國內首臺“人造太陽”落戶日出東方

本刊記者 鵬飛

太陽能熱利用產業可持續發展離不開技術的不斷進步，而技術檢測手段是衡量技術水平的重要尺度。當前，太陽能集熱器性能檢測仍需看“老天爺臉色”行事，即相關測試需滿足一定的氣象條件方能進行，尤其是太陽能輻照度，這就在一定程度上制約了太陽能科學技術研究的進度，降低研發工作效率。室內太陽模擬器被譽為“人造太陽”，可有效打破這一桎梏，但符合檢測高標準技術要求的“人造太陽”技術復雜，在全世界范圍內少之又少，僅有少數世界頂級的實驗室才擁有這樣的設備。

如今“人造太陽”來到中國，落戶日出東方太陽能股份有限公司。

2012年12月10日，倍受關注的中國太陽能熱利用行業“室內太陽模擬器應用及現場展示”研討會在江蘇連云港隆重開幕。本次研討會由中國可再生能源學會太陽能熱利用專委會主辦，日出東方太陽能股份有限公司承辦，參會的行業領導和專家包括中國可再生能源學會副理事長孟憲淦、中國農村能源行業協會太陽能熱利用專業委員會主任羅振濤、中國可再生能源學會產業工作委員會主任委員朱俊生、中國可再生能源學會熱利用專業委員會主任鄭瑞澄、清華大學殷志強教授、上海交通大學王如竹教授等，另外還有來自中國建筑科學研究院、北京大學工學院、國家太陽能熱水器質量監督檢驗中心(北京、昆明、武漢)等單位的專家領導，以及清華陽光、力諾瑞特等企業代表應邀出席。

圖1 太陽能模擬器實驗室揭牌儀式

研討會期間，日出東方“人造太陽”實驗室正式揭牌，標志著國內首臺“人造太陽”落戶日出東方，日出東方也成為國內首家擁有世界最先進太陽能光熱系統室內檢測實驗室的企業。

人造太陽模擬器，以模擬器作為光源，可以模擬太陽光照射。由于“人造太陽”本身體積較小，測試過程不受環境、氣候、時間等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制。日出東方所引進的“人造太陽”是目前世界上最先進的太陽能光熱系統室內檢測設備，由德國Fraunhofer ISE太陽能研究所和德國PSE公司合作開發研制，是德國太陽能專家嚴格按照國際標準為公司量身定制而成，總投資1500萬元。

除此之外，為打造世界領先的研發檢測能力，2009年，日出東方引進了德國斯圖加特大學ITW研究所與斯圖加特SWT技術公司合作開發的世界上最先進的太陽能光熱系統測試設備。該檢測設備能夠最大限度地模擬太

陽能室外最惡劣的環境進行試驗，檢測項目覆蓋了從原材料、配件到整機檢測的所有項目，檢測標準和檢測技術達到國際實驗室專業水平，有力助推了整個行業的研發檢測能力的升級。

目前日出東方擁有行業內唯一的國家認定企業技術中心，建立了從原材料到整機，從集熱部件到系統的CNAS國家認可實驗室，是目前中國太陽能熱利用行業檢測水平最高的檢測中心這一。并且自主研發了具有行業前景的中溫集熱檢測系統，保障了公司創新實踐的標準化和嚴謹度。

日出東方總工程師焦青太在“人造太陽”實驗室演示現場表示:“室內太陽模擬器的投入檢測，配合日出東方具備的世界最先進的室外太陽能檢測線，能夠做到全天候24小時不間斷太陽能檢測能力，尤其德國原裝進口人造太陽模擬實驗系統能夠提供已知且長期穩定的實驗條件，并能夠對太陽能產品的相關設計開發效果過程做出極為準確的判定，改變了原有依靠經驗的粗放式產品設計狀況，引領整個太陽能產品設計進入科學化、精細化、目標化的針對性設計時代。”另據焦總工表示，日出東方“人造太陽”實驗室對整個太陽能熱利用行業開放，可協助行業研究機構、企業免費檢測樣品、新品，并及時提供詳盡數據，充分降低檢測研發成本。

日出東方董事長徐新建說，室內太陽模擬器雖然為日出東方出資購買，但公司愿意把它作為行業公共服務平臺，為提升行業整體技術水平服務，他熱誠歡迎其他企業免費使用這個平臺。朱俊生主任對日出東方的慷慨奉獻精神表示贊賞。

