光伏發(fā)電開題報告

.word.word格式.專業(yè)專業(yè).專注南通大學電氣工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告學生姓名學號專業(yè)電氣工程及自動化課題名稱一種聚光式光伏發(fā)電裝置及其控制器的設計閱讀文獻情況國內文獻 篇開題日期月 日國外文獻 篇開題地點一?文獻綜述與調研報告：（闡述課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，本課題研究的意義和價值、參考文獻）.題研究的背景：能源是人類賴以生存與發(fā)展的主要物質基礎之一，當今社會發(fā)展與經濟繁榮主要得于常規(guī)化石燃能源（如石油、煤、天然氣、鈾等）的廣泛應用。然而隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，能源的需求日 增長，常規(guī)能源越來越供應求，人類將得面臨無能源可用的能源短缺危機。由能源短缺引發(fā)的問題也越來越突顯，現(xiàn)代化發(fā)展將由于能源中斷而在世界范圍內出現(xiàn)經濟危機，劇 的矛盾將也應運而生，現(xiàn)代經濟可能也隨之土崩瓦解。由于能源緊缺問題而引發(fā)的戰(zhàn)爭，在上世紀常有爆發(fā)，比如，在中東有著世界上最大的石油產區(qū)，因石油危機常引發(fā)幾次慘的戰(zhàn)爭。如果新能源 能廣泛投入應用，這些由于危機而引發(fā)的戰(zhàn)爭在將來還會出現(xiàn)，甚至因為危機的深化而加劇。環(huán)境污染的加劇也導致很多新的社會問題的出現(xiàn)。經貿的全球化，廢物垃圾越境轉移問題表現(xiàn)突出，環(huán)境污染呈現(xiàn)國際化的新趨勢。大化石燃能源的使用，是環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境破壞的主要原因。在常規(guī)化石燃能源使用過程中，產生大的O和煙塵等有害物，造成“溫室效應及大范圍的酸雨，使得全球的極地和高山上的冰川積雪融化，海平面上升，大的森 遭到破壞，建筑被腐蝕，人類的身體健康和生存發(fā)展受到嚴重威脅。在這種形勢下，只有加緊開發(fā)新能源，才能根本解決能源緊缺與經濟發(fā)展的矛盾以及資源環(huán)境的破壞與人類持續(xù)發(fā)展的矛盾。因此新能源的開發(fā)用得到前所未有的快速發(fā)展，包括太陽能（光伏、光熱和光化學）、風能、潮汐能、生物能、地熱能等。在這些新能源中，太陽蘊含巨大的能，而光伏發(fā)電即將太陽能轉化為電能，開發(fā)用太陽能已成為世界上許多國家可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)決策。太陽能有其自身的特點和優(yōu)勢：（）太陽的儲非常大，取之盡，用之竭。根據(jù)科學家計算，分鐘內輻射到地面上的能足可以供給人類使用一。太陽能每輻射到地球的能大約為全球人類用電的萬倍。()分布廣泛。在地球上人類居住的地方 有充足的陽光，在邊遠地區(qū)太陽能顯得特別重要。人煙稀少的地方，電網遍布到，或者沒有燃氣燃油供應時，太陽能可以發(fā)揮重大作用。()綠色，可再生。太陽能的使用無污染，會對環(huán)境造成破壞。()建設簡單，周期短，成本低。正因為太陽能有以上的特點和優(yōu)勢，作為一種新能源已經受到世界各國的極大重視。因而光化發(fā)電有著非常廣泛的應用前景，是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。.題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作為二十一世紀能源研究的熱點，太陽能的有效用是解決環(huán)境和能源問題的主要途徑之一。太陽能光伏發(fā)電是用半導體界面的光生化特效應將光能轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。其核心元件就是太陽能電池。太陽能電池經過聯(lián)后進封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功控制器等部件就形成光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨光伏系統(tǒng)和并網光伏系統(tǒng)。控制器等部件就形成獨光伏系統(tǒng)可以獨運，而并網光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網相連并向電網輸送電的光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交配電柜等設備組成。