毕业设计光伏发电系统设计开题报告

昆明理工大学毕业设计（论文）开 题 报 告题 目： 基于太阳能光伏发电的温室直流供电系统学 院： 现代农业工程专 业： 农业电气化与自动化学生姓名：指导教师：日 期： 2014 年 3 月 1 日毕业设计（论文）的主要内容：项目研究意义：能源是社会和经济发展的重要保障，大力开发可再生能源是解决能源危机的主要途径。化石能源的大量开发和利用是造成人类生存环境恶化的主要原因之一 , 如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接导致了地球温室效应和酸雨的产生 [1][2] 。 21 世纪 , 人类面临着经济和社会可持续发展的双重挑战 , 在有限资源和环保要求的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题 , 这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源。 太阳能是未来能源中一种非常理想的清洁能源，太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术 [3][4][5] 。 太阳能光伏发电具有经济优势，太阳能是取之不尽的可再生能源且对环境没有污染，而且能量转换环节相较于其他新能源较少，可以免费使用且无须运输 [6][7] 。在云南的部分偏远地区，尚无电力供应，而要完成农业的自动化生产以及设施农业的建设就离不开电力， 结合云南本省太阳能资源丰富， 且目前国内对于太阳能光伏发电系统的应用也趋于成熟，将太阳能光伏发电技术应用到农业生产中已成为一种趋势，将会有效促进农业的现代化与自动化，光伏农业前景广阔。研究背景及现状：光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域的一种新型农业 [8] 。光伏农业符合生物链关系和生物最佳生产原料能量系统要求，遵循农产品生产规律并创新物质和能量转换技术，以达到智能补光、补水及调温的目的，而其产出的农产品将比现有方式生产的产品更安全、更营养、更多产。光伏与农业的产业融合，在理论和政策上得到支持，在实践中具备可行性。在我国，已经发展光伏农业的有山东、陕西、海南等省份；在国外，德国、土耳其、孟加拉、巴基斯坦等许多国家均有光伏农业成功先例。光伏与农业结合的形式有多种，如光伏蔬菜大棚、光伏畜牧养殖、光伏温室、光伏生态灭虫、光伏水利等 [9][10] 。以光伏设施农业为例，光伏产品可以控制和模拟作物生长所需的光谱和温度，结合有土、无土栽培和生物防控技术，智能补光、补水、调温，形成“棚内种植，棚外发电”的“植物工厂” 。又如光伏生态灭虫灯，具有很好的灭蛾效果，不用农药，生态环保，杀灭的蛾虫还是养鸡极好的天然环保饲料。设计（论文）的技术路线及预期目标：技术路线：1、光伏电池矩阵和蓄电池组容量以温室负载用电量为主要依据，结合当地太阳能辐射量进行光伏电池矩阵和蓄电池组容量的确定，并完成太阳电池和蓄电池串并联的设计以及具体元件的选型。2、基于最大功率点跟踪技术的蓄电池充电控制方式在选择光伏控制器时，主要考虑采用 MPPT 控制方式的控制器，结合整个光伏发电系统中的各项参数来进行光伏控制器的选型。3、基于 buck 变换电路的直流变流通过采用 buck 变换电路来实现温室供电系统中直流电压的变压，来满足温室的直流用电需求。4、直流供电系统的配置设计与构建整个系统的结构如图所示。系统配置的设计包括光伏电池方位倾角的选择与确定、直流汇流箱的设计与选型、接地系统的设计等。根据设计任务采用自顶向下的设计方法，在参阅大量资料文献的基础上，对研究内容提出具体的方案，形成一个完整的基于太阳能光伏发电温室直流供电系统。具体的技术路线如图所示。技术路线示意图用电量需求的分析和计算确定光伏发电系统的形式当地太阳能资源和气象地理条件数据的收集、计算。