太陽能光電技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會對能源的需求越來越大,煤炭、石油、天然氣、核能等能源面臨枯竭。太陽能作為可再生能源,具有能量大、易獲取、不枯竭、清潔低碳等特點,可應(yīng)用于發(fā)電、供熱及制冷。 蓄電池是太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和獨立發(fā)電系統(tǒng)中的重要部分,目前常用的各種蓄電池多是通過電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制將電能儲存或釋放,過度充電或過度放電都會影響蓄電池壽命,對于太陽能發(fā)電系統(tǒng),延長蓄電池使用壽命,將會使系統(tǒng)造價降低。設(shè)計智能控制器對蓄電池充放電進(jìn)行控制,充放電控制電路選用低功耗單片機(jī)ATmega16L-8AC為控制回路核心,ATmega16L-8AC是增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器,具有數(shù)據(jù)處理快,功耗小等特點。系統(tǒng)在ATmega16L-8AC的控制下,分別檢測太陽能電池和蓄電池的電壓值,將太陽能電池方陣轉(zhuǎn)換的直流電進(jìn)行有效儲存和合理使用,實現(xiàn)充放電過程的自動控制,對蓄電池有防短路、防反接、防過充和過放,有自動開合開關(guān)等功能。外圍電路設(shè)計有電壓采集電路、負(fù)載輸出控制和檢測電路。智能系統(tǒng)相當(dāng)于一個電壓采集和電池管理模塊。 太陽能發(fā)電效率是太陽能發(fā)電技術(shù)中最關(guān)鍵的問題。目前,由于技術(shù)和工藝的原因,太陽能發(fā)電效率低、成本高,一直沒有大的突破,所以對光伏發(fā)電效率的研究具有重大現(xiàn)實意義。太陽能光伏發(fā)電的效率與光伏組件接收到高能量光子的多少有關(guān),當(dāng)光伏組件材料確定后,其發(fā)電效率受光和溫度等外界條件影響較大,所以研究光的入射角度與電池板發(fā)電效率的關(guān)系。在光的所有波段中,可見光能量穩(wěn)定,日常生活中以可見光為主要利用光能,因此,選擇可見光為主要研究對象,包括近紅外線和近紫外線。波長選取范圍在300-900納米,光伏組件以非晶硅電池板為實驗對象,非晶硅電池板與入射光線的夾角以90°、80°、75°、60°、45°為例,在實驗室通過7-SCSpec太陽能電池光譜性能測試系統(tǒng)對非晶硅電池板進(jìn)行光伏測試,實驗結(jié)果顯示:當(dāng)溫度在18-25℃時,非晶硅電池板與光線夾角的變化和光伏發(fā)電功率的變化有密切關(guān)系。當(dāng)非晶硅電池板與入射光線夾角在80°時,光伏發(fā)電電流達(dá)到最大值1.2093nA,即此時的量子效率響應(yīng)最大,光伏發(fā)電效率最大。當(dāng)非晶硅電池板與入射光線夾角在60°-80°時,其光伏發(fā)電效率均大于光線垂直入射即夾角為90°時電池板時的發(fā)電效率,這與常規(guī)理論認(rèn)為的光伏組件與入射光線夾角為90°時,光伏發(fā)電效率最大相矛盾。針對這一實驗結(jié)果做出結(jié)果分析,為今后太陽能光伏發(fā)電的研究提供了實驗數(shù)據(jù),有一定的參考價值。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 充放電控制電路 光伏發(fā)電效率 夾角
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TU18;TU201.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 太陽能光伏發(fā)電的背景及意義11-14
• 1.1.1 再生能源含義和特點11-12
• 1.1.2 太陽能光伏發(fā)電的背景12
• 1.1.3 太陽能利用歷史12-13
• 1.1.4 光伏發(fā)電的意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外太陽能光伏發(fā)電狀況14-16
• 1.3 我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)存在的問題16
• 1.4 論文的主要工作16-19
• 第二章 太陽能理論與太陽能量的研究19-31
• 2.1 太陽能資源19-20
• 2.2 太陽輻射20-25
• 2.2.1 太陽能基本概念20-22
• 2.2.2 太陽輻射的基本原理22-24
• 2.2.3 太陽輻照度和特點24-25
• 2.3 太陽電池陣列水平面上太陽輻照量的計算25-26
• 2.4 太陽電池陣列斜面上太陽輻照量計算26-30
• 2.4.1 朝向赤道傾斜面上最佳傾角的計算27-28
• 2.4.2 偏離赤道傾斜面上的太陽輻射量28-30
• 2.5 固定太陽組件輻照量的算法30
• 2.6 小結(jié)30-31
• 第三章 陽能光伏發(fā)電中蓄電池的應(yīng)用研究31-41
• 3.1 太陽能光伏發(fā)電的歷史與原理31-33
• 3.1.1 光伏發(fā)電的發(fā)展歷史31
• 3.1.2 光伏發(fā)電的基本工作原理31-33
• 3.2 太陽能光伏發(fā)電基本構(gòu)成與特點33-34
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池充放電的研究與設(shè)計34-41
• 3.3.1 蓄電池在光伏發(fā)電中的理論分析35-36
• 3.3.2 蓄電池的主要特性參數(shù)36-38
• 3.3.3 蓄電池充放電系統(tǒng)的設(shè)計38-41
• 第四章 光伏發(fā)電技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究41-59
• 4.1 建筑結(jié)構(gòu)對建筑節(jié)能的影響41-43
• 4.1.1 地理位置41
• 4.1.2 建筑朝向41-42
• 4.1.3 太陽能建筑間距42
• 4.1.4 太陽能建筑外形42-43
• 4.2 建筑結(jié)構(gòu)在節(jié)能中的設(shè)計43-45
• 4.2.1 節(jié)能建筑對屋頂傾角的要求43-44
• 4.2.2 太陽能建筑對墻體、窗戶和遮陽板的要求44-45
• 4.3 節(jié)能建筑中入射光線角度與光伏發(fā)電效率關(guān)系的研究45-49
• 4.4 太陽能光伏發(fā)電在建筑上的應(yīng)用49-52
• 4.4.1 光伏建筑組件49-50
• 4.4.2 太陽能電池組件在建筑的安裝方式50
• 4.4.3 太陽能光伏組件在屋面和窗戶應(yīng)用50-51
• 4.4.4 光伏系統(tǒng)的設(shè)計步驟51
• 4.4.5 太陽電池組件的設(shè)計51-52
• 4.5 光伏建筑一體化52-54
• 4.5.1 國外太陽能建筑一體化的發(fā)展52-53
• 4.5.2 我國太陽能建筑一體化現(xiàn)狀53-54
• 4.5.3 光伏建筑一體化的意義54
• 4.6 防雷與接地54-57
• 4.6.1 雷電種類和特點55
• 4.6.2 防雷保護(hù)原則55-56
• 4.6.3 太陽能陣列防雷措施56-57
• 4.7 小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-67
• 攻讀學(xué)術(shù)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果67-68

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