光电生物质能范文

2024-07-19

光电生物质能范文（精选7篇）

光电生物质能第1篇

Soleris系统的组成及功能

Soleris微生物实时光电检测系统主要包括三个部分:Soleris微生物实时光电检测仪、基于Windows系统的Soleris分析软件和各种特异性的Soleris微生物检测试剂瓶。Soleris微生物实时光电检测仪, 可针对不同样品量进行分析, 现有S32和S128两种型号可供选择;Soleris分析软件, 是微生物实时光电检测系统的技术核心之一, 它具有非常强大的功能:可以控制Soleris设备的运行, 对光检测系统接收到的数据进行实时分析, 自动得出检测时间对应的CFU浓度, 对存在微生物污染的样品 (超出限量标准的样品) 提出预警。同时, 还可将数据形成包括趋势分析在内的各种报告, 并通过网络或电话提供结果报警, 实现管理人员在实验室外对实验数据进行监测管理。

Soleris系统的技术原理

Soleris试剂基于传统的微生物培养理论与染色技术研发而成.在预制的Soleris试剂瓶中放置特异性的培养基和专用指示剂, 当微生物在培养瓶中生长时, 会发生代谢产物改变培养基pH值或释放CO2等生化反应, 从而引起指示剂的颜色变化。Soleris系统利用光电检测仪器, 每隔6分钟监测试剂瓶底部胶体栓的颜色变化, Soleris软件将监测到的数据收集并传输到计算机中进行分析统计, 然后即可得到准确的检测结果 (检测原理见图1) 。此外, Soleris系统还具有另一个特点:试剂瓶中的培养基在底部以胶体栓的形式存在, 其半固体的形态可防止样品基质中某些物质的干扰。

Soleris系统的优点

实时快速准确灵敏

Soleris微生物实时光电检测系统, 能实时监控样品中微生物生长的情况, 并对问题样品即时报警。与传统方法相比, 在相同的常规检测项目上, 该系统有着明显的检测时间优势 (见表1) , 而且系统的灵敏度非常高, 检测上限可达107～108cfu/检测试剂瓶, 下限则可达到1cfu/检测试剂瓶。

简便省时节约成本

使用Soleris系统, 1分钟内即可完成单个样品从加样到上机检测所需的全部操作, 而且可自动完成对检测数据的接收与分析并形成检测报告等工作。操作人员无需经过复杂的技术培训, 可大大降低劳动成本;同时系统能及早判断微生物污染状况, 快速放行原料与成品, 有效节省库存成本。

定量检测截点分析

利用Soleris系统方法和平板计数方法对不同污染程度的样品同时进行检测、记录、采集平板有效的菌落数和soleris检测时间, 并生成标准曲线。根据标准曲线进行定量测试, 以实现菌落总数、大肠菌群等指标的定量检测, 图2是某产品的标准曲线及相关参数。其线性方程和相关系数由53个数据获得, 包含了Soleris检测时间和平板计数数据。

系统采用截点分析的方法区分高于限量要求和低于限量要求的样品, 从而确定检测最佳截止时间。检测结果高于限量要求的样品被定义为不合格, 而结果低于限量要求的样品被定义为合格。所有样品的平板计数数据中, 高于限量要求的样品标记绿色, 低于限量要求的样品标记蓝色。检出时间以每半个小时分割为一个区间进行统计。数据以统计柱形图显示。计算机通过运算法则确定最佳的检测时间以区分绿色 (不合格) 和蓝色 (合格) 样品。图3的数据截点分析表明10.0小时是判定样品高于或低于500, 000cfu/g的最佳检测截止时间。

Soleris系统的应用

Soleris系统可对细菌总数、大肠菌群、大肠杆菌、乳酸菌、酵母菌、霉菌、李斯特菌、肠杆菌科、葡萄球菌、假单孢菌、腐败菌、革兰氏阴性菌等多种微生物进行检测。广泛适用于食品饮料、乳制品、保健品等生产加工企业的环境检测、卫生监控以及无菌检测、挑战实验和保质期实验。

此外, Soleris微生物实时光电检测系统还是一套配合HACCP体系管理的有效工具, 它不但可以极早地检测到各种微生物的污染, 而且易于检测到有问题的监控点, 并进行确认;通过提供趋势分析与多点报告, 管理人员只需用手按动鼠标键, 即可确认全部关键控制点是否稳定或存在偏差。

光电生物质能第2篇

细胞生物学对生命医学的意义十分重要, 对于研究细胞的生物学规律、蛋白质作用机理和结构形式、免疫系统中抗体抗原的作用机制、疾病引发的原因、新药物的疗效与甄别、临床研究手段等内容都有紧密的联系, 对于探索生命的活动即机理具有深远的意义, 为现代医学注入了新的生命力, 并极大的推动的生命科学的进步。作为细胞内的“生态平衡”的基础性要素, 其内外的离子平衡扮演着至关重要的角色, 一旦细胞内外离子的动态平衡遭到破坏, 将会引发一系列的疾病, 如肾病、心率失常、癫痫等疾病, 对机体造成消极的影响, 而全球新型药物的研发与投入市场的份额来看, 几乎50%的药物都是已细胞内外离子动态平衡有关联的, 间接体现了细胞离子研究的重要作用。而对细胞的离子水平的检测是细胞离子研究的重点课题, 应用广泛的两种基础检测手段即为光学检测和电学检测, 而近年来结合两者之间的优势而衍生出来的光电联合检测已经逐步推广, 并取得了非常积极的效果。图1为光电子联合检测细胞内部的荧光图像。

针对细胞内部离子的浓度变化, 采用荧光指示剂对细胞内的生物物理动态进行显示观察, 可以检测出细胞的生理活动, 此类技术称为光学检测。而电学则是利用精密的电子仪器对离子通道的离子活动进行监测, 从其动力学特征分析出细胞内部的蛋白质的作用和结构方式, 常用的检测手段是通过极微弱的动态电流来量化检测结果。光电技术的联合应用是时代发展的前沿科学, 而且优势互补, 能够更加精确的检测细胞内的离子活动, 其表现主要在五个方面:其一, 光电子技术对离子的活动细节了解更加细化, 如钙离子的缓冲容量;其二, 通过研究细胞内的分泌状况揭示神经细胞和肌肉细胞的相互联系, 阐述其作用机理;其三, 在不同的蛋白质上标记不同的荧光剂, 结合电学技术检测其通道门控中不同亚基的变化;其四, 通过光学与电子学的结合, 研究细胞内外钙离子的通透率;最后, 已光敏第二信使为媒介, 已光电子技术快速研究细胞内分泌与其他活动的作用机理, 效果明显并且检测的精确度有很大的提升。