由于光伏發(fā)電具有可比擬的優(yōu)勢，在未來的幾十太陽能定會占據(jù)世界能源消費的重要席位，但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到生能源在總能源結構中將占到%以上，同時太陽能光伏發(fā)電在世界總電供應中的占比也，可再生能源將占總能耗的%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電的%以上；到1紀末，可再生能源在能源結構中將占到%以上，太陽能發(fā)電將占到%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)地位。在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中普遍采用的是固定方陣發(fā)電方式，即太陽能電池板的朝向是固定的。而太陽在一天中東出西，一之中春、夏、秋、冬位置定，無法保證太陽光始終垂直照射在電池板上。并且太陽輻射密低，轉換效低，因此需要大面積的光伏電池，這無疑增加光伏發(fā)電的成本。這些問題嚴重制約光伏產業(yè)的發(fā)展。在這種情況下，人們提出聚光光伏系統(tǒng)的概，用成本較低的聚光器聚光，減少太陽能電池組件的面積使太陽能電池工作在幾倍乃至幾百倍的光強條件下提高單位面積太陽電池的輸出功有效地解決光伏發(fā)電成本居高下的問題在將來必定有著廣闊的發(fā)展空間和很好的應用前景。目前 (聚光型的光伏系統(tǒng)在光伏市場上還占據(jù)主導地位，這主要是因為聚光光伏系統(tǒng)還存在一些關鍵的科學技術問題沒有得到完全解決。最主要的原因是因為聚光光伏系統(tǒng)需要高的太陽同步跟蹤裝置沒有平板光伏技術可靠其維護費用相對也較高。所以聚光光伏系統(tǒng)的控制技術已經成為許多國內外學者的研究熱點。美國在研制單軸太陽跟蹤器，完成東西方向的自動跟蹤，而南方向則通過手動調節(jié)。美國國加州成功的研究兩軸跟蹤器。月美國亞桑那大學推出新型太陽能跟蹤裝置，該裝置用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結構，結構緊湊，重輕，大大寬跟蹤器的應用領域。月首次召開太陽能聚光發(fā)電國際會議，表明光伏聚光系統(tǒng)作為很有潛的一項技術已經引起多人的關注。此后在美國、歐洲、澳洲，聚光光伏產業(yè)得到飛速發(fā)展。聚光光伏技術的應用在國內剛起步，一些項目尚處于實驗、示范階段。，國內首個太陽能聚光光伏示范電站在內蒙古鄂爾多斯市建成，安裝千瓦太陽能聚光光伏電池。經聚光器聚光后，單位面積太陽能電池的發(fā)電明顯提高。該項目的建成，標志著我國聚光光伏發(fā)電技術的應用邁出重要一步。目前，跟蹤太陽的方法有很多，主要是光電跟蹤和根據(jù)視日運動軌跡跟蹤。后一種跟蹤方式又可以分為雙軸跟蹤和單軸跟蹤 。孫茵茵鮑劍斌等對太陽自動跟蹤器進研究，分析壓差式太陽能跟蹤器、控放式太陽跟蹤器、時鐘式跟蹤器、比較控制式太陽跟蹤器等四種跟蹤器的優(yōu)點與缺點并提出新型自動跟蹤器的設計方案?；驹歉鶕?jù)得到的太陽的高角和方位角，扣聚光器和太陽位置偏差即聚光器光軸與陽光平時給出的信號，經過前置放大器放大、濾波后保存到處器中，由處器進一定的處 后控制步進電機轉動，就是從控制手段上出使聚光器隨著太陽移動而移動，從而達到跟蹤的目的。全自動跟蹤太陽發(fā)電就是從控制手段上出發(fā)，根據(jù)太陽位置的變化，調整太陽能電池板的偏轉角，從而跟蹤太陽的運 軌跡，使太陽人射光線垂直照射到太陽能電池板上，充分地接收太陽輻射能。最新實驗結果表明：在相同條件下，其發(fā)電能 和固定式相比提高，成本下。而且瓦數(shù)越大，造價低就越多，這是因為跟蹤所附加的部件設備，在一定的范圍內，造價上基本沒有么大變動的緣故。最近陳應天教授研制出一種四倍聚光的單晶硅光電池發(fā)電樣機，初步分析可使峰電的初始投資成本比平板固定式節(jié) -，發(fā)電成本低- 。所以隨著跟蹤技術的提高，跟蹤式太陽能聚光器系統(tǒng)正變得具市場競爭。聚光光伏系統(tǒng)可以極大的提高現(xiàn)有太陽能電池板的發(fā)電效，節(jié)大的資源，低光伏發(fā)電成本。但該系統(tǒng)目前仍處于研究開發(fā)階段商業(yè)化產品非常有限距離大規(guī)模使用還有很長的距離。跟蹤控制技術就是制約該產業(yè)發(fā)展的一個關鍵因素，也是目前世界上研究的熱點問題。本課題就是針對跟蹤控制技術展開研究，通過新的設計方案，提高其控制和穩(wěn)定性，低成本，使得光伏發(fā)電產業(yè)具競爭。.題研究的意義太陽能的大規(guī)模應用將是1紀人類社會發(fā)展進步的一個重要標志。