物理電子學開題報告-兩類能量轉(zhuǎn)換混合系統(tǒng)的性能研究

1、兩類能量轉(zhuǎn)換混合系統(tǒng)的性能研究,學 生：廖天軍導(dǎo) 師：林比宏教授專 業(yè)：物理電子學學 號：1100201023,華僑大學信息科學與工程學院論文開題,一、論文選題的依據(jù) 二、已經(jīng)開展的部分研究 三、論文的研究特色與創(chuàng)新之處 四、論文的進度安排 五、主要參考文獻,華僑大學信息科學與工程學院論文開題,,1.1 選題

2、的來源、意義,一、論文選題的依據(jù),全球出現(xiàn)能源危機 開發(fā)可再生能源（太陽能、風能、地熱能） 太陽能 光伏發(fā)電是開發(fā)太陽能的主要方式之一 溫度升高使光伏電池轉(zhuǎn)換效率下降 有必要采取適當?shù)慕禍卮胧?光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng),,,,,,,1、1988年 Ellion EM申請了光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的專利； 2

3、、1999年Rockendorf G et al.對光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)進行了初步的研究； 3、2006年Vorbiev Y et al.對熱光伏混合動力系統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換效率進行了研究；,1.2 國內(nèi)外的研究動態(tài),4、 2008年:Muhtaroglya et al.對光伏-溫差熱電作為輔助能源在移動計算機中的應(yīng)用進行了研究；D.kraemer et al.對光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)的優(yōu)化方法進行了研究；Nolwennle pr

4、erres et al.對光伏-溫差耦合系統(tǒng)在空氣預(yù)熱、預(yù)冷中的應(yīng)用進行了研究；,1.2 國內(nèi)外的研究動態(tài),Yu H Y et al.設(shè)計出采用光伏-溫差熱電作為混合能源的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器； 5、2009年Zhang X et al.設(shè)計出光伏-溫差熱電作為混合能源的電動汽車； 6、2010年Zhang X et al. 對帶有最大功率跟蹤點的光伏-溫差熱電混合能源在電動汽車中的應(yīng)用進行了研究；劉永生等對光伏-溫差發(fā)電驅(qū)動

5、新型冰箱進行模型設(shè)計與熱力學分析。,1.2 國內(nèi)外的研究動態(tài),7、2011年：Zhang X et al.設(shè)計出光伏-溫差熱電混合動力汽車；Wang N et al.設(shè)計出一種新型的光伏-溫差熱電混合發(fā)電裝置；Yang D et al.對光伏-熱電新型混合系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率進行了研究；Iradi et al.對集成太陽能熱電冷卻系統(tǒng)從潮濕空氣開發(fā)淡水進行了研究。 8、2012年Xing Ju et al.對光譜分裂聚光光伏-溫

6、差熱電混合系統(tǒng)進行了數(shù)值分析。,1.2 國內(nèi)外的研究動態(tài),1、光伏-溫差熱電混合能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的理論分析； 2、混合能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能參數(shù)的優(yōu)化分析，確定系統(tǒng)的最佳運行區(qū)間； 3、研究光伏電池的負載和溫差熱電模塊的負載的匹配問題； 4、研究光伏電池電流密度和溫差熱電模塊電流密度的關(guān)系。,1.3 光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)尚需研究的內(nèi)容,,光伏電池等效電路圖,,伏安特性方程：,,二、已經(jīng)開展的部

7、分研究,光伏電池,2.1 光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng),半導(dǎo)體溫差熱電發(fā)電模塊,,,光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)示意圖,1.光伏電池的輸出功率及效率2.溫差熱電模塊的輸出功率及效率3.光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的功率及效率4.光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的性能分析5.光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的性能優(yōu)化6.光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的負載匹配,2.1.1 主要研究內(nèi)容,2.1.2 研究方法及技術(shù)路線,以熱力學、非平衡態(tài)熱力學、工程熱

8、力學、量子力學、統(tǒng)計力學、半導(dǎo)體理論等為理論基礎(chǔ)，運用變分原理方法，最優(yōu)控制論理論及計算機模擬等為手段，建立光伏-半導(dǎo)體溫差發(fā)電混合動力系統(tǒng)的數(shù)學模型和熱離子-半導(dǎo)體溫差混合動力系統(tǒng)數(shù)學模型，探索這些耦合循環(huán)中的主要不可逆損失，揭示可能出現(xiàn)在這些混合循環(huán)中的新現(xiàn)象、新規(guī)律，尋求新性能界限，建立混合動力系統(tǒng)性能的新優(yōu)化理論，為可再生能源的合理使用和混合循環(huán)的性能改善及優(yōu)化設(shè)計等提供新方案。,,光伏-溫差熱電混合功率系統(tǒng)模型,,光伏-溫差熱