2、反卷积荧光显微技术

为了将要观察的重点位置突出显示出来, 常用到反卷积荧光显微技术, 其作用是通过图像处理达到抵消荧光聚散对观察的影响, 能够将图像恢复到清晰辨识度高的水平, 而且反卷积荧光显微技术的成本低, 其原理是将像素当作点光源, 通过卷积关系, 对所观察的样本进行图像的回复与重建, 不用激光源的作用即可达到。图像的采集与回复与三维图像的数据阵列有关, 一般通过扩展函数和卷积关系式来进行换算, 具体的公式为:

I (X, Y, Z) =S (X, Y, Z) ⊙PSF (X, Y, Z)

其中I (X, Y, Z) 是采集的三维图像, S (X, Y, Z) 是实际二维图像, PSF (X, Y, Z) 是点扩展函数。但是, 直接通过反卷积算法求出测定数据是难以实现的, 而是要经过估计和迭代公式求得。实际情况中, 电光源并不是十分精确的点, 而是具有一定模糊的误差, 其干扰也不是绝对不存在的, 反卷积要想取得比较理想的结果, 还需要通过与维那去卷积、逆滤波、功率谱均衡等手段来加以修正, 达到还原的精确性。实际应用中, 考虑到检测的时间性和效果, 两者呈一定的负相关系, 所以, 检测往往是在两者之间取一个均衡值。其中图2与图三是采用反卷积荧光显微技术处理图像前后的对比关系。

3、全内反射荧光显微技术

显微镜观测的一个重要干扰因素即是荧光散射的问题, 干扰的荧光对聚焦和平面成像造成较大的效果破坏, 严重的还能导致观测的误差过大而其结果无效, 如何减弱或抵消此类影响是光电子技术的一大重要方向。除了利用反卷积处理技术来消除其干扰之外, 还经常用到全内反射荧光显微技术。全内反射荧光显微技术作为光电子相互结合的典型, 其发射的激光强度弱, 多图像的聚光影响非常小, 而且扫描成像的速度快, 因而细胞内部的生理活动对其影响的结果就大大降低了, 能够快速、准确的捕捉目标, 并且其激发荧光是采用消散场的方式, 对荧光的散射激发作用小, 减弱了荧光的干扰作用, 极大的提高了观测的效率和精确度。

4、结束语

细胞生物物理的研究是一门新兴的学科, 其对于世界发展影响已经初露端倪, 并且影响力和作用的范围将越来越广泛, 作为对生命科学、医疗技术、生物研究等领域有重大意义的细胞生物物理学而言, 将极大的左右与其相关学科的发展进程, 我国作为细胞生物物理研究的大国, 如何在此领域中拓展研究范围, 发挥其积极作用, 光电子技术的深入剖析与创新是不可回避的重要手段, 将为我国的生物科学带来深远的意义, 其作用不可忽视。

摘要：细胞生物物理学的研究由于光电子技术的引入, 深化了其研究的领域和内涵, 笔者结合研究学习的经验, 将着重介绍单细胞离子光电技术、反卷积荧光技术和全内反射荧光技术三大应用, 相关研究的观点仅供业内人士参考探讨。

关键词：光电子技术,细胞生物物理,应用

参考文献

[1]韦顺会, 瞿安连等.大鼠嗜铬细胞分泌的膜片钳和Fura-2联合检测.华中理工大学学报.1998.26 (9) :100-102..

[2]郭学彬, 李睿凡, 瞿安连.最大后验概率在三维显微图象恢复中的应用.华中科技大学学报.2001.29 (9) :69-71.

光电生物质能第3篇

蜡样芽孢杆菌中毒的临床症状与病源分布

蜡样芽孢杆菌为产大型芽孢的革兰氏阳性杆菌, 与沙门氏菌、大肠杆菌等相比, 更耐受高温和化学处理。

全球食源性疾病中大约有5%是由蜡样芽胞杆菌引起的, 食用蜡样芽胞杆菌超标的食品可能导致呕吐、腹泻等食物中毒症状。呕吐型是由一种小分子量、耐热的肠毒素引起, 腹泻型是由一种大分子量的肠毒素所致。快速、简便地检测出样本中潜在的蜡样芽孢杆菌对防治其所引起的食源性疾病非常重要。

可引起腹泻型中毒的相关食品有肉类、牛奶、蔬菜和鱼等, 呕吐型中毒发作通常与谷类、淀粉类食品相关。食品混合物如调味汁、布丁、汤类、砂锅菜、糕点和沙拉等也会出现蜡样芽孢杆菌的污染。

传统蜡样芽孢杆菌检测方法

细菌学分析手册上介绍了两种不同的蜡样芽孢杆菌检测方法:利用甘露醇卵黄多粘菌素琼脂培养基 (MYP) 的平板计数法和利用添加0.1%硫酸多粘菌素的胰蛋白胨大豆肉汤 (TSB) 的M PN法。其中, MPN法比MYP检出的菌量要高。

此外, 由于MYP平板无缓冲能力, 非蜡样芽孢杆菌产生的酸容易遍及整个平板, 使得菌落都不能呈现粉红色, 难以区分发酵甘露醇和不发酵甘露醇的菌落。另外MYP对受伤的蜡样芽孢杆菌有微弱的伤害。

实时快速微生物荧光光电检测方法

Bio Lumix实时快速微生物荧光光电检测系统是2008年在美国推出的用于卫生监督、食品、乳制品、肉制品、饮料、餐饮、营养保健品、制药等领域的微生物快速检测系统。本系统可以快速确定样本中细菌总数、大肠菌群、大肠杆菌、沙门氏菌、假单胞菌、葡萄球菌、革兰氏阴性菌、蜡样芽孢杆菌异养菌、酵母菌、霉菌、乳酸菌等多种微生物的存在与数量, 同时可以实现卫生监控、保质期预测、腐败菌检测、无菌检验、挑战实验、微生物限定检测、嗜热菌计数、嗜冷菌计数以及抗生素残留检测。

