基于压缩空气储能系统与多晶硅光伏电池发电的海岛微网研究

摘要

随着南海问题争端愈演愈烈，国家开发海洋的步伐加快，发展远洋海岛的微网具有重要意义。远洋海岛的微网由于远离陆地，外界对微网的补给困难，因此，亟需发展不依赖或者尽可能少依赖外界补给的供电方式。不同于传统的储能方式，绝热式压缩空气储能系统有诸多良好的特性，储能效率较高，储释能过程不会污染环境。目前光伏电池制备技术中，多晶硅光伏电池占据了最大的份额，虽然其制造工艺相对于其他光伏电池来说相对成熟，但是光电转换效率不高，提高多晶硅光伏电池光电转换效率是研究的重点。本文建立基于绝热式压缩空气储能系统和新型多晶硅光伏电池远洋海岛微电网，考虑到不同类型的海岛负荷特性，提出相对应的远洋海岛微网优化调度方法，主要研究内容如下：
　　（1）本文综合介绍了压缩空气储能系统（CAES），从提出到逐步发展的历程，使用热力学理论着重研究了绝热式压缩空气储能系统（AA-CAES）的工作原理，建立了储能、释放和储气状态的数学模型，分析了压缩机，膨胀机和换热器工作过程中的效率。影响绝热压缩空气储能系统整体效率的主要因素与压缩空气储能系统运行过程中能量流的能量耗散模型相结合，系统效率与储存时间间隔的对应关系为成立。
　　（2）本文分析影响多晶硅光伏电池光电转化效率的因素，采用激光表面织构技术对多晶硅光伏电池进行绒面处理，化学腐蚀进行表面优化，采用氢化非晶硅进行表面钝化，分别使用银和铝敷设正面和背面电极，并且对光伏电池的光电转化效率进行检测，分析检测结果并与传统方法制备的多晶硅光伏电池进行对比。
　　（3）针对南海上不同类型的海岛，研究其负荷特性，总结不同用途海岛负荷的规律。建立海岛微网的模型，根据光伏电池、压缩空气储能以及不同的负荷特性，提出海岛微网的调度优化策略，降低运行总成本，为南海微网建设和开发提供参考。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2 绝热式压缩空气储能效率分析

2.1 引言

2.2 压缩空气储能原理

2.3 压缩空气储能效率

2.4 储释能间隔时间与压缩空气储能系统释能效率

2.5 本章小结

3 表面激光织构的多晶硅光伏电池研究

3.1 引言

3.2 激光表面织构

3.3 化学腐蚀优化

3.4 钝化

3.5 电极制备

3.6 光电转化效率分析

3.7 本章小结

4 远洋海岛孤立小型微网优化调度策略研究

4.1 引言

4.2 含压缩空气储能与多晶硅光伏电池的海岛微网

4.3 远洋海岛小型微网负荷分析

4.3 海岛微网优化调度方法

4.4 算例分析

4.5 本章总结

第五章 总结与展望

攻读学位期间发表的论文目录

参考文献

致谢