聚光太阳能光伏发电效率的研究

摘要

随着科学技术不断发展，人类赖以生存的地球正面临着各种能源日益枯竭的严重威胁，大力发展新能源和可再生能源已经成为中国21世纪发展国民经济和建设小康社会刻不容缓的主要任务和战略目标。而太阳能正是符合人类需求的新型能源。但是，由于太阳能分布不均匀、辐射时间也会随着日照方位和天气影响而变化，因此，如何有效的利用太阳能资源成为我们首要要解决的问题，而这也是现在很多太阳能设备对太阳能利用率不高的根本原因。
　　由于太阳能的能流密度低、能量分散，为了提高单位面积光伏电池的输出功率，可采用聚光方法，使光伏电池工作在多倍甚至上百倍的光强条件下，而且这样对降低光伏发电成本也具有很好的应用前景。但在聚光条件下，随着温度升高，光伏电池的发电效率又会降低。若采用流体冷却方式对光伏电池进行冷却，在降低电池温度获得热能的同时，又提高了发电效率，实现了太阳能的高效利用。为了解决了太阳能利用率不高的问题，本文介绍了一种利用太阳能聚光光伏跟踪系统的设计方案。
　　本文根据聚光光伏发电原理，分析了抛物面反射聚焦发电的优势，选择了合适的自动跟踪系统并探讨了设计方法，提出了一种采用抛物面反射自动聚焦电路控制的设计。为提高热转换效率，由于通过空气间接进行热交换的散热方式来实现热转换的效率比较低，而且体积大，安装不方便。本文提出了一种通过热直接传导的方式来实现散热，这种散热方式更加方便，且体积小，转换效率高，安装也方便。
　　本文所设计的聚光光伏发电自动跟踪及散热器系统，机械结构紧凑简单，易于安装，跟踪效果良好且运行稳定，可广泛应用于并网和离网光伏发电系统。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题背景

1．2．1 太阳能能源的现状及发展

1．2．2 我国太阳能资源的现状分析

1．2．3 国内外光伏产业的发展

1．3 太阳能聚光光伏跟踪技术的发展前景

1．3．1 聚光光伏发电的工作原理

1．3．2 聚光光伏发电的优点

1．3．3 太聚光光伏发电存在的问题

1．4 论文的研究内容

1．5 论文结构

第2章 系统总体机械设计及实现方法

2．1 太阳能光伏聚光器主体结构设计

2．2 太阳能光伏聚光器设计

2．3 主动式太阳能散热器设计

2．4 主动式太阳能跟踪器机械总结构设计

第3章 系统总体硬件电路框图设计

第4章 聚光光伏跟踪系统各控制电路的原理和器件选用

4．1 光电传感器的性能和选用

4．1．1 传感器及其作用

4．1．2 光敏电阻器件传惑器的特性和选用

4．2 集成运算放大器的的工作原理和选用

4．2．1 集成运算放大器的种类

4．2．2 集成运放的器件选用

4．3 时基电路555组成定时器的工作原理与选用和设计

4．3．1 NE555时基定时器集成电路

4．3．2 CD4051集成电路多路转换器

4．4 单片机的工作原理及器件选用

4．4．1 单片机太阳能聚光光伏跟踪系统

4．5 A／D转换器的原理和器件选用

4．6 步进马达及驱动器的工作原理和器件选用

4．6．1 步进马达的工作原理及特性

4．6．2 步进马达的选用

4．6．3 步进马达驱动器的工作原理及特性

第5章 光伏跟踪系统控制单元硬件电路设计

5．1 东西、南北方向光线传感器放大电路的设计

5．2 多路转换器电路的设计

5．3 光线传感器滤波电路的设计

5．4 光线传感器比较放大电路的设计

5．5 NE555延时整形电路的设计

5．6 TLC5510 A／D模数转换电路的设计

5．7 手动触发电路的设计

5．8 单片机串行通信接口单元电路设计

5．9 东西方向步进马达的电路设计

5．10 南北方向步进马达的电路设计

5．11 稳压电源电路的设计

结论

致谢

参考文献

附录Ⅰ 自动跟踪系统整体电路1

附录Ⅱ 自动跟踪系统整体电路2