9、電混合發(fā)電系統(tǒng)和光伏電池的輸出功率隨光伏電池電流密度變化曲線,溫差熱電模塊無量綱電流隨光伏電池電流密度的變化規(guī)律,2.2 熱離子-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng),熱離子發(fā)電器示意圖,,熱離子-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)示意圖,,熱離子-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率,,,熱離子-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的效率,,三、論文的研究特色與創(chuàng)新之處,(1)導(dǎo)出光伏電池電流密度與溫差熱電模塊無量綱電流的關(guān)聯(lián)方程、混合發(fā)電系統(tǒng)的功率和效率表達式。 (2)揭示

10、了混合系統(tǒng)的性能特性。(3)優(yōu)化了系統(tǒng)主要的性能參數(shù)、確定了混合系統(tǒng)的最優(yōu)工作區(qū)間。(4)給出了光伏電池與溫差熱電模塊的負載匹配。以上所獲得的結(jié)論可為實際光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和運行提供理論指導(dǎo)。,四、論文的進度安排,2013年1月-3月：查閱文獻，收集、整理資料2013年3月-6月：在所整理資料基礎(chǔ)上對光伏發(fā)電理論進行較為系統(tǒng)的研究2013年7月-9月：在所整理資料基礎(chǔ)上對半導(dǎo)體溫差熱電技術(shù)進行較為系統(tǒng)的研究201

11、3年10月-11月：在前面研究的基礎(chǔ)上建立光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型，對光伏電池、溫差熱電模塊和混合發(fā)電系統(tǒng)的功率和效率的數(shù)學表達式進行理論推導(dǎo)2013年12月-1月：撰寫論文，利用matlab等工具進行理論模擬，分析系統(tǒng)的性能特性2014年2月-3月：修改論文2014年4月-6月：論文答辯,五、主要參考文獻,[1] 于紅云,李艷秋,尚永紅,等.光伏-溫差混合能源的優(yōu)化設(shè)計與實驗研究[J],太陽能學報, 2009, 30

12、(4): 436—440.[2] 楊濤,韓玉閣,譚洪,等.熱光伏發(fā)電系統(tǒng)水冷散熱特性研究[J],熱能動力工程學報, 2011, 26(4): 461—498.[3] Royne A, Dey CJ, Mills DR.Cooling of photovoltaic cells under concentrated illumination: a critical review [J]. Solar Energy & Mate

13、rlals Solar Cells, 2005, 86(4): 451—483.[4] Chou SK, Yang WM, Chua KJ, et al. Development of micro power generators – A review [J]. Applied Energy, 2011, 88(1):1—16.[5] Zondag H A. Flat-plate PV-Thermal collectors and

14、systems: a review [J].Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2008, 12(4): 891—959.[6] Muhtaroglu A, Yokochi A, Von Jouanne A. Integration of thermoelectrics and photovoltaics as auxiliary power sources in mobile co

15、mputing applications [J]. Power Sources, 2008, 177(1):239—246.[7] van Sark W G J H M. Feasibility of photovoltaic –Thermoelectric hybrid module [J].Applied Energy, 2011, 88(8): 2785—2790.[8] Ghoneim Adel A, Al-Hasan Ah

16、mad Y, Abdullah Ali H. Economic analysis of photovoltaic-powered- solar domestic hot water systems in Kuwait [J], RENE-WABLE ENERGY, 2002, 25(1):81—100.[9] 杜慧,林永君,張少偉.太陽能光伏電池輸出特性分析與仿真研究[A].2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[c],北京:中國

17、學術(shù)期刊電子出版社,2008,341—344.[10] Yu G J, Jung Y S, Choi J Y, et al. A novel two mode MPPT control algorithm based on comparative study of existing algorithms [J], SOLAR ENERGY, 2004,76(4): 454—463,[11] 林比宏,陳曉航,陳金燦.太陽能驅(qū)動半導(dǎo)體溫差

18、發(fā)電器性能參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計[J], 太陽能學報, 2006,27(10):1021—1026.[12] Yuzhuo Pan, Bihong Lin, Jincan Chen. Performance analysis and parametric optimal design of an irreversible multi-couple thermoelectric refrigerator under various operat

19、ing conditions [J], Applied Energy, 2007, 84 (9): 862—872.[13] Ahmet Z. Sahin, Bekir S.Yilbas.The influence of operating and device parameters on the maximum efficiency and the maximum output power of thermoelectric gen

20、erator [J],international journal energy research, 2012, 36 (1): 111—119.[14] Yu. Vorobiev, J. Gonzalez-Hernandez, P. Vorobiev et al. Thermal-photovoltaic solar hybrid system for efficient solar energy conversion [J], so

21、lar energy, 2006,80 (2):170—176.[15] 劉永生, 谷民安, 楊晶晶等.太陽能光伏—溫差發(fā)電驅(qū)動的新型冰箱模型設(shè)計與熱力學分析[J], 物理學報, 2010, 59(10):7368—7373.[16] 陳金燦, 嚴子浚. 半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能的優(yōu)化分析[J], 半導(dǎo)體學報, 1994,15(2):123—129.[17] 吳麗清, 陳金燦, 嚴子浚.半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的輸出功率[J], 廈門大學學報