Bio Lumix专利技术通过将染色、新的光源和光传感器相结合, 能够用同一个检测器同步检测颜色和荧光信号的变化。当代谢过程发生时, 试剂的光谱模式会发生改变。光传感器可检测到这些改变, 并以预先设定的6分钟为间隔进行监控。Bio Lumix实时快速微生物检测系统已获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 的官方认证, 并被授予DMF (Drug Master File) 的药品主文件号。

Bio Lumix实时快速微生物荧光光电检测系统是一款全自动微生物检测系统。该系统采用最新研发的染色技术检测生物体的代谢过程。这一技术将染色、新光源和光传感器结合在一起, 使之能够用同一个检测器同步检测颜色和荧光的变化。目标微生物在该培养基中的生长和测定可通过感光试剂进行检测 (色彩和荧光染色) 。该系统由3部分组成:检测仪器、一次性检测管和具有条码读取功能的分析软件 (见图1) , 且该软件基于Windows系统, 适用于GMP、HACCP、21 CFR第11部分 (在分析实验室中的应用) 和ISO 9000标准。

检测仪器的灵敏度为每个样本管内出现一个细菌或真菌的活细胞。检测时间取决于样品中微生物的初始浓度。污染程度越高的样本检测得越快, 并可迅速发出污染警告。如果样品中细菌总数初始浓度为105cfu/ml (每毫升10万个细胞) , 则检测仅需4~5个小时。

使用步骤非常简单, 将样本、拭子或滤膜接种在制备好的检测管中 (1~5毫升的液体样本或1:10的固体稀释液可直接加到检测管中) , 然后把检测管放进仪器, 在系统中记录样品和化验鉴定结果。

蜡样芽孢杆菌的快速检测

蜡样芽孢杆菌检测管 (BCP) 是美国Bio Lumix公司2011年最新推出的一次性检测管 (见图2) 。管内液体培养基中含有蛋白胨、酪蛋白消化剂、酵母提取物和丙酮酸钠等, 可以促进受损芽孢杆菌细胞的复苏, 同时加入氯化锰来帮助孢子的发芽。培养基中的抑制剂包括防止霉菌酵母菌的生长的放线菌酮和氯化锂、放线菌酮以及多粘菌素B等抑制剂。

BCP的原理是通过检测微生物生长代谢过程中产生的二氧化碳的量来判定微生物的生长状况。BCP在一次性检测管底部嵌入一个透明的二氧化碳固体传感器, 当有二氧化碳进入时传感器会从灰黑色变为黄色。只有气体可以穿透这个传感器, 避免了其他因素的干扰。

蜡样芽孢杆菌检测时间和特异性验证

在BCP内分别加入102~105cfu/m不同菌量的蜡样芽孢杆菌, 而后置于Bio Lumix微生物实时快速检测系统中进行测试。依据菌量的不同, 可分别在5~10小时左右得到阳性检测结果。远远快于传统蜡样芽孢杆菌检测方法。

为验证BCP的特异性, 在BCP中分别接种了25株革兰氏阴性菌和21株革兰氏阳性菌 (见表1) , 接种菌量为105cfu/m L。实验结果表明检测管中所有革兰氏阴性菌都没有生长, 革兰氏阳性菌中除一株粪肠球菌 (ATCC 19433) 生长外其余20株菌均未生长。表明BCP具有良好的选择性。

光电生物质能第4篇

兴业太阳能技术控股有限公司是这次活动的主要主办单位之一, 在活动中扮演重要角色, 中国建筑金属结构协会副会长、兴业太阳能技术控股有限公司董事局主席刘红维在发言中说:“兴业太阳能之所以组织这次摄影大赛, 其目的就是用相机记录下太阳能发电这一新生能源为社会带来的好处。接着, 刘主席介绍了兴业在这方面所做出的努力。他说, 通过光电建筑的不断探索和推进, 我们看到了希望。从屋顶建筑到现在的分布式发电规划, 从政府到媒体, 从我们企业自身的努力到社会的支持, 我们更加有信心为清洁能源做出应有的贡献。兴业的整体发展模式是:下一步将在重点城市、重点地区和重点行业寻找屋顶, 并同当地政府共同合作。刘主席还透露, 不久的将来, 兴业太阳能将用三至五年的时间, 计划在珠海建设500MW分布式光伏发电, 项目完成后, 珠海将成为全国地级市中最大的分布式光伏发电示范区。根据计划, 2014年底将在珠海建成150MW分布式光伏发电项目, 2015年底建成350MW光伏发电项目, 届时每年将为珠海发电5亿度, 为珠海市提供10%左右的用电量。

对于专项建设需要的庞大资金, 刘红维称, 将由兴业太阳能建立融资建设平台, 在境内外寻找投资人进行融资, 企业无需承担投资风险, 可享受优惠电价, 减轻电费压力。刘红维还强调, 目前我们的选择有两种, 整合资源是目前最大的工作, 兴业太阳能已经跟一些大的央企合作, 在一些经济较发达的地区寻找发展模式, 同时把分布式发电和绿色建筑有机的结合起来。他说, 作为以建筑市场起家的兴业太阳能公司, 我们从来就没有离开过建筑, 目前我们正跟北京建筑大学合作, 共同创建绿色建筑。他用一加一减的方式告诉大家, 做分布式发电建筑的规划和设计, 减法就是传统能源少一些, 加法就是新科技能源多一些。他说在政府的支持下, 我们看到了未来的希望, 看到了绿色建筑为环境所做出的贡献。我相信, 在不久的将来, 每个建筑都是小型的发电厂, 人人都是绿色能源的自助生产者。

国家应对气候变化战略研究和国际合作中心主任李俊峰在会上作了简短的即席讲话, 他说:从去年和今年年初的情况来看, 国内分布式的发展不是特别理想, 其政策还没那么到位。去年国内分布式完成3GW的装机容量, 这主要归功于财政部的金太阳工程, 2014年国家规划8GW的分布式发展目标, 这其中大部分是要通过自发自用的方式来完成, 完成起来是有难度的。实际上在资金流、现金流的透明度与可活动性方面, 分布式发电都面临着比较困难的局面, 银行现在与分布式电站接触并不是很多, 这就造成企业要想融资比较困难。虽然有关部门连续提出来要国家开发行和地方政府打造一个融资平台, 但这不是短期内能够很快做成的事情。如果项目不盈利, 打造任何一个融资平台都是解决不了问题的。如何盈利、如何融资是当前分布式面临的最大难题。这两年大型的光伏电站工程建设与发展情况相对较好, 这是因为大型光伏电站的投资回报是确定的, 而分布式的投资回报不确定, 电价政策透明度不够是导致分布式难以大规模推广的症结所在。

国家能源局制定的2014年光伏装机目标为14GW, 其中6GW为地面光伏电站项目, 剩余的8GW则要通过分布式发电实现。业内甚至将2014年称为中国分布式光伏发展的元年。不过, 目前分布式光伏发电要真正落地, 仍然面临较多待解决的难题。去年业内预计有较多的分布式发电, 但实际分布式占比不到四分之一。今年8GW的分布式光伏发电目标较难实现, 融资是目前面临的最大问题。他提到今年六月初, 美国白宫奥巴马总统在一次讲话中, 把光伏发电放在很高的位置。这说明世界各国都重视光伏发电。那么, 国外可以借鉴的模式有哪些, 在电网方面我们该如何做?一方面, 电网必须为分布式发展提供支持。光伏发电的消纳、转供必须通过电网来完成。在这里, 电网的态度很关键。另一方面, 要保证现金流的透明度。电费还是通过电网来结算比较好一些, 因为两个用户之间一结算, 很容易造成纠纷。特别是在光伏发电与电量消纳结合不是特别好的条件下, 光伏发电量并不能全部自己用完, 剩余的电量无法输送出去、没法消纳, 在这种情况下就必须通过电网转送, 所以电网的这种作用还是特别重要的。即使是在德国用户实现了分布式平价上网的条件下, 电网的这种作用还是很大的。若没有电网的参与, 分布式做起来是很困难的。

不管怎样, 随着新能源的运用和推广, 光伏和建筑的结合, 光伏服务百姓, 并确保万无一失是我们的期待。

中欧清洁与可再生能源学院教授刘建平以“中国的能源战略和应用”为题给大家讲了一堂意义深远的能源课。刘教授首先从我国的能源战略讲起, 他说, 所谓的战略、规划和计划, 都是针对未来, 战略是泛指重大的、带全局性的或决定全局的谋划、方案和对策。战略的特征是其决定全局性、长远性和宏观性。其本质是针对于未来某特定对象。在我们中国, 长期的叫战略, 中期的叫规划, 近期的称其为计划。三者的关系是需要相互支撑和相互配合。计划和规划、规划和战略, 换句话说, 规划是战略的组成部分, 计划是规划的组成部分, 从三者的性质看, 战略具有全局性、方向性和预见性。能源战略是能源可持续发展, 保障其安全的总体思路, 是致力于能源规划、能源计划和能源政策的研究目标。新中国成立以来, 历届的中央政府, 都没有把中国的能源战略公开发表过, 不发表并不是没有战略, 实际上是有的。只不过是根据当时的历史发展和经济社会发展状况、发展规划和发展纲要, 来确定当时的能源发展方向和发展重点。刘教授接着讲, 大家知道, 人类文明形态的演进与能源形式的更替是密切关联的, 我们人类文明发展的历史就是最早简单的柴薪历史, 到化学石油煤炭为主的化石时代, 我们现在的能源是以各种远古能源和现代能源混合交织在一起的能源来做支撑的。能源从我们远古文明的支撑到近代的工业文明和现代的信息文明, 随着全球人口的急剧膨胀, 人类的能源消费大幅度增长。众所周知, 煤炭、石油均为矿物能源, 是古生物在地下历经数亿年沉积变迁而形成的, 不可再生, 其储量极为有限。按现在的能源消耗, 世界上的石油、天然气和煤等生物化石能源将在几十年至两百年内逐渐耗尽。另外, 大量矿物能源的燃烧, 是造成大气污染、“酸雨”和“温室效应”的罪魁祸首。因此, 能源革命的呼声日渐高涨, 能源革命正在覆盖全球, 就目前而言, 我国面临着经济对能源的硬约束, 加之环境的压力, 所以尽快研究新型能源必须认真严肃的对待。科学制定国家能源发展战略规划, 制定能源长期发展目标已提到日程。

去年, 国家能源局重组, 经过大家的深入研究, 起草了国家能源战略安全报告, 并在中南海怀仁堂汇报, 党和国家领导人亲临并认真听取报告。这也是自新中国成立以来的首次。这说明能源问题已引起我国最高层领导人的重视。报告的战略思路基本清晰, 再经过讨论和完善后, 应该会有尽快的行动。报告确立的战略方针是:“安全、清洁、高效、经济”的八字方针。确立的目标是:着力构建现代开放条件下的现代能源体系。为了实现这个目标, 必须围绕着能源消费、能源生产、能源科技来大力推进能源革命, 顺应能源革命的潮流, 完成能源革命的任务。具体而言, 应该从减法、加法和乘法上做足文章。他说, 刚才刘红维主席也讲了, 那么什么是减法呢?所谓的减法就是切实改变能源消费的观念和消费的方式, 倡导能源节约, 淘汰落后产能, 采取多种方式来控制能源消费总量, 和能源消费的强度。所谓的加法就是积极推动传统能源转型, 保障人人供给, 在此基础上, 同时要大力促进新型能源发展, 在能源发展增量上提前预报, 科学预测, 以此来加大能源结构的调整和优化。所谓的乘法就是, 通过能源科技创新和体制变革来提升能源开发力度和产业运行的整体效率, 达到事倍功半的效果。刘教授接着说:工业、建筑、交通是能源消耗的著名三大领域。尽管目前还没有对建筑能耗全面统计, 但相关的研究已经表明, 中国的建筑能耗约占全社会能耗的20%, 他突出强调了“约”。