日惡化的生態(tài)環(huán)境使人們逐步認識到，人類必須走可持續(xù)發(fā)展的道，大開發(fā)和用可再生能源是必由之。太陽能光伏用技術在這種形勢下進入快速發(fā)展的階段，用太陽能聚光光伏發(fā)電是解決當前能源短缺、資源枯竭、環(huán)境污染等問題的一種有效方法和途徑。在光伏系統(tǒng)輸出功相同的條件下，用聚光材的低成本優(yōu)勢，來替代昂貴的太陽能電池板，低光伏系統(tǒng)的綜合成本，可以實現(xiàn)太陽能光伏轉換高效性與技術性的統(tǒng)一。對常規(guī)太陽能電池進聚光，可以提高單位面積太陽能電池的輸出功 。一定程上克服太陽能的分散性，所以聚光技術具有很高的研究價值和很好的應用前景。聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)由聚光器組件、散熱器組件、高效太陽能電池、太陽能對日追蹤機構等組成。在本課題中，聚光器采用雙拋物面結構，用大拋物面進聚光，小拋物面進散光，來提高聚集光的均勻性和平 ，避免聚集光均勻導致局部受熱，電池損壞等現(xiàn)象。針對傳統(tǒng)跟蹤方法穩(wěn)定性差、跟蹤低、成本高的缺點，提出一種混合式兩軸跟蹤控制系統(tǒng)設計方案。該方案結合日歷跟蹤法的優(yōu)點，能夠實現(xiàn)對太陽位置的確跟蹤。有效解決受天氣情況影響太陽光線往往能照到傳感器上，導致跟蹤裝置無法對準太陽，甚至會引起找機構的誤動作等諸多缺陷。本課題的研究方法能提高光伏發(fā)電的效，低光伏發(fā)電的成本，使其在成本、性能和可靠性三者之間達到平衡，具有較好的實用價值。參考文獻：楊偉昕光伏發(fā)電最大功點跟蹤及并網運 南京至航空至航天大學創(chuàng)霖光伏發(fā)電算法及控制器研究湖南大學趙爭鳴劉建政孫曉瑛太陽能光伏發(fā)電及其應用京科學出版社趙為太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的研究 合肥工業(yè)大學殷志強孟憲向太陽取一中國太陽光熱與光電應用現(xiàn)狀與展望太陽能學報莫松平輻射熱學的基礎論及其應用研究 安徽中國科學技術大學海浩聚光光伏發(fā)電光學系統(tǒng)優(yōu)化設計研究 浙江浙江工業(yè)大學趙春江太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術的發(fā)展自然雜志江守反射聚光用太陽能的基礎；論合肥中國科學技術大學黃國華施玉川等常規(guī)太陽電池聚光特性實驗 太陽能學報陳諾夫白一鳴聚光光伏系統(tǒng)物張寶星太陽能用的跟蹤與聚集系統(tǒng)研究 安徽合肥工業(yè)大學周改改聚光太陽能光伏系統(tǒng)的研究 大連交通大學孫茵茵鮑劍斌等太陽自動跟蹤器的研究 秒械設計與制造羅來武顧菊平茅峰等基于的混合式兩軸光伏跟蹤控制系統(tǒng)設計微.電二?本課題的基本內容，預計解決的難題本課題研究的重點是太陽能電池板在聚光條件下的跟蹤控制側重于以單片機為核心的軟硬件控制的設計。主要內容如下：.日跟蹤算法及控制器設計。采用混合式兩軸跟蹤控制系統(tǒng)設計方案，在太陽軌跡日歷法的基礎上進優(yōu)化，提高跟蹤和穩(wěn)定性。無線通訊模塊和液晶顯示模塊的設計，可以增強系統(tǒng)的可控性和柔性。.傳感器的設計，用單片機實時監(jiān)控水溫，控制水箱的開啟與關閉。.單片機為核心的閉環(huán)系統(tǒng)控制策的研究，該方法僅可以提高系統(tǒng)的控制，而且可以把功耗到最低，節(jié)約能源。可能出現(xiàn)的難題：.片機、光強傳感器、溫傳感器、步進電機等的選擇。只有合 地選擇好 這些硬件設施，才能保證后續(xù)工作的完成。伺服跟蹤系統(tǒng)的設計。需找到一種合適的方法結合太陽軌跡日歷法來提高跟蹤。編寫程序及各模塊的調試。編程中會遇到各種錯誤，需要反復對其修改，在調試過程中外界干擾、安裝位置確等環(huán)境因素會影響系統(tǒng)運效，要根據(jù)實際情況斷對方案進修改。三.課題的研究方法、技術線直閱相關文獻，解光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原和基本組成結構；解電氣控制設計各模塊的功能，確定設計方案；選擇單片機心類型，編寫程序，提出控制策并優(yōu)化；搭建模型，進調試并提出整改方案

四?研究工作條件和基礎南通大學有豐富的圖書和期刊資源，以及 的網上查詢和下載系統(tǒng)，基本上能滿足本項目查閱文獻的需要；.算機一臺；.拋物反射面和小拋物反射面，紅外濾光片，光伏電板，迎光探測器，機械支承機構等機械加工部件；單片機一塊，步進電機兩臺，傳感器，液晶屏。五、進計劃起訖日期工作內容月 日一月日查閱中外參考文獻，翻譯一份英文資月 日一月日消化吸收參考文獻及資 ，撰寫