物理電子學(xué)開題報告

兩類能量轉(zhuǎn)換混合系統(tǒng)的性能研究學(xué)生：廖天軍導(dǎo)師：

林比宏教授專業(yè)：物理電子學(xué)學(xué)號：1100201023華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)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(jìn)度安排五、主要參考文獻(xiàn)華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院論文開題

1.1

選題的來源、意義一、論文選題的依據(jù)

全球出現(xiàn)能源危機(jī)開發(fā)可再生能源（太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮埽┨柲芄夥l(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(dāng)?shù)慕禍卮胧┕夥?溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)

1、1988年EllionEM申請了光伏-溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的專利；2、1999年RockendorfGetal.對光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)進(jìn)行了初步的研究；3、2006年VorbievYetal.對熱光伏混合動力系統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了研究；

1.2國內(nèi)外的研究動態(tài)

4、

2008年:Muhtaroglyaetal.對光伏-溫差熱電作為輔助能源在移動計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；D.kraemeretal.對光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)的優(yōu)化方法進(jìn)行了研究；Nolwennleprerresetal.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(jìn)行了研究；1.2國內(nèi)外的研究動態(tài)

YuHYetal.設(shè)計(jì)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ZhangXetal.設(shè)計(jì)出光伏-溫差熱電作為混合能源的電動汽車；6、2010年ZