基于图像差异度的太阳像二值化算法研究

图像二值化是数字图像处理系统中基本而关键的技术,阈值分割是实现二值化的重要途径,假定图像的目标与背景是可以分离且存在一定差异的,则基于图像中目标和背景与原图像的差异,建立恰当的差异度公式。提出相应的算法,并对太阳像进行阈值分割。试验结果表明,与一些传统方法相比,该方法能很好地区分目标和背景,得到了较好的二值化处理效果。

日地L5太阳探测工程概述

南京大学联合中国气象局、上海航天技术研究院等单位共同建议的日地L5太阳探测工程——“羲和二号”,将在国际上首次发射一颗人造探测器至日地系统第5个拉格朗日点,通过精测矢量磁场、揭示三维爆发和精准预警预报,解答“活动区磁场的产生演化及其与太阳爆发的物理联系”和“太阳爆发的传播规律及其与灾害性空间天气的关系”这2个太阳物理和空间天气领域亟待解决的重大科学和应用问题。本文重点阐述“羲和二号”的科学与应用目标,简要介绍其科学载荷和初步方案。联合日地连线方向上的太阳探测,“羲和二号”的实施将开启我国太阳立体探测时代,拓展人类对太阳爆发机制的理解,为空间天气预警预报带来革命性突破。

珠峰地面太阳光谱观测

利用国际标准高精度太阳光谱仪在2020—2021年期间对珠峰周边地面进行为期一年的太阳光谱观测研究。结果显示珠峰地面瞬时太阳光谱及其积分值(总辐射)频频超过大气层顶部光谱和太阳常数,夏至珠峰当地正午太阳光谱峰值达2.211 W/(m^(2)·nm)。珠峰地面观测光谱积分值比海平面高出约15%。观测期间最高日平均光谱峰值达1.121 W/(m^(2)·nm)。珠峰地面月均太阳光谱相对均匀,变化幅度小。最高月均太阳光谱出现在3月份,主要原因是下雪引起地表高反射。全年观测发现珠峰地面太阳总辐照度中紫外线B占0.26%,紫外线A占5.33%,可见光占49.58%,红外线占44.83%。为对比高海拔和低海拔太阳光谱特征,在2021年夏季同步观测珠峰和北京太阳光谱。利用全球气溶胶监测网络相关数据,研究大气气溶胶和水汽总量对珠峰和北京太阳光谱的影响。

太阳能-空气源热泵牧草干燥系统制热性能研究

以太阳能-空气源热泵牧草干燥系统为研究对象,通过系统不同工作模式的温升、恒温制热试验及带载试验,分析了温升速率、单位温升能耗、COP及除湿效率。研究结果表明:联合制热模式与太阳能单独制热相比,单位温升耗电量降低了86.2%,温升速率提高了99~112倍。联合制热模式与热泵单独制热试验相比,在温升过程中温升速率降低了7.7%~17.6%,单位温升耗电量降低8.0%;在恒温制热过程中,前者COP比后者提高了6.5%~11.1%,耗电量降低了5.8%~10.7%;在升温制热过程中前者COP比后者提高了6.0%~10.4%,耗电量降低了6.6%~11.1%。联合干燥模式比热泵单独干燥模式的SMER值高19.8%~36.2%。

太阳能利用工程对生态系统、生物多样性及环境的影响与应对

太阳能利用工程是减缓气候变化、实现“双碳”目标的重要措施,全面认识这些工程对生态环境的影响,对科学规划和实施工程有重要的理论和现实意义.该文总结分析了太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境的影响及应对方面的研究,对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究方向提出了展望.结果表明:①在一些太阳能利用工程区,土壤有机质和养分含量及植被盖度增加,而一些工程区却降低;工程建设对植被和土壤的干扰导致水土流失;工程占用土地和耗水及影响微气候条件等对生态系统碳排放和能量平衡造成影响;区域性布局这些工程对植被功能也将产生一定的影响,包括工程设备遮荫造成一些作物产量下降或增加.②工程设施引起的水分改变和遮荫使一些植物的丰富度增加,使一些植物种子在土壤种子库中的存活率提高,但光伏板对鸟类和昆虫等动物将会造成碰撞以及不适宜的产卵而将可能带来死亡风险;施工过程导致的植被清除和景观破碎化等对生物多样性也将造成不利影响;施工过程造成的水网损失、破碎化以及洗涤沙尘而耗水对水生生物多样性也将造成不同程度的影响;光伏板对草地土壤微生物多样性也造成一定影响.③施工期和运营期间将带来扬尘、噪声、废弃物等污染;不合理生产、利用光伏材料对生态环境也将造成负面影响.有效应对这些不利影响的措施包括:①科学规划选址,加强生物多样性保护措施的规划设计,循环利用光伏材料和加强科学管理等;②加强环境影响评价,实施生态恢复方案,加强生态系统及生物多样性保护和水土流失治理等;③发展屋顶和浮动式太阳能装置及光伏农业技术;合理选择和利用光伏材料,加强固体废弃物治理和风险管理,有效落实环境影响评价措施等.目前研究太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境影响及应对方面尚不充分,随着太阳能利用工程规模的扩大,需要加强这些工程对生态系统、生物多样性及环境方面的不同影响与应对方面的研究.

钙钛矿太阳能电池材料缺陷对器件性能与稳定性的影响

基于钙钛矿太阳能电池材料独特的光电特性,特别是光电转换效率在初期短时间内的快速提升,使其成为当前光伏领域中最富吸引力的光吸收材料之一.然而,近年来转换效率的增长步入缓慢阶段,同时材料的长期稳定性也成为商业化应用的关键挑战,这些问题背后的物理机制与材料缺陷密切相关.为进一步提高电池效率和结构稳定性,必须深刻理解和精准地掌握这些缺陷的特性.本文全面回顾了钙钛矿材料中各类缺陷对光伏性能和稳定性的影响,包括传统刚性模型缺陷、非常规性缺陷、复合型缺陷、离子迁移和缺陷对载流子寿命的影响,论述了缺陷与材料结构稳定性之间的紧密关联性,并对未来关于缺陷的研究方向进行了展望.

基于改进YOLOX-S的太阳能电池片表面缺陷检测

针对太阳能电池片表面缺陷检测存在模型体积大和检测性能不达标的问题,提出了一种轻量化YOLOX-S检测模型用于工业生产。首先以YOLOX-S模型为基础,采用轻量级网络MobileNetV3优化主干网络,减少模型参数,降低模型运算量,提高检测速度。其次采用FReLU激活函数改进MobileNetV3,使模型具有空间像素级建模能力,提高模型空间特征信息灵敏度,增强模型对小目标缺陷的特征提取能力。最后,在颈部网络引入注意力特征融合模块,聚合多尺度信息,加强模型的多尺度特征融合能力。实验结果表明,改进的YOLOX-S检测模型平均精度均值可达97.6%,参数量减少43.2%,检测速度达到51帧/s,置信度均在90%以上,检测结果可靠。

太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

夏热冬冷气候下太阳能住宅装配式设计实践

为推动我国村镇领域技术创新,建设绿色宜居村镇环境,针对夏热冬冷地区住宅的太阳能利用,从材料到构造,到建筑设计层面,完成与其配合的一体化技术设计策略研究及节能策略的应用探索。借助国际太阳能竞赛的契机,从前期设计的策略选取到后期项目的完成结果,总结实践经验,对比预期和实践的差距及原因。结果表明,前期平面、结构、材料、构造等都满足了对于太阳能利用技术的一体化设计,同时考虑了自然采光、隔热、遮阳等策略的应用,以减少能量损耗,取得了相应的效果,并对未达到预期效果的原因作出评判。

太阳能界面蒸发可持续离网脱盐技术研究

随着全球环境污染问题愈发严重,淡水资源日趋匮乏,脱盐淡化技术成为研究热点。传统的脱盐淡化能耗高,太阳能界面蒸发技术能够直接利用可再生能源,清洁环保,是一种环境友好型离网脱盐工艺,可实现降低海水淡化成本和零碳排放的目标。介绍了离网脱盐技术的研究意义及前景,太阳能界面蒸发技术的基本内涵,并详细介绍了各类高效光热转换材料,主要包括光热碳材料、金属及氧化物、高分子聚合物及相关复合材料;归纳总结了太阳能驱动的各类界面蒸发脱盐工艺,主要包括太阳能界面多级闪蒸和多效蒸馏技术、膜蒸馏技术、温室海水淡化技术、太阳能加湿除湿技术及多能耦合脱盐技术等;最后针对当前全球环境和能源问题对未来利用太阳能界面蒸发技术进行离网脱盐未来的研究方向进行了展望。

