能源管理实验室新能源应用的研究太阳能毕业设计论文.docx
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能源管理实验室新能源应用的研究太阳能毕业设计论文
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
目录------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1
第一章、绪论-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------2
1.1课题的意义---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2
1.2国内外发展状况--------------------------------------------------------------------------------------------------------------3
1.3本次毕业设计所承担的任务-----------------------------------------------------------------------------------------------3
1.4预期效果-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4
第二章、总体设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------------4
2.1太阳能工作原理--------------------------------------------------------------------------------------------------------------4
2.2设计思路-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5
2.2.1太阳能电池的结构及工作原理---------------------------------------------------------------------------------------------5
2.2.2太阳能电池的基本特性----------------------------------------------------------------------------------------------------6
2.2.3影响太阳能输出的主要因素-----------------------------------------------------------------------------------------------9
2.2.4太阳能电池组的选择----------------------------------------------------------------------------------9
2.3控制器------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10
2.3.1控制器的自检---------------------------------------------------------------------------------------11
2.3.2系统电压-------------------------------------------------------------------------------------------11
2.3.3控制方式-------------------------------------------------------------------------------------------11
2.3.4技术参数-------------------------------------------------------------------------------------------12
2.4蓄电池------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12
2.4.1蓄电池的重要性----------------------------------------------------------------------------------------------------------12
2.4.2蓄电池的选择-------------------------------------------------------------------------------------------------------------12
2.5负载---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13
第三章、系统的平面布置------------------------------------------------------------------------------------------------13
第四章、系统的安装与调试--------------------------------------------------------------------------------------------14
4.1太阳能电池组件的安装--------------------------------------------------------------------------------------------------14
4.2控制器与蓄电池的安装--------------------------------------------------------------------------------------------------14
4.3系统的接线-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------15
4.3.1控制器与蓄电池的连接---------------------------------------------------------------------------------------------------15
4.3.2控制器与电池组件的连接------------------------------------------------------------------------------------------------16
4.3.3控制器与负载的连接---------------------------------------------------------------------------------16
4.4系统的调试------------------------------------------------------------------------------------------------------------------17
4.5使用说明---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------18
4.5.1故障极其排除---------------------------------------------------------------------------------------18
4.5.2安全事项-------------------------------------------------------------------------------------------18
