光伏储能百叶窗的创新设计

蔡飞飞　何庆　徐洋　闻鸿运　奚钢

摘 要：本装置创造性地在家用百叶窗的叶片上粘贴太阳能电池板，调节叶片角度，在太阳光照射下通过光伏装置将太阳能转换为电能，为手机等家用小电器提供电能，或者用逆变器将其转换成交流电并入家庭用电网。本装置设计结构紧凑，美观实用，节能环保。

关键词：百叶窗；光能转换；储能

中图分类号：TK513 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2017）02-0021-03

在煤炭类能源不断减少与环境保护日益重要的今天，清洁能源有着巨大的市场与潜力。太阳能作为人类最容易获取也是最便捷的清洁能源，成为清洁能源的首选。储能百叶窗通过光伏装置与传统百叶窗的有机结合，可以将光伏转变来的电能向家用小型电器供电或储存起来，如再辅以跟综装置可达到根据太阳光照射角度的变换来改变百叶窗叶片的角度，从而可实现利用太阳能最大化的目标。[1-2]

1 百叶窗的新功能

目前，市场上的百叶窗多数运用在家庭或办公室等场合，一般用于室内、室外的遮阳、通风等。百叶窗一般的用途主要是美观以及保护室内隐私，现代百叶窗还可以利用相关材料做到保温效果以达到冬暖夏凉的目的，同时，也可以对紫外线做到有效的阻隔。将百叶窗作为利用太阳能进行电能储藏与再利用的载体，这是新时代赋予家用百叶窗新的功能。[3]利用手动调节装置来调节百叶窗叶片角度，适用于不会使用智能设备的老人或行动不便的人们，方便给手机等储能设备充电。

2 结构设计

本创新设计的光伏储能百叶窗，主要由窗体前后盖板1、太阳能组件叶片2、充电器及充电电池板3、蓄电池4、销子5、控制叶片的旋转装置及旋转纽6、用于传递旋转旋钮动力的传动条7等机械传动装置，以及充放电控制器等器件组成。

本装置采用的太阳能叶片可以利用光伏发电原理来进行发电，其工作原理如图2所示。在太阳光照射下，太阳能电池组件将太阳的光能直接转换为直流电能，该直流电能可直接供给直流负载使用；也可以用蓄电池等储能装置将电能储存起来，按照需要随时释放，以供用户使用；或者用逆变器将其转换成交流电并入家庭用电网，向社会供电。

2.1 储能器

对于家用太阳能光伏供电系统，要求它能够随时向用户的电气提供稳定的电能，但是，由于太阳光照的间歇性和随机性，发电、供电任务全靠太阳能电池则难以满足，对此可通过储能装置来对太阳能叶片发出来的电能进行储存及控制，同时，家用太阳能光伏供电系统中也必须有一个控制器来控制储能电压的状况，进行监测，并对其充放電过程进行控制，实现发电、供电间的平衡。

根据设计计算，选择6-CA-12型号蓄电池存储电能，其额定电压为12V，额定容量为20A·h。

2.2 太阳能叶片角度调节机构

为了充分利用太阳能，需要调节百叶窗叶片的角度，以便更好的吸收太阳能，从而能够获得最大的太阳能。在图2所示的实际操作中，上下移动旋钮，带动操纵杆运动，操纵杆与各齿条直接通过销连接起来，传递动力，从而带动太阳能叶片的旋转。

本装置调节太阳能叶片的角度装置为机械装置，需要人为地去调节。对此也可以利用传感器技术配合单片机，使得调节机构能够自动根据当天的日照情况进行角度调节。其次，当蓄电池电能蓄满时，由单片机的程序做出相应的提示，断掉电路中连接到家庭电网中用电器的电路，接通此段电路，从而能够最大化地利用产生的能源。

2.3 设计创新

本光伏发电系统安置于窗户玻璃后面。没有太阳光照时，该百叶窗使用与普通百叶窗一样；有日照时，可通过调节旋钮将太阳能叶片调到当地的最佳倾斜角度，从而实现对太阳能的收集、储存与再利用，此时并不影响百叶窗的普通使用功能。即本设计的创新性表现在以下四个方面。

（1）将光伏发电系统内置在家庭或办公室窗户里，拓宽了太阳能利用的领域。

（2）本装置的调节机构能调节太阳能百叶窗叶片角度。

（3）能够满足LED灯等节能设备的用电负荷。

（4）既可以采光以及装饰房屋，又可以节约能源。

3 结语

本光伏储能百叶窗是以光伏发电系统的原理为技术依托，将百叶窗和太阳能发电巧妙的结合起来，经过创新设计而成；实现了对太阳能的收集、贮存和再利用，拓宽了太阳能利用的领域，为家用百叶窗的使用增加了新的功能，装置结构紧凑，设计新颖，适用于家庭及办公室等使用，应用前景广阔。

本装置可以有效利用太阳能这一直接的人类清洁能源，减少火力发电所需的化石能源，改善环境，节能环保。

参考文献：

[1] 张凯莉， 邓艳美， 高策. 光伏发电智能百叶窗系统[J]. 科技资讯，2014 （21）： 4-5.

[2] 回双双， 吴亚敏， 王晓， 等. 太阳能电池板的优化安装[J]. 实验室研究与探索， 2012 （5）： 28-30.

[3] 李春来，杨立滨，张节潭， 等. 一种光伏电站逆变器综合评估方法[J].太阳能，2016（8）：37-41.

Innovative Design of Photovoltaic Energy Storage Shutter

CAI Fei-fei， HE Qing， XU Yang， WEN Hong-yun， XI Gang

（School of Mechanical Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou， 213001，China）

Abstract： These solar panels are creatively pasted on the shutter blade of household， to adjust blade angle in the sunlight through the photovoltaic device to convert solar energy to electricity. The electricity is provided for mobile phone and other small household electrical appliances， or it is converted to AC into the home network by the inverter. The device is compact in structure design， beautiful and practical， energy saving and environmental protection.

Key words： shutter； light energy conversion； energy storage

责任编辑 祁秀春