如当地的经纬度，平均峰值日照时数，年最长连续阴雨天数等系统容量设计：①太阳电池组件功率和方阵构成的设计与计算②蓄电池（组）的容量与组合的设计与计算系统配置与设计：①控制器的选型与配置 ②组件支架及固定方式的设计③直流变压模块的设计 ④电流汇流箱的选型与设计⑤防雷与接地系统的配置与设计预期目标：本课题的主要任务是针对云南地区的无电力到达的偏远山区设计一个基于太阳能光伏发电的温室直流供电系统， 为温室的农业生产提供电能。 所设计的光伏发电系统能够为 3000 ㎡的温室的负载提供用电，蓄电池组储存的电能能够保证连续 5 天阴雨天气温室的用电，直流变压系统能够为温室提供 24V、 12V、 9V、 5V的直流电压。主要设计内容：项目主要包括以下 4 个方面的设计内容。(1) 依据太阳能资源分布情况和负荷情况，分析、计算并确定光伏阵列容量及其安装方位，蓄电池容量；(2) 采用最大功率点跟踪（ MPPT）技术，控制光伏阵列输出最大功率储存于蓄电池中；(3) 将蓄电池中的电压转换为直流 5V、 9V、 12V 和 24V，为温室中的各直流设备供电；(4) 依据实际生产需要，完成太阳能光伏发电系统的相关配置的设计。课题进度计划工作安排为四个阶段，主要的工作安排如下第一阶段（ 2014.2.24-2014.3.16 ） ：在这段时间里，需要撰写开题报告并完成英文文献的翻译，了解与该课题相关的理论知识，通过查阅文献形成初步的设计方案。第二阶段（ 2014.3.17-2014.4.27 ） ：在第一阶段的基础上，建立在所学知识的基础上，分步骤的完成各项设计任务，包括太阳电池阵列和蓄电池容量的确定、光伏发电系统相关配置的设计、直流变流模块的设计。第三阶段（ 2014.4.28-2014.5.18 ） ：各元器件的选型及设计内容的整理，开始进行设计说明书的撰写。完成初稿。第四阶段（ 2014.5.19-2014.6.01 ） ：在这最后的一个阶段主要是完成对设计内容的进一步修改，完善设计方案。整理、打印、装订设计说明书。完成答辩的准备工作。（注：在具体实施过程中可根据进度对时间作出具体的调整）完成课题所需条件及落实措施：本课题设计主要依托现代农业工程学院现有的自动化温室， 在此基础上参考配置温室供电系统，结合部分实用新型专利设计内容，来完成本课题的设计。要顺利完成本课题设计还需对太阳能光伏发电系统的应用与安装实例有具体的了解，因此还需要去发电站现场参观考察，去了解在具体工程实施过程中需要面对的问题，必要时还需要找相关专业工程师咨询请教。参考文献、资料：[1] 成靓 ,蒋潇 ,蒋荣华 . 全球光伏产业发展现状及趋势 [J]. 新材料产业 ,2013,(10):36~42. [2] 张国栋 . 浅谈光伏发电的现状及发展趋势 [J]. 中国科技投资 . 2013(29):163. [3] 韦东远 . 我国太阳能光伏产业发展现状与趋势 [J]. 中国科技成果 . 2009,10(18):4-6,10. [4] 黄磊 . 太阳能光伏发电市电并网电站的应用 [J]. 低压电器 . 2007(22):50-54. [5] 庾晋 . 太阳能光伏发电存在的问题及促进措施 [J]. 光源与照明 . 2010(1):42-44. [6] 成靓 ,蒋潇 ,蒋荣华 . 全球光伏产业发展现状及趋势 [J]. 新材料产业 ,2013,(10):36~42. [7] 彭梅牙 . 新余市大力发展光伏农业 [J]. 南方农机 ,2012,(2):4~6. [8] 李鹏飞 . 光伏农业：或为缓解江西省光伏困局与发展现代农业的双赢路径 [J]. 决策咨询 , 2013, (2):53,56 [9] 杜容熠 . 太阳能光伏发电在农业温室补光系统中直流电的直接应用 [J]. 现代农业科技 . 2010(22):234-236,239. [10] 钱伯章 . 太阳能光伏发电成本及展望 [J]. 中国环保产业 . 2009(4):24-28. 指导教师意见：指导教师（签字） ：年 月 日学院毕业设计（论文）工作领导小组意见：组长（签字） ：年 月 日