我们大家都知道, 从太阳日照时, 太阳就扮演着光明与温暖使者的角色, 伴随着我们新的能源革命, 就我们今天认识和使用的能源, 几乎所有的大都与太阳有着天然的联系。因此, 在新的历史条件和新的形势下, 我们必须给太阳赋予新的使命, 无论从资源储量角度, 还是从环境影响角度, 太阳能都让我们充满期待。据估计, 国外一项研究测算, 到2050年, 如果新能源在整个能源比例若超过50%, 那么至少有一半能源将会来自于太阳能。因此, 将代表重点能源领域消费的建筑业和代表新能源发展方向的太阳能有机地结合起来, 叫光电建筑。它是符合安全、清洁、高效和经济的能源战略方针的。也符合构建开放条件下现代能源体系的战略目标。刘教授进一步从理论上阐述道, 能源战略是指出发展方向, 能源规划是指出行动发展方案, 能源政策是为了促进更有效的实施, 能源法律是提供基础保障。所以, 战略目标的实现, 规划方案的落实, 需要政府主导, 更需要企业和全社会的联合行动。目前, 我们已欣喜地看到, 已经有像兴业太阳能这样的一大批企业, 已经自觉地行动起来, 成为顺应能源革命, 实现能源战略目标的生力军。《能源革命重塑中国》这本书正在起草之中, 我们相信, 能源革命不仅将重塑中国, 必将重塑世界。希望新能源和兴业太阳能继续探索前行, 为发展我国能源事业, 促动能源革命, 做出新的更大贡献。

中国建筑金属结构协会光电建筑应用委员会专家, 具有光电建筑业“马前卒”之称的罗多副院长, 以“绿色建筑中的分布式光伏应用”为题作了发言。她讲的主要内容有:绿色建筑为什么需要太阳能, 太阳能光伏与建筑的结合及相关案例介绍。

她首先从绿色建筑概况——绿色建筑的定义与发展讲起。她说, 在建筑的全寿命周期内, 绿色建筑能最大限度地节约资源, 包括节能、节地、节水和节材。以保护环境和减少污染, 为人们提供健康、适应和高效的使用空间, 是与自然和谐共生的建筑。在这里, 她用实例介绍了1974年美国欧伯罗斯生态住宅和21世纪太阳能绿色住宅建筑理念。她以人类对长生不死的神兽信仰“永远的欧伯罗斯”为例, 来呼吁绿色建筑, 建立可持续家园。那么, 什么是欧伯罗斯呢?欧伯罗斯是古希腊神话中的一个怪兽的名字, 此怪兽可以吞食自己不停生长的尾巴而长生不死。它象征不断改变形式, 但永不消失的一切物质与精神的统合, 也隐喻着毁灭与再生的循环。由于欧伯罗斯可以完全不靠外界食物而长存, 并富有神秘、轮回、生生不息的气氛 (功能) , 因此一些西洋炼金术或早期基督教神秘教派, 常以欧伯罗斯为其图腾标志。人类如果能像欧伯罗斯那样, 不消耗外界食物而能自我生生不息的话, 那么世界上就会减少绝大多数的资源掠夺与社会争端, 也就不会导致今天的地球环境危机了。

人类需要绿色建筑, 绿色建筑的三个目标为:一是舒适健康的人居环境, 二是最少的消耗自然资源, 三是最少的影响外界环境。从“中国太阳能的分布情况看, 中国是一个制造业大国, 2011年工业用电占到了全国用电的75%, 就耗电量而言无疑是最大的。而工业建筑面积有多少呢?目前中国建筑面积达到了614亿平方米, 其中住宅面积有430亿平米, 公共建筑面积有89亿平方米, 工业建筑面积则为95亿平米。目前中国的厂房建设不再是零散式, 多数是以工业园区的形式集中规划, 这种规划使得园区内大面积建筑都是低矮建筑, 没有遮挡, 而且大部分屋顶平坦, 对于光伏发电设施的建设十分有利。因此, 我国在屋顶利用光伏技术发电, 具有极大的潜力。她又从六个方面进行了仔细说明:1, 实现经济与生态协调发展和可持续发展将使绿色建筑成为未来建筑的必然选择;2, 上游产业的成熟及国家扶持将促进绿色建筑成为未来建筑的必然选择;3, 因地制宜, 成本控制将成为未来绿色建筑发展的方向;4, 绿色建筑将逐步从公共建筑向普通住宅发展;5既有建筑建造将成为绿色建筑发展的新增长点, 6, 分布式能源将成为绿色建筑发展新亮点。以2008-2012年太阳能光伏组件成本, 以10亿平米为例, 以增量成本258元/平米, 那么, 经济效益就是2580亿元, 人均产值每年50万元, 可解决就业10.32万人。“十二五”期间, 完成新建绿色建筑10亿平方米, 其增量成本就是100元/平米, 共计经济效益可达1000亿元, 人均产值可达每年50万元, 并可解决4万人就业。到2015年末, 大约有20%的新建城镇, 其建筑将达到绿色建筑标准。

根据发改委价格司2013年8月26日发布的最新光伏电价政策, 罗多归纳了五方面的要点:1, 三个分区标杆电价 (统购统销模式) :0.90、0.95、1.0元/kwh;2, 对于分布式光伏自用电, 给以0.42元/kwh的补贴;3, 分布式光伏的返送电量按照当地脱硫电价收购;4, 其执行期原则上20年;5, 绿色建筑的光伏发电主要为建筑自发自用。光伏电价政策的出台, 良好的解决了分布式光伏投资风险的问题。

在建筑节能方面, 应根据区域气候特点和居民生活方式, 因地制宜, 着眼于降低总能耗。可分为:被动优先+主动优化到主被动结合。具体而言, 被动优先 (即合理的场地布置和建筑设计再到提高建筑物体本身的保温隔热的能力) , 主动优化 (即使用节能高效设备到使用可再生能源) , 最后达到科学合理的运行管理体系。在具体的运行中, 太阳电池与建筑材料结合在一起, 成为不可分割的建筑材料式建筑构件, 建材型光伏构件的重要性也体现在这里。体现在关键技术方面的领域主要有建筑、结构、艺术、热工、电子、电力、能源、环境等领域。对光伏产业链, 从系统设计到材料购置, 到装配加工, 再到现场安装, 到运营服务等。要达到被动优先和主动优化到多种技术的综合利用。

