本文關(guān)鍵詞：對稱式兩級反射空間太陽能電站的在軌聚焦實時調(diào)節(jié)方法研究

  更多相關(guān)文章： 聚光光伏系統(tǒng) 拋物面散焦理論 能流密度分布 光斑均勻性 實時調(diào)節(jié)

【摘要】：隨著人類對能源需求的日益增大以及化石能源的枯竭,空間太陽能的開發(fā)正在成為地球空間科學(xué)所研究的重點(diǎn)對象。聚光光伏技術(shù)利用集成的大口徑聚光器來替代昂貴的平板太陽能電池,從而在降低成本的同時也提高了光電轉(zhuǎn)化效率,它是經(jīng)濟(jì)性和高效率的統(tǒng)一。運(yùn)行于地球同步軌道的空間太陽能電站,具有全天候工作,發(fā)電效率高,低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),特別是隨著光伏發(fā)電理論研究的進(jìn)步,聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)越來越受到關(guān)注。其中,對稱式兩級反射空間太陽能電站具有系統(tǒng)聚光比適中、電池接收板能流分布均勻等優(yōu)點(diǎn),適宜用于空間聚光光伏發(fā)電。本論文針對運(yùn)行于地球同步軌道上的空間對稱式兩級反射太陽能電站的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行研究,提出了自己的解決方案,為其應(yīng)用發(fā)展提供了新的思路。本文的主要工作內(nèi)容如下:1.分析了空間發(fā)電站的發(fā)展現(xiàn)狀,提出了對稱式兩級平面反射太陽能聚光光伏系統(tǒng),在充分分析了該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理模型及其在空間運(yùn)用的優(yōu)勢后,對其目前的理論研究現(xiàn)狀做了總結(jié),提出本論文的研究方向。2.針對該系統(tǒng)的在軌實時調(diào)節(jié)方式進(jìn)行研究,針對地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)造成的入射光線入射角變化的不同情況,進(jìn)行了一天和一年兩種情況下的討論。地球自轉(zhuǎn),相當(dāng)于太陽入射光繞系統(tǒng)裝置的一級調(diào)節(jié)軸360°旋轉(zhuǎn),此時,一級偏軸拋物反射面以一級調(diào)節(jié)軸為自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)360°對太陽入射光的實時追蹤,從而使太陽能電池陣接收來自兩片一級偏軸拋物反射面的能流;地球的公轉(zhuǎn),造成太陽入射光在-23.45°到+23.45°之間偏轉(zhuǎn),根據(jù)傾斜入射光引起拋物面散焦的理論,太陽光偏轉(zhuǎn)角度只能很小,否則就會引起劇烈散焦;散焦會造成電池板陣列上能流接收效率低下,為了解決這個問題,本文提出了“焦點(diǎn)追蹤”調(diào)節(jié)方法:通過調(diào)節(jié)一級偏軸拋物反射面使其實時追蹤太陽入射光實現(xiàn)光線聚焦,從而通過調(diào)整二級圓形平面反射鏡的位置和傾角來實現(xiàn)對光線的二次反射,將太陽光盡可能大的打到太陽能電池陣列上。通過對焦點(diǎn)追蹤法的推導(dǎo),最終得到具體的運(yùn)動軌跡信息。3.采用soildworks三維建模方法和optisworks光學(xué)仿真,分別對一天和一年兩種情況進(jìn)行仿真,得到電池陣列上接收到的光斑能流密度分布,并對其進(jìn)行能流密度均勻性分析以及從方差、標(biāo)準(zhǔn)差角度對光斑上能流密度數(shù)據(jù)值的波動性分析;分析結(jié)果表明:在一天和一年的調(diào)節(jié)過程中,太陽能電池陣列上光斑分布均勻性良好,所以本論文所采用的實時調(diào)節(jié)方法是有效的,它適用于空間中對稱式兩級反射太陽能電站在軌全年實時調(diào)節(jié),能實現(xiàn)太陽能電池陣列上的最佳能流聚集。
【關(guān)鍵詞】：聚光光伏系統(tǒng) 拋物面散焦理論 能流密度分布 光斑均勻性 實時調(diào)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V442;TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 選題的背景16-18
• 1.1.1 能源現(xiàn)狀16-17
• 1.1.2 太陽能17-18
• 1.2 空間太陽能電站發(fā)展?fàn)顩r18-25
• 1.2.2 美國19-21
• 1.2.3 日本21
• 1.2.4 歐洲21-22
• 1.2.5 中國22-25
