1.3工作任务分析
由于太阳能作为一种新能源，具有具有低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点，所以我们需要对太阳能的收集提出跟高要求，要尽可能高效收集起来。
1、目前，在大部分地方，太阳能收集装置都是固定角度安装，造成太阳无法直射收集版，这造成了很多太阳能无法被利用，本文采用太阳能自动跟踪技术，使太阳能电池板与阳光时刻垂直，达到最大吸收效率。
18.Bashir Ahmad. Users and Disusers of box solar cookers in urban India-cooking projects[J]. Solar Energy.2000，69：209-215
19.宋开峰.新型太阳跟踪机构研究[D].河北：河北工业大学，2004：10-15.
与传统的化石能源相比,光伏发电具有以下优点:
1.储量丰富。太阳能是取之不尽的可再生能源。太阳每秒钟辐射的能量大约是1.6x1023kW,其中到达地球的能量高达8x1013kW,相当于燃烧6x109吨标准煤[3]。按此计算,一年内到达地球表面的太阳能总量折合成标准煤约1.892x1016亿吨,是目前世界主要能源探明储量的1万倍,因此可以说太阳能是“无限”的,取之不尽,用之不竭。
13.Sharaf, A.M.; Yang, L.; A Novel Maximum Power Tracking Controller for a Stand-alone Photovoltaic DC Motor Drive [C]. Electrical May 2006: 450–453
14.罗维平.基于PLC的太阳能电池板自动跟踪系统的研究[J].电子技术应, 2009, 9(1): 138-144
2.燃料免费。太阳能资源无处不在,可以直接免费获取,不受地域条件的限制,应用范围广泛,只是地区之间有丰富与欠丰富的差别。
3.长寿命。一般没有会磨损、毁坏或需更换的活动部件,因此系统使用寿命长,晶体硅光伏电池的使用寿命能够达到25年以上[4]。
4.无污染。光伏发电无任何有害气体及声、光、磁、噪音等排放,因此是一种清洁安全的能源。
20.孙茵茵，鲍剑斌，王凡.太阳自动跟踪器的研究[J].机械设计与制造，2005，7(7)：157-159.
指导教师意见：
指导教师签名：
年月日
2、在南方的夏天，大量台风侵入，大量太阳能电池板会受到台风的攻击，导致结构不稳定，甚至是直接是损坏。改进太阳能电池板单轴跟踪装置的机械结构，使之能够在台风来临的时候，减少台风对结构的破坏和影响。
1.4方案拟定与分析
1.太阳能自动跟踪方式的确定
常用太阳能自动跟踪的方式有2种：1、光电跟踪；2、视日运动轨迹跟踪。
光电跟踪方式跟踪精度高，但是易受到外界环境的干扰，而视日运动轨迹跟踪虽然跟踪精度差，但是基本不受外界杂散光影响。本次设计采用两种方式相结合的方法达到追踪效果。
1、在晴天的时候，采用光电跟踪的方式，追求最高效率收集太阳能
2、在多云或阴雨天气，采用视日运动轨迹跟踪，能够避免跟踪器捕捉错误对象，比如云层边缘的亮点等。
4.余海.太阳能利用综述及提高其利用率的途径[J].能源研究与利用, 2004, 79(3): 8-9
5.KALOGIROU, S. The Potential of solar industrial Process heat aPPlieation[J]. APPlied Energy, 2003, 76(1): 337-362
15.徐文灿.太阳能自动追踪系统的探索与试验[J].物理实验, 2002, 23(9): 45-48
16.刘四洋,伍春生.主动式双轴太阳跟踪控制器[J].可再生能源, 2007, 25(9): 69-72
17.Karl-Heinz Funken, Manfred Becker. Solar chemical engineering and solar materials research into the 21st century[J]. Renewable Energy.2001，24：469-474
2.受气候影响大
如果在阳光不充足的多云或阴雨天气,随着光照强度的降低,光伏电池的转换效率会大幅度降低,因此,光伏系统不适合应用于阴雨天气较多的地区。另外,由于空气中的尘埃会落到电池板上,长时间沉积会阻碍光线的照射,也会对转换效率造成影响。
3.光伏发电成本较高
晶体硅太阳电池主要原料是高纯硅,其纯度高达99.9999%,虽然硅是地壳中含量仅次于氧的元素,但是要从石英砂中提炼出高纯度的硅需要消耗大量的能量,成本较高,这就使得硅原料的价格一直居高不下,制约了光伏市场的快速发展。另外,由于硅提纯技术被德国、日本、美国等国家垄断,目前我国生产晶体硅电池需要的原料大多依赖进口,导致生产成本进一步升高[1,9]。
1.6参考文献
1.张冬洁,王志远,刘胜利.太阳能在我国的应用及发展前景[J].洛阳工学院学报, 2001, 22(4): 1-20
2.罗运俊,何梓年,王长贵.太阳能利用技术[M].北京:化学工业出版, 2005. 1-9
3.杨金焕,陈中华. 21世纪太阳能发电的展望[J].上海电力学院学报, 2001, 17(4): 22-30
6.TSUR, Y, ZEMEI, A. Long-term perspective on the development of solar[J]. Solar Energy, 2000, 68(1): 379-392