建筑用太阳电池组件种类方面, 单晶硅的效率最高16-20%, 可生成140-160W, 多晶硅的效率最高15-18%, 可生成120-140W, 非晶硅的效率较低6-10%, 而CIS效率较低9—12%, 还有其它不一一列举。

在各种通风技术减少空调使用量中, 基本有三种方式:一是用玻璃幕墙水平和垂直通风相结合;二是核心筒热通道;三是底层大开敞。在太阳能建筑一体化及热电联产部分, 可采用光伏+遮阳、采光顶、幕墙、雨棚及所有能做太阳能的地方。并要充分考虑经济、高效、安全的光伏光热一体化幕墙——热点联产。

关于计算机云系统与智能微电脑网及空调设备的耦合, 办公楼宇的智能微电网支持计算机主机的CPU系统。计算机云系统支持设置加班层, 可降低大型空调机组的使用量, 使计算机云系统降低设备能耗。室内和景观设计与建筑被动技术和智能化系统的耦合, 室内灯光、内窗帘等材料选择与建筑自然采光的结合 (灯导管) , 及灯光照明与窗帘的智能化控制策略, 室内水景和园林水景与中水系统相结合。

总之, 太阳能建筑一体化, 主动优化加被动优先, 根据不同的区域可应用到屋顶电站, 通风遮阳百叶, 彩光顶, 幕墙和裙楼雨棚, 太阳能发电, 可超过13%的大楼用电, 太阳能热水, 可给予大楼沐浴设施供水。智能微电网, 有四种状况:一是并网运行, 光伏发电量充足, 负荷用电量小 (包括节假日) ;二是并网运行, 光伏发电量为零, 负荷用电量小 (包括夜晚) ;三是储备变流器发生故障;四是市电发生故障, 微电网孤岛运行——为机房供电。特别在海岛, 无电的边远地区或远离大电网的地方, 提供必要供电。在通讯基站, 信息中心、科研院校、医疗机构等重要负荷领域, 提供关键电源。针对工商业用电、普通居民用电的高效户, 用光伏直流微电网系统, 并进行综合能源管理, 为用户带来经济效益。

光电生物质能第5篇

硅光电池是我们常见的一种光电转换器件, 它不需要外加电源而能直接把光能转换成电能[1,2]。光电池的种类很多, 其中最常见的是硒、硅、砷化镓、硫化镉等, 而这些当中工艺最成熟、应用最广泛的是硅光电池[3,4]。它具有不消耗常规能源、光谱响应范围宽、线性响应好、无转动部件、寿命长、维护简单、使用方便、功率大小可任意组合、无噪音、无污染、性能稳定等优点[3,6]。和其他半导体材料的器件一样, 硅光电池的工作特性容易受温度的影响。为了保证必要的检测精度需掌握温度对硅光电池的光电特性的影响[7,8], 目前在实验上进行硅光电池光电特性温度影响的测试仪器有TK-PV1型光伏效应实验仪等, 这些仪器全部是封装设备, 学生无法了解仪器设备的内部构造及其原理。基于此, 从实验室日常的仪器出发, 搭建了一种新的可以同时对光通量和光强进行调节的测试电路, 并对硅光电池不同温度下的短路电流、开路电压以及负载特性作了初步的研究和分析[9,10,11]。

1 硅光电池的实验电路设计

1.1 实验器材及作用

智能数显温控仪:控制温度的高低, 温度控制范围在 (30℃-200℃) ;光照度计:控制光照强度的大小, 控制输出的光通量;大功率白发白LED灯:提供光源;光源驱动 (恒流源LED驱动) :给白光LED提供电源驱动;电流表:测量电流的大小;QY-HS116P硅光电池:接收白色LED灯发出的光, 并产生光生电流。

1.2 搭建实验平台

根据硅光电池短路电流、开路电压、负载特性的电路原理, 进行搭建实验平台。

1) 将两只型号相同的白发白LED用小接口连上, 并用同一块电源驱动模块给其供电, 保持电源的一致性。

2) 将其中的一只白发白LED接到温控仪的一端, 作为硅光电池的输入光源。

3) 将另一只连有相同电源和相同型号的白发白LED接到用于测量光强的光通量。

4) 将硅光电池接上导线并和相应的仪器表 (电流变、电压表、负载) 按照电路原理进行连接, 同时接到温控仪的另外一端, 用于接受光并产生电流。

2 利用设计电路测试硅光电池的电压、电流、负载的温度特性

2.1 硅光电池的电压、电流温度特性

从实验得到的数据图可得:

1) 在常温、光通量为50-750 lx下硅光电池的短路电流与入射光强呈线性关系, 短路电流随着温度的升高而增大。

2) 随着温度的上升, 在相同的光通量的范围内, 硅光电池的短路电流呈非线性关系, 这主要是由于温度上升, 硅光电池P-N结内的电流不再单单是光生电流, 在高温下, 电子和空穴对有可能获得较大的动能, 越过P-N结的禁带宽度, 参与导电形成热电流。

3) 常温下硅光电池的开路电压与入射光强度的对数成正比。开路电压随入射光强度的增大而增大。但入射光强度越大, 开路电压增大得越缓慢。开路电压随着温度的升高而降低。

4) 在入射光的强度保持不变的情况下, 硅光电池的开路电压和外加温度成线性关系且随外加温度的增加而增大。

2.2 硅光电池负载的温度特性

在外接负载的为100Ω、510Ω、1 KΩ时, 硅光电池输出的电流都随光强和温度的升高而增大, 但电流增加的幅度随温度的升高而减小。

1) 在同一光照下处于高温下的回路电流出现下降的趋势, 且随着负载的增大, 这种趋势越来越明显。

2) 当负载为100Ω时 (在550lx光照下, P-N结处于100度下的光电流开始小于温度为90度) 。

3) 当负载为510Ω时 (在350lx光照下, P-N结从70度开始, 出现光生电流随温度升高成明显减小) 。

4) 当负载1K时 (在250lx光照下, 光生电流已经全部随温度的升高而下降) 。

3 总结

由于硅光电池的特性与它的开发利用有着密切关系, 因此研究其光电的温度特性显得尤为重要。基于实验室条件下搭建简易的测试电路对硅光电池进行光电的温度特性研究, 研究结果表明硅光电池的开路电压随着温度的升高而减少, 而短路电流却随着温度的上升而增大。负载特性随着温度、光照强度的变化而变化, 因此要获得大功率, 要选择合适的负载。实验电路的设计原理、方法可行, 测量数据与实验结论和其他仪器设备的测量得出的结论一致。

参考文献

[1]嘉宝, 刘亚丽等.植物生理学实验[M].北京:北京气象出版社, 1995:19.