行業著名專家，清華大學殷志強教授則表示:“室內太陽模擬器可克服氣候給太陽能光熱的檢測研發帶來的不利條件，大大縮短時間成本，提升效率，降低整體研發檢測周期，為行業提供更多一手數據，推動行業發展，為行業做出貢獻。”在隨后由殷教授主持舉行的研討會上，眾多代表就此展開了熱烈討論，雖然代表意見有分歧，但殷教授表示，行業需要這種暢所欲言的學術氛圍。

人造太陽模擬實驗室投入使用后，將極大地增強日出東方研發力量的綜合實力，加快產品的研發進程，進一步接軌國際高嚴標準，其高精度的檢測能力也將引領行業進入精細化設計的新階段，推動中國太陽能熱利用步入世界太陽能行業前列。

太陽模擬器作為光源，可以模擬太陽光照射，其光譜接近太陽光譜。太陽模擬器本身體積較小，測試過程不受環境、氣候、時間等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制，因而太陽模擬器常被用于太陽能科學技術研究。

附

太陽模擬器簡介

一 太陽模擬器的組成

太陽模擬器室內檢測系統主要部件如下圖:

二 燈場

太陽模擬器使用一種特殊的金屬鹵素燈(MHG)作為輻射的光源，產生可以和連續光譜相媲美的密集稀土多線光譜，結合特殊的玻璃過濾器，可以提供和自然太陽光非常接近的光譜分布。

三 人造天空

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自然天空的輻射溫度低于環境溫度，而金屬鹵素燈前方的玻璃過濾器在工作時能達到100℃以上，如果直接使用會產生大量的長波紅外輻射照射集熱器，影響測試結果。因此需要安裝人造天空來阻止長波紅外輻射換熱。人造天空由兩塊鍍有減反層的低鐵玻璃組成，玻璃框架之間有冷空氣不斷循環，為了防止陰影或者不必要的反射，人造天空必須比測試平面稍大。

人造天空技術參數

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四 集熱器測試臺架

集熱器測試臺架由集熱器支撐架、X-Y雙軸掃描器、通風裝置、恒溫控制系統以及傳感器及數據采集系統組成。

1 集熱器支撐架

集熱器支撐架采用鋁合金框架，X-Y雙軸掃描器以及通風裝置安裝在支撐架上，適用于不同類型集熱器安裝。通過中央控制系統及一對液壓缸，可以實現0?～90?之間任意角度的調節。

集熱器支撐架技術參數

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2 X-Y雙軸掃描器

X-Y雙軸掃描器上裝有總輻射表、風速儀以及太陽光伏電池，可以在測試平面自由移動，可以實現對輻照均勻性、風速的精確測量以及對太陽輻射的快速測量。

X-Y雙軸掃描器技術參數

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3 通風裝置

通風裝置安裝在測試平面較低的邊緣，中央控制系統可以根據集熱器厚度設定通風裝置的高度，使得集熱器平面上的空氣流容易達到最佳狀態。同時，中央控制系統可以設定空氣流動速度。

通風裝置技術參數

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4 恒溫控制系統

恒溫控制系統通過保溫軟管和集熱器連接，能夠加熱和冷卻集熱器回路的傳熱工質，配有冷水機組提供冷卻水。

通過電磁體積流量計測量流體體積流量，另外體積流量計內的溫度傳感器測量流體溫度，由此計算出流體質量流量。

恒溫控制系統技術參數

5 傳感器及數據采集系統

傳感器及數據采集系統技術參數

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五 太陽能熱水器測試臺架

熱水器測試臺架由太陽能熱水器支撐架、X-Y雙軸掃描器、通風裝置、遮陽裝置以及管路循環系統組成，能夠按照中國國家標準GB/T19141和GB/T18708對太陽能熱水器的熱性能進行測試。

太陽能熱水器測試臺架技術參數

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六 中央控制系統

在整套測試系統中，太陽模擬器及測試臺架上的傳感器和執行器通過Can總線連接到觸摸屏的中央控制系統，通過中央控制系統可以實現對太陽模擬器的高度和傾角、燈的位置、輻照強度、X-Y雙軸掃描器的設定、測試臺架的位置和傾角等參數進行精確調節。