4.5.3日常维护-------------------------------------------------------------------------------------------19
第五章、结束语--------------------------------------------------------------------------------------------------------------19
第六章、参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------------------------20
第一章、绪论
1.1、课题的意义
能源是人类社会生存和发展的必需品,高速发展的经济使得能源危机和环境污
染已经成为21世纪国际关键词。
如何缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾,新
能源给我们提供了一种新的选择,它将成为破解中国乃至世界难题的利剑,引领世
界跨入强劲增长的新能源经济时代。
中国是世界能源生产和消费大国,但以煤为主的能源生产和消费结构不尽合
理,煤炭比重太大,带来了巨大的环境压力。
据了解,2000年,中国一次能源生
产量达到10.8亿吨标准煤。
尽管我国太阳能、风能、地热等新能源也都有不同程
度的发展,但原煤仍高达9.98亿吨。
煤炭污染成为中国环境污染的重要因素。
因
此,如何使新能源代替旧能源已经成为中国环境及经济发展的首要任务。
中国正处于经济高速发展时期,但在发展的同时也面临着很多问题,新能源作
为一种“绿色”新技术,在减少环境污染,缓解环境压力的同时,也可以缓解我国
的能源危机,充分体现了“科学发展”、“可持续发展”、“和谐发展”的发展理
念,发展潜力巨大,新能源开发正迎来前所未有的历史发展机遇。
太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露
出的经济性等优势,其开发利用是最终解决常规能源特别是化石能源带来的能源短
缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径,是人类理想的替代能源。
对于太阳能的利用在新能源应用中占有重要地位,本次课题研究的就是对太阳
能的应用,本次设计的意义在于开发实验室新能源的实验设备,充分加强了教学的
实践意义。
设计的实验室系统如果可以在实验室中充分的验证,完全可以用运于具体的新
能源开发工程中,支持能源改革的建设。
1.2、国内外发展状况
当前,太阳能开发利用技术及其推广应用突飞猛进,1997年,全球太阳能电池
的销量增加了40%,成为全球发展最快的能源。
太阳能热水器已形成行业,正以其优
良的性能价格比不断地冲击燃气、电热水器市场;太阳能热电站也已商业化,
是大型太阳能电站的希望所在;光电技术发展更快,表现在光电转换效率的不断提
高和光电池制造成本的不断下降以及各种新型太阳能电池的问世。
各国对太阳能的
开发利用给予了极大关注,突出表现在各国政府推出的光伏计划,如德国的“千顶
计划”,日本的“朝日七年计划”以及美国的“百万屋顶计划”等。
以色列在其房屋太阳
能热水器安装率达80%的情况下,更是明文规定,凡新建房屋必须配置太阳能热水器。
我国太阳能开发利用有其成功之处,但用运简单,技术低端。
自90年代以来,我国太阳能已经进入全面启动时期,而日渐显现的常规能源危
机,更是进一步加速了太阳能利用的发展速度。
但我国的太阳能利用只是初级阶段,
主要为太阳能的热水器,简单照明等。
但是,总体来说国内在太阳能利用方面
还处于一个初级阶段,我国在太阳能方面的技术以及应用方面,与国外相比较还有
一定的差距,随着科技的发展,国内在太阳能利用方面的竞争力明显不足。
要同国
外大企业竞争,我们就不能局限与学习外国的技术,我们要在学习的基础上创新,
争取在短时间内,缩小差距,实现超越。
1.3、本次毕业设计承担的主要任务
本次毕业设计主要是设计一个实验室系统,课题比较独立,采用天达光伏TDLD
系列产品,以实物与展板结合的形式,为模拟现实的LED景观照明演示实验板提供电能,以满足演示景观照明的智能控制功能。
本次设计采用理论与实践相结合的方法,三月初结合对设计任务书的了解,到小寨实验室进行了认识实习,指导老师对课题进行了初步的指导说明。
然后按照设计安排首先查阅资料进行初步的理论构思,与老师、同学探讨构思的可行性,再进行书面性的理论设计,绘制系统图、平面图。
定期到实验室和老师探讨,完成修改,完善初步的理论设计。
四月中旬,联系相关安装调试的同学,到实验室进行实物的安装调试,结合指导老师的指导,进一步完善,等达到预期效果,编写正式的书面材料,充分准备完成最终的设计答辩。
本次设计需要自己完成查阅书籍资料,网络查询学习相关知识,再通过实验室
完成实物的认识设计出具体的试验系统,画出系统图,平面图,接线图。
以及安装调
试,编写系统操作说明书等一系列任务。
1.4、预期效果
通过关于太阳能利用的实验系统的设计实现节约能源、为模拟现实的LED景观照明演示实验板提供稳定的电能,以满足演示景观照明的智能控制功能。
第二章、总体设计
2.1太阳能系统的工作原理
系统工作原理简单,其原理结构图如图1,利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池,白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出,经过充放电控制器储存在蓄电池中,夜晚当照度逐渐降低至设定值、太阳能电池板开路电压4.5V左右,充放电控制器侦测到这一电压位后动作,蓄电池对负载放电。
蓄电池按照设定的模式以及时间来放电,充放电控制器动作,蓄电池放电结束。
充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
图1太阳能系统原理结构图
2.2设计思路
2.2.1太阳能电池的结构及工作原理
太阳能电池通常由半导体硅材料制成。
其作用是把太阳能直接转换为直流形式的电能,是光伏阵列中光电转换的最小单元。
由于单个太阳电池的功率极小,因此一般不单独作为电源使用。
实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进行封装后构成太阳电池组件使用。
光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联后构成。
图2所示的硅电池,它的基体材料为P型单晶硅,厚度在0.4mm以下。
上表面层为N型层,是受光层,它和基体在交界面处形成一个P一N结。
在上表面上加有栅状金属电极,可提高转换效率;另外,在受光面上,覆盖着一层减反射膜,它是一层很薄的天蓝色氧化硅薄膜,用以减少入射太阳光的反射,使太阳电池对入射光的吸收率达到90%以上。
图2硅太阳电池结构
太阳电池的工作原理为:
当太阳光照射P一N结时,在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子,相应地便产生了电子-空穴对,并在势垒电场的作用下,电子被驱向N型区,空穴被驱向P型区,从而使N区有过剩的电子,P区有过剩的空穴;于是就在P一N结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。
光生电场的一部分抵消势垒电场,其余部分使P型区带正电、N型区带负电;于是就使得N区与P区之间的薄层产生了电动势,即光生伏电动势。
当接通外电路时,便有电能输出。
这就是太阳能电池发电的基本原理。
2.2.2太阳能电池的基本特性
(1)太阳能电池数学模型
当光照恒定时,由于光生电流不随光伏电池的工作状态而变化,因此在等效
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