两次反射多平面镜聚光型太阳能光伏系统设计方法的探讨

【摘要】： 当今,开发利用可再生清洁新能源是全世界面临的共同课题,其中太阳能光伏发电倍受瞩目,但目前由于光伏发电成本高,还未能充分进人市场。如何最大限度的提高太阳能的利用率、降低光伏发电系统成本仍为国内外学者的研究热点之一。本文从提高太阳能的接收效率方法出发,利用现有的技术,研究设计新型聚光型光伏发电系统,以有效降低太阳能发电成本。 本文主要工作内容如下: 1、光伏发电系统聚光器设计。以聚光型光伏发电为出发点,通过对光伏电池的输出特性和其影响因素的分析,得出普通光伏电池的最佳入射光强Em为额定光强的5～6倍。并据此设计了两次反射多平面镜聚光器增强光伏电池的入射光强,提高了光伏电池发电能力。并从光学理论方法推导出了两次反射平面镜组成结构方式,给出了一种新型两次反射多平面镜聚光器设计方法。 2、聚光型光伏发电系统的跟日器设计。为达到理想的聚光效果,采用天文日历定位和极大光强比较定位相结合的方法,对太阳位置进行准确定位,通过采用方位角和俯仰角两轴跟踪控制方法准确跟踪太阳位置。 3、建立了小型两次反射多平面镜聚光型光伏发电实验系统,对小型平面镜聚光型光伏发电系统进行两轴步进跟踪控制,并给出硬件设计原理图和软件设计框图。 实验表明,该聚光器能够达到设计要求的聚光效果,跟日器能够准确跟踪太阳,系统设计方法是可行的 【关键词】：光伏电池 聚光器 自动跟踪控制 系统设计
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 太阳能光伏发电的背景及意义13-14
• 1.2 太阳能光伏发电的研究现状14-17
• 1.2.1 光伏发电历史14
• 1.2.2 国外光伏发电技术的现状与前景14-15
• 1.2.3 我国太阳能光伏发电的现状与前景15-17
• 1.3 聚光太阳能利用的现状与研制开发趋势17-21
• 1.3.1 聚光系统的分类17-18
• 1.3.2 聚光方法分析18-19
• 1.3.3 国外研究现状和发展趋势分析19-20
• 1.3.4 国内研究现状20-21
• 1.4 中国太阳能资源评价21-23
• 1.5 本课题研究目的及主要工作23-24
• 第二章 两次反射多平面镜聚光器的研究与设计24-41
• 2.1 太阳能电池特性分析研究24-35
• 2.1.1 太阳能电池的性能参数24-25
• 2.1.2 光伏电池的模型分析25-28
• 2.1.3 影响太阳能电池I-V 特性的分析研究28-33
• 2.1.4 光伏阵列接收最佳光强的分析33-35
• 2.2 两次反射多平面镜抛物面聚光器的研究与设计35-41
• 2.2.1 两次反射多平面镜太阳能聚光器结构设计36
• 2.2.2 单个平面镜面积的计算36-38
• 2.2.3 多平面镜阵抛物面平面镜数量计算38-39
• 2.2.4 二次反射平面镜的大小计算39-41
• 第三章 自动跟踪系统分析设计41-54
• 3.1 太阳方位的确定与跟踪41-43
• 3.1.1 光强比较定位法41-42
• 3.1.2 天文日历定位法42-43
• 3.1.3 图像识别定位法43
• 3.2 基于太阳运动轨迹的太阳方位计算（天文日历定位法）43-49
• 3.2.1 太阳赤纬与太阳时角43-46
• 3.2.2 太阳高度角、方位角计算46-47
• 3.2.3 聚光器运动方程的建立47-49
• 3.3 跟踪控制方式分析与设计49-54
• 3.3.1 跟踪控制方式及分类49-50
• 3.3.2 跟踪方式及分类50-53
• 3.3.3 跟踪控制的方案设计53-54
• 第四章 实验系统设计54-60
• 4.1 两次反射多平面镜聚光太阳能实验系统的硬件结构设计54-57
• 4.1.1 聚光系统设计54
• 4.1.2 双轴伺服系统设计54-55
• 4.1.3 太阳跟踪控制系统设计55-56
• 4.1.4 测量采集系统设计56-57
• 4.2 两次反射平面镜聚光太阳能跟踪系统的软件设计57-60
• 第五章 总结与展望60-61
• 5.1 总结60
• 5.2 工作展望60-61
• 参考文献61-65

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