[2]宋爱琴.硅光电池特性的研究[J].实验室科学, 2011, 14 (2) :102-104.

[3]张志良, 翟伟箐, 李小芳等.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社, 2003:12-13.

[4]张兆奎, 缪连元, 张立.大学物理实验[M].北京:高等教育出版社, 2001:315-316.

[5]陈西园, 庄兴稼.硅光电池的短路电流的温度特性[J].抚顺石油学院学报, 1995, 15 (1) :64-66.

[6]张中俊, 王婷婷, 曾和平.薄膜太阳能电池的研究进展[J].电子元件与材料, 2010 (, 11) :76-78.

[7]汪建章, 潘洪明.大学物理实验[M].杭州:浙江大学出版社.2004:266-267.

[8]张玮, 杨景发, 闰其庚.硅光电池特性的实验研究[J].实验技术与管理, 2009, 26 (9) :42-46.

[9]北京崇文光电器件厂技术组.半导体光电转换器件——硅光电池[J].物理学和国民经济, 1973, (3) :273-276.

[10]陈春生.硅光电池的应用[J].无线电杂志, 1981, (11) :34-35.

光电生物质能第6篇

时间:2010年10月27、28日

地点:中国国际展览中心 (北京三元桥) 5号馆洽谈区

形式:面对面自由交流

费用情况:参展企业免费, 非参展企业收取注册费:1000元/企业

主办单位:台湾对外贸易协会、TDMDA台湾平面显示器材料与组件产业协会、TOSEA台湾光电与半导体设备产业协会、台湾区照明灯具输出业同业公会、中展集团北京华港展览有限公司。

光电生物质能第7篇

关键词：复杂光电环境,光电装备,半实物仿真,评价

引言

现代光电技术的迅猛发展极大地促进了光电侦察、光电制导装备的广泛应用,也改变了现代战争的作战模式,实现了侦察的全天候和打击的精确化。但是,在近似理想环境下测试出来的光电装备的性能指标,在复杂环境下的性能如何,还不能确定。科学技术发展的今天,现代战场变得空前复杂,爆炸烟尘、战场火光会使得光电装备作战效能明显下降;激光目标照射会严重影响光电装备的成像性能,甚至对使用安全性造成威胁;烟幕干扰、激光诱偏、强光致盲会严重影响光电制导武器的打击精度;现代战场上光电装备的多频谱性、装备种类的多样性也会造成战场光学环境不断恶化,对光电装备的作战使用产生严重影响[1]。因此,在复杂光电环境下光电装备的作战性能已成为光电设备研制过程中不可回避的问题。

1光电侦察与制导机理与受干扰因素分析

光电侦察是利用光电探测器接收目标与背景发射或反射的光学信号,经信号处理,将目标从背景中区分开来,从而实现对目标的侦察。光电制导就是光电手段引导弹药实现对目标的精确打击[2]。对光电侦察与制导的干扰分为路径干扰(含发射路径和接收路径)、对探测器的干扰、对目标的干扰三种。

对路径的干扰,就是利用衰减或切断光信号传输路径的手段,使探测器不能接收到信号或接收到的信号太弱,不能从背景中区分出来。典型的就是烟幕遮蔽。

对探测器/制导装置的干扰,就是把干扰信号直接加载到探测器或制导装置上,使探测器不能正常工作或不能从背景中区分出目标。典型的包括强光干扰、电磁干扰等。

对目标的干扰,就是使目标信号减弱或运用假目标的方式使光电装备不能区分真实目标的确切位置。典型的包括目标隐身、各种假目标等。

2复杂光电环境下光电装备半实物仿真试验平台的建立

2.1复杂光电环境下光电侦察与成像制导装备半实物仿真试验平台的建立

如图1所示,光电侦察与成像制导装备复杂光电环境半实物仿真试验平台由两轴转台、目标与背景模拟器、激光干扰模拟器、二维运动转台、控制与显示子系统、烟幕发生器、太阳光模拟器、定向电磁干扰装置等组成。

其中,两轴转台提供光电侦察装备的运动姿态,目标与背景模拟器模拟不同条件下的目标与背景,激光干扰模拟器模拟激光干扰源,烟幕发生器模拟烟幕干扰,太阳光模拟器提供强光干扰,定向电磁干扰装置提供定向电磁干扰。

图1光电侦察装备复杂光电环境下半实物仿真试验平台Fig.1Hardware-In-the-loopsimulationplatformofopto-electronicreconnaissanceequipmentinthe complexopticalenvironment

目标与背景模拟器可根据不同试验需要选择可见光目标与背景模拟器、红外目标与背景模拟器、毫米波目标与背景模拟器。目标模拟器能够够根据试验时不同的大气(含大气抖动)、照度、目标与背景对比度需要进行调整,满足试验的需要。

激光干扰模拟器由激光器、二维运动转台、控制与显示子系统、激光探测子系统组成。激光器可根据干扰需要选择不同波长的激光器;二维运动转台用于控制激光投射的位置,由二轴转台、平面反射镜组成,平面反射镜安装在二轴转台上,由二轴转台带动其进行空间运动,试验时,根据控制与显示子系统指令要求,由控制系统控制安装在二轴转台上的反射镜的俯仰和方位,来调节激光光斑的投射位置。

太阳光模拟器用于模拟不同天气条件下太阳的辐射,可根据需要进行调节(衰减),用于光电侦察装备的抗强光性能试验。若装备是微光装备,可用微弱光源代替太阳光目标模拟器。

电磁干扰模拟器主要模拟光电侦察与成像制导装备所处的电磁干扰环境,用于考核光电侦察装备在电磁干扰环境下的工作及性能情况。注意,使用时应定向对准被试装备,而要避免对试验装备造成干扰。