7.李俊峰,王斯成,张敏吉,等. 2007中国光伏发展报告[M].北京:中国环境科学出版社, 2007. 8-22
1.2调研报告
1.2.1光伏发电的优点
光伏发电技术(Photovoltaic)是将太阳能转化为电能的技术,其核心是可释放电子的半导体物质。最常用的半导体材料是在地壳中储量丰富的硅。太阳能光伏电池有两层半导体,一层为正极,一层为负极。阳光照射在半导体上时,两极交界处产生电流。阳光强度越大,电流就越强。太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作,在阴天也能发电。由于反射阳光,少云的天气甚至比晴天发电效果更好[2]。
我国拥有居世界第一位的水能资源,居世界第二位的煤炭探明储量,居世界第11位的石油探明可采储量。但由于我国人口众多,人均能源资源严重不足,而我国现在所面临的却是能源需求量成倍增长的严重挑战。
因此,采用新能源和可再生能源以逐渐减少和替代化石能源的使用,是保护生态环境、走经济社会可持续发展之路的重大措施。这对于世界尤其是我国是十分迫切的。而太阳能资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境,是国际社会公认的理想替代能源,所以开发利用太阳能受到越来越普遍的重视,成为目前各国都在研究的重大课题。
10.石新春,王毅.电力电子技术[M].北京:中国电力出版社, 2005. 1-20
11.赵争鸣,等.太阳能光伏发电及应用[M].北京:科学出版社, 2005. 1-20
12.Anton, I.; Perez, F.; Luque, I.; Interaction between Sun tracking deviations and inverter MPP strategy in concentrators connected to grid[C]. Photovoltaic 19-24 May 2002 Page(s):1592–1595
5.低维护费用。保持系统运转稳定仅需要很少的维护,节约了系统维护的成本。
6.原料储量丰富。硅作为光伏电池生产所使用的主要原料,在地壳中的储量十分丰富,随着硅提纯技术和转换效率的不断提高及相关技术的发展,光伏发电的成本正呈现快速下降的趋势[5,6]。
7.安装方便。光伏发电系统机动灵活,可在任何地方快速安装。光伏发电系统可用作分布式电力系统,也可用于光伏建筑集成(Building Integrated Photovoltaic),一方面可以节省发电基地使用的土地面积和费用;另一方面可以用光伏组件来充当部分建筑材料,节约成本。
8.适合高海拔地区。在海拔较高的地区,由于空气稀薄,柴油发电机的工作效率会降低,但此类地区较强的日照强度将使得光伏系统可以输出更高的功率,因此使用光伏发电非常有利脚[7,8]。
1.2.2光伏发电存在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ问题
虽然光伏发电有很多突出的优点,但同时也存在着一些有待考虑的问题:
1.光电转换效率不高
由于光伏电池的特点,在选取光伏电池原材料时必须考虑到材料的光导效应和光导效果,目前光电转换效率较高的单晶硅电池的转换效率在20%左右,同时由于对光电效率转换控制不当,真正的光电转换效率还会降低。
3、在台风天气下，由于机器容易受损，所以要将太阳能收集板收起来或是固定某一安全的角度。
2.太阳能电池板单轴跟踪机械结构设计
3.太阳能光伏发电装置的抗台风外形设计
在南方，夏天台风频发，不少太阳能发电装置因此而性能下降，有的甚至遭到损坏。太阳能板由于面积较大，所以受到台风的拉力也较大，支架就会受到很大的拉力，轻则装置松动，重则直接损坏。本文准备队太阳能发电板的外壳进行改善，通过结构的改变达到减少台风拉力的大小。
8.BADRAN, 0, 0·. Study in industrial applications of solar energy and the range[J]. Renewable Energy, 2001, 24(1): 485-490
9.王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京:化学工业出版, 2005. 1-6赵争鸣,等.太阳能光伏发电及应用[M].北京:科学出版社, 2005. 1-20
附4
开题报告
论文题目太阳能光伏发电系统分析
班级：新能源132
姓名：兰亚雄
学号：2013X31222
开题报告内容：
1.1开发新能源的迫切需要
人们很难想象,如果没有电，人类的生活会变成什么样子。随着社会生产的日益发展,人类对电的需求每年以很大幅度增加,进而对能源的需求也迅速增长。全世界对能源的消耗在1970年约为83亿吨标准煤,而在1995年,这种消耗达到了140亿吨标准煤,即25年间增长了69.7%,并预计,到2020年全世界对能源的消耗会达到195亿吨标准煤。根据公认的估算,如果人类对能源的需求以目前的速度增长,全世界的石油将在今后40年间被耗尽,而天然气和煤也最多分别能维持60年和200年左右。可见,矿物热料并不是取之不尽的。不仅如此,大量使用化石能源己经开始造成全球变暖,燃煤会通过煤渣和烟尘放出大量有化学毒性的重金属和放射性物质,严重污染了人类的生存环境[1]。