• 1.3 本文的目的意義和主要研究內(nèi)容25-28
• 1.3.1 本文的研究目的和意義25
• 1.3.2 本論文的主要研究內(nèi)容25-28
• 第二章 對稱式兩級反射太陽能聚集系統(tǒng)及相關(guān)理論28-42
• 2.1 對稱式兩級反射太陽聚集系統(tǒng)28-34
• 2.1.1 系統(tǒng)運(yùn)行軌道28-29
• 2.1.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)物理模型29-31
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇31-34
• 2.2 傾斜入射光引起拋物面反射鏡的散焦分析34-39
• 2.2.1 拋物面的光學(xué)性質(zhì)34
• 2.2.2 傾斜入射光引起拋物面反射鏡的散焦34-39
• 2.3 本章小結(jié)39-42
• 第三章 仿真軟件選擇和光斑均勻度判斷42-48
• 3.1 三維建模軟件和光學(xué)仿真軟件的選擇42-44
• 3.1.1 Soildworks三維建模軟件選擇42-43
• 3.1.2 Optisworks光學(xué)仿真軟件43-44
• 3.2 聚光光斑的均勻度以及其判斷標(biāo)準(zhǔn)44-46
• 3.2.1 判斷光斑均勻度的常規(guī)方法44-45
• 3.2.2 方差、標(biāo)準(zhǔn)差判斷法45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-48
• 第四章 系統(tǒng)調(diào)節(jié)分析48-60
• 4.1 一級調(diào)節(jié)軸48-49
• 4.2 太陽赤緯角基本理論49-50
• 4.3 系統(tǒng)在軌一年調(diào)節(jié)分析50-59
• 4.3.1 一級偏軸拋物反射面的理論推導(dǎo)51-53
• 4.3.2 二級圓形平面反射鏡的調(diào)節(jié)53-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 仿真結(jié)果及分析60-78
• 5.1 一天調(diào)節(jié)仿真及結(jié)果分析60-68
• 5.1.1 一天調(diào)節(jié)仿真結(jié)果60-63
• 5.1.2 仿真分析63-68
• 5.2 拋物面散焦仿真68-69
• 5.3 一年調(diào)節(jié)仿真及結(jié)果分析69-76
• 5.3.1 一年調(diào)節(jié)仿真結(jié)果69-72
• 5.3.2 仿真結(jié)果分析72-76
• 5.4 本章小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 本論文的研究成果及創(chuàng)新78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-86
• 作者簡介86-87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟憲龍;陳學(xué);夏新林;戴貴龍;;空間對稱型二次反射太陽能聚集系統(tǒng)能量傳輸特性[J];宇航學(xué)報;2013年09期

2 許紅星;;我國能源利用現(xiàn)狀與對策[J];中外能源;2010年01期

3 袁愛誼;王亮興;;聚光光伏發(fā)電技術(shù)研究與展望[J];上海電力;2009年01期

4 張軍;陳哲;鐘金鋼;;ASAP軟件在光學(xué)原理等課程教學(xué)中的應(yīng)用[J];中國電力教育;2009年03期

5 黃燕萍;;本影和半影[J];物理教學(xué);2008年01期

6 劉穎;戴景民;郎治國;辛春鎖;;旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器焦面能流分布的有限元分析[J];光學(xué)學(xué)報;2007年10期

7 余海;太陽能利用綜述及提高其利用率的途徑[J];能源研究與利用;2004年03期

8 馬慶國;;旋轉(zhuǎn)拋物面的光學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用[J];物理通報;2002年07期

9 吳彥春,常志華,黃尚宇;基于Solid Works的機(jī)械CAD/CAM系統(tǒng)[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(信息與管理工程版);2002年01期

10 寧鐸,高繼春;發(fā)展太陽能光伏發(fā)電的意義及前景[J];西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2002年01期

，

本文編號：880563