在进行光电侦察与成像制导装备复杂光电环境下的半实物仿真试验时,可根据不要需要构建不同的复杂光电环境,既可进行单项环境模拟,如激光干扰或烟幕干扰,也可组合进行复杂光电环境模拟。

2.2复杂光电环境下激光半主动制导装备半实物仿真试验平台的建立

激光半主动制导装备复杂光电环境半实物仿真试验平台主要由三轴转台、激光目标模拟分系统、激光干扰分系统、烟幕发生器、太阳光模拟器、定向电磁干扰装置等组成。工作原理示意图见图2。

图2复杂光电环境下激光半主动制导装备半实物仿真试验工作原理图Fig.2 Hardware-in-the-loopsimulationschematicofsemi-activelaser-guidedopticalequipmentinthe complexopticalenvironment

其中,三轴转台提供导引头运动姿态,激光目标模拟分系统提供激光半主动制导照射激光,激光干扰模拟器提供激光干扰源,太阳光模拟器提供太阳光干扰,烟幕发生器实现烟幕干扰。

激光干扰模拟器由激光光源子系统、光斑特征模拟子系统组成。激光光源子系统用来产生与激光目标模拟器相符合的脉冲激光光源,光斑特征模拟分系统用来改变激光信号能量、光斑大小、编码形式,使模拟的光斑信号满足干扰性能要求。试验时激光目标模拟器和激光干扰模拟器分置于激光漫反射屏同侧或两侧,激光目标信号和干扰信号投射在反射屏上并形成漫反射,接收系统控制指令,在规定的时段发射干扰进行诱骗。

二维运动转台用于控制激光光斑投射在漫反射屏上的位置,由二轴转台、平面反射镜组成,平面反射镜安装在二轴转台上,由二轴转台带动其进行空间运动。试验时,根据控制与显示子系统指令要求,由控制系统控制安装在二轴转台上的反射镜的俯仰和方位,来调节激光光斑在漫反射屏上的投射位置。

控制与显示子系统主要由主控计算机、数据处理服务器、应用软件、数据库等组成,完成工作模式选择、试验态势设置、二维运动转台的运动控制、干扰模拟器状态控制、态势显示、数据显示、试验记录、事后分析等,可通过实时网络连接到系统仿真计算分系统和试验控制分系统,接受指令和反馈状态、数据信息。

激光漫反射屏为激光目标模拟器和干扰模拟器提供具有一定漫反射率的照射目标,由漫反射板、支架、调整机构等组成。

抗激光干扰半实物仿真试验时,激光导引头在照射激光的引导下正常工作,当激光探测子系统截获到对方激光威胁信号时,探测子系统中的激光编码识别器对敌激光信号进行解码,所获得的敌方激光编码信号经同步延迟器延迟后,触发激光编码器产生同步码,同步码调制激光干扰模拟器中的激光电源并激励激光发射器发射与敌激光信号波长、脉冲宽度、码型相同的激光干扰脉冲,经漫反射屏反射后对激光导引头进行干扰[3]。

3试验实施与评价

3.1光电侦察与成像制导装备复杂光电环境半实物仿真试验

3.1.1单项环境模拟

(1)烟幕环境:利用目标模拟器产生目标与背景,在光电侦察或成像制导装备捕获或跟踪目标的状态下,启动烟幕发生器,调节烟幕浓度,直到目标消失或丢失,记录烟幕干扰浓度值。侦察状态下选择4判读,以多数人的判读结果为准,跟踪制导状态下以导引头丢失跟踪的目标为准。

(2)强光环境:利用目标模拟器产生目标与背景,在光电侦察或成像制导装备捕获或跟踪目标的状态下,用太阳光模拟器(微光时选择微弱光源)以不同的入射角和不同的辐射亮度照射侦察装备或导引头,直到目标淹没或丢失,记录干扰光源强度值和照射角。侦察状态下选择4判读,以多数人的判读结果为准,跟踪制导状态下以导引头丢失跟踪的目标为准。

(3)激光环境:利用目标模拟器产生目标与背景,在光电侦察或成像制导装备捕获或跟踪目标的状态下,用激光照射目标,调节干扰激光功率直到侦察装备或成像导引头图像饱和或跟踪精度下降直至丢失目标,记录干扰激光功率值。侦察状态下选择4判读,以多数人的判读结果为准,跟踪制导状态下以导引头丢失跟踪的目标为准。

3.1.2复杂光电环境模拟

根据战场环境需要,构建出不同作战条件下的复杂光电环境,研究光电侦察和成像制导装备的成像和跟踪制导性能。试验时,侦察状态下选择4判读,以多数人的判读结果为准,跟踪制导状态下以导引头丢失跟踪的目标为准[4]。

3.2激光半主动制导装备复杂光电环境半实物仿真试验

3.2.1单项环境模拟

(1)强光环境:在导弹成功捕获并跟踪目标的状态下,用太阳光模拟器以不同的入射角和不同的辐射亮度照射导引头,直到目标丢失,记录干扰光源强度值和照射角。

(2)编码激光干扰环境:在导弹成功捕获并跟踪目标的状态下,用和制导激光编码一致的干扰激光照射目标临近的另一目标,调节干扰激光功率直到导弹丢失目标或偏离原目标,记录干扰激光的功率值。

(3)烟幕环境:利用烟幕箱模拟烟幕对激光的衰减,在导弹成功捕获并跟踪目标的状态下在激光光路上加入烟幕箱,调节烟幕浓度,直到导弹丢失目标,记录干扰烟幕的浓度值。

3.2.2复杂光电环境模拟

根据战场环境需要,构建出不同作战条件下的复杂光电环境,研究激光半主动制导装备的跟踪制导性能。

4结束语

构建复杂光电环境是武器装备试验鉴定发展的迫切需要,在外场构建复杂光电环境需大量的经费投入和不同型号试验鉴定的特定支出,而采用半实物仿真技术,把复杂光电环境的构建纳入其中,既能满足大量重复试验的需要,也因费用低、条件控制简便,可满足不同型号的光电装备在复杂光电环境条件下的试验鉴定需求[5]。