基于IPOA的太阳电池模型参数辨识

太阳电池模型参数的准确辨识对光伏组件功率预测和最大功率点追踪有较大影响,必须保证较高的辨识精度。传统的智能算法能做到一定程度上的参数辨识,但均存在精度不足、收敛速度慢、易陷入局部最优等问题。针对此类问题,提出基于改进鹈鹕优化算法(IPOA)的太阳电池模型参数辨识方法。该算法中种群个体联系紧密,通过随机性的互相学习进行位置更新,在工程应用领域有着较传统算法更好的效果。同时,针对该算法特点,引入基于Jaya算法的位置更新策略,使种群的候选解更趋向最优解;改进了递减因子,使模型在迭代中后期寻优效果更好。增加了莱维飞行策略,有效提高了算法精度。在不同的太阳辐照度条件下,IPOA都有较好效果,辨识结果与实际曲线拟合度高,表明IPOA能在不同环境中对太阳电池模型参数进行准确有效辨识。

结合太阳辐射量计算与CNN-LSTM组合的光伏功率预测方法研究

为了提高模型预测性能,提出一种综合太阳辐射模型及深度学习的光伏功率预测模型。首先,利用太阳辐射机理建立太阳辐射模型(SRM),估算出水平面上总辐射值,再由斜面辐照度转换方法计算出光伏组件所接收的斜面辐射值。其次,通过皮尔逊相关分析法筛选出对光伏功率影响较大的主要因素,将斜面辐射计算值及主要影响因素作为输入,采用卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM)建立光伏功率SRM-CNN-LSTM预测模型。分别利用春夏秋冬四季典型日的数据开展对比实验,结果表明:与几种其他方法相比,该文方法具有更好的预测效果。

局部和全局特征融合的太阳能电池片表面缺陷检测

太阳能电池片表面缺陷具有类内差异大、类间差异小和背景特征复杂等特点,因此,要实现高精度的太阳能电池片表面缺陷自动检测是一项富有挑战性的任务。针对此问题,该文提出融合局部和全局特征的卷积视觉Transformer网络(CViT-Net),首先采用Ghost聚焦(G-C2F)模块提取电池片缺陷局部特征;然后引进坐标注意力强调缺陷特征并抑制背景特征;最后构建Ghost视觉(G-ViT)模块融合电池片缺陷局部特征和全局特征。同时,针对不同检测精度和模型参数量,分别提供了CViT-Net-S和CViT-Net-L两种网络结构。实验结果表明,与经典MobileVit、MobileNetV3和GhostNet轻量级网络相比,CViT-Net-S对电池片分类准确率分别提升了1.4%、2.3%和1.3%,对电池片检测mAP50分别提升了2.7%、0.3%和0.8%;与ResNet50、RegNet网络相比,CViT-Net-L分类准确率分别提升了0.72%和0.7%,检测mAP50分别提升了3.9%、1.3%;与先进YOLOv6、YOLOv7和YOLOv8检测网络相比,作为骨干网络的CViT-Net-S、CViT-Net-L结构在mAP和mAP50指标上仍保持良好检测效果。结果证明本文算法在太阳能电池片表面缺陷检测领域具有应用价值。

太阳能光伏发电技术发展现状与前景

太阳能光伏发电技术综合了半导体材料、电力电子技术、现代控制技术、蓄电池技术和电力工程技术,已成为当前新能源发电领域备受研究关注的综合性技术,具有发电过程简单、电能供应稳定、使用范围广、清洁无污染等优点的太阳能光伏发电技术。在当前绿色能源背景下,太阳能光伏发电技术在我国取得了长足发展,重要性日益凸显。介绍光伏发电基本原理、常见技术,阐述国内外现有光伏发电技术现状,探讨光伏发电技术应用,展望光伏发电技术的发展方向。

反溶剂对CsPbBr_(3)太阳电池性能的影响

分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr_(3)薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr_(3)晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳电池各性能参数(短路电流密度、开路电压以及填充因子)均有所提升,尤其是添加乙腈(V(PbBr_(2)/DMF)∶V(ACN)=10∶1)后,光电转换效率(PCE)从3.16%提高到7.10%。

半透明钙钛矿太阳能电池的研究进展

半透明太阳能电池因其在发电窗户、建筑集成光伏、农业温室等领域的巨大潜力而受到越来越多的关注.钙钛矿因其优异的光电性能和通用的制造方法成为了半透明太阳能电池光吸收材料的理想候选.半透明太阳能电池具有高透明度、颜色可调性等优异性能.因此,为了保证光电转换效率的同时实现良好的透光性,科学界需要继续解决器件结构设计、吸光层和透明电极材料等问题.分析半透明钙钛矿太阳能电池在电极设计、有源层调控以及器件结构的最新研究进展,并探讨半透明钙钛矿太阳能电池当前所面临的问题和未来发展方向.

钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展及展望

综述近年来钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展现状,介绍钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术在效率和可靠性方面的优势。从工艺优化、结构协同设计和性能优化等方面对钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池进行总结,着重讨论叠层结构的每个子单元太阳电池复杂的协同效应。

西藏太阳光谱全年变化特征

精确观测地面太阳光谱能为反演大气环境、利用太阳能资源、保护植物生态等提供实地数据。对比目前卫星和地面观测结果显示由于海拔高、空气稀薄等因素西藏是地球上瞬时太阳辐照度最强的地区之一,观测西藏太阳光谱变化特征对研究强辐射环境下人类健康、生态变迁、太阳能利用等诸多领域具有独特的意义。2020年—2021年利用德国RAMSES-ACC-VIS光谱仪和加拿大SolarSIM-G高精度光谱仪对西藏五个高海拔地区(拉萨、林芝、那曲、日喀则、定日)进行了为期一年的太阳光谱观测研究。首次获得了西藏多地完整一年的太阳光谱实地数据,记录了每隔一分钟全天太阳紫外线、光合有效辐射和红外辐射光谱变化特征。分析研究了西藏各地全年日平均太阳光谱特征,发现全年日均最高光谱峰值1.12 W·m^(-2)·nm^(-1)出现在波长477.30 nm处。研究了西藏典型高原拉萨地区太阳光谱随季节性的变化特征,分析了其二分二至光谱辐照度变化区间,发现拉萨夏至日均光谱辐照度比冬至高约一倍多,夏至光谱峰值1.13 W·m^(-2)·nm^(-1),冬至0.43 W·m^(-2)·nm^(-1)。西藏日喀则全年太阳光谱变化浮动比拉萨的小,各节气光谱变化范围比较集中,夏至和冬至光谱峰值之差比拉萨的小。研究了西藏各地太阳光谱年平均辐照度特征,发现日喀则和珠峰平地年平均太阳光谱辐照度非常接近,两地光谱峰值均约为0.83 W·m^(-2)·nm^(-1);拉萨年均光谱峰值约为0.73 W·m^(-2)·nm^(-1),略低于日喀则和定日;那曲年均光谱曲线最低,峰值仅为0.53 W·m^(-2)·nm^(-1)。太阳光谱年均值和太阳能资源不同地区分布特征对西藏高原开发利用太阳能资源具有重要的应用价值。为了比较西藏高原与内地平原太阳光谱特征,同步观测研究了高海拔拉萨(3693 m)和低海拔北京(32 m)的晴天太阳光谱。2021年6月3日两地均为晴天,分析了两地当地正午太阳光谱特征,发现拉萨正午全波段光谱积分值比北京高约20%,比大气质量AM0的仅低5%左右;当日正午拉萨光谱峰值达1.83 W·m^(-2)·nm^(-1),北京为1.41 W·m^(-2)·nm^(-1);当日正午拉萨太阳紫外光谱积分值比北京高约15%。

全玻璃真空太阳集热管关键技术参数研究进展

全玻璃真空太阳集热管是太阳能热利用系统的重要组成部分,其性能参数的优劣直接影响到太阳能热利用系统的热性能、耐久可靠性和节能效果。文章从真空管基本结构和工作原理的介绍出发,对影响真空管性能的光学性能、热性能等关键技术参数及玻璃管材料、真空性能等其他技术要求的研究进展做了详细分析,并在长期从事科研和检测工作的基础上,给出了提升真空管的产品性能可从玻璃管生产优化、新涂层开发、真空性能加强、技术创新、先进设备开发、标准修订等方面的建议。

太阳系边际探测任务辐射效应综合分析

针对太阳系边际探测任务中面临的强辐射问题,在太阳系边际鼻尖和尾部两次探测任务中,系统分析了探测器飞行过程中涉及到的空间辐射环境,包括地球辐射环境、太阳宇宙线辐射环境、银河宇宙线辐射环境、木星辐射环境和海王星辐射环境及模型特点。采用模型仿真给出了屏蔽厚度与辐射剂量关系曲线,结合国外探测数据获得了两次任务遭受的辐射总剂量,估算结果可支持在屏蔽重量代价和探测器抗辐射能力之间进行优化选择。针对空间核电源辐射特性,提出了适用于工程应用的核电源辐射效应分析方法。结合探测任务特点和工程可实现性,对各类辐射效应的综合影响提出了系统级防护策略,为太阳系边际探测的方案设计和任务实施提供了技术支持和参考。