开创性研究成果。
让美好阳光“悦耳动听”
只要有阳光,音箱也能成为随时随地使用的智能产品?由林燕丹带领的“复旦——文创太阳能光伏应用技术研究中心”团队研发的融合了太阳能、无线控制技术的太阳能无线音箱,就像iphone手机那样,变成了随身携带的时尚产品。
据林燕丹介绍,此次参展的太阳能无线音箱,其原型曾作为特许商品在2010年上海世博会进行参展,当时很受欢迎。目前的产品已是第2代,在实现功能的基础上,体现了产品的使用便利性和外表可观性。它采用蓝牙技术,智能控制与无线传感器网络,用户可以自如享受并控制播放储藏在手机、Pad等终端里的音乐。经过优化的智能充放电技术,使太阳能无线音箱每通过“晒太阳”充满一次电,足可使用8小时,成为户外家庭聚会、野营时,畅享美妙音乐的时尚产品,也不用担心天黑了。
面向应用、面向用户体验是太阳能音箱产品的最大特征。林燕丹介绍,太阳能无线音箱分解开来其实很简单,就是“太阳能+蓝牙+电池”,其产品的奥秘就是如何使这些已有的技术组合集成在一起、实现系统应用优化,这才能让用户爱不释手。据悉,尽管只是技术研究中心的“趣味作品”,但是该太阳能音箱产品已先后斩获上海世博会特许商品最佳质量奖、法国设计大奖。
由于音箱的太阳能光伏板外的玻璃涂层还比较厚,团队正在和复旦材料学系联合,研究更为先进的太阳能转化材料。“我们理想中,未来用于发电的太阳能板,应该像手机后盖一样,更加便携、轻薄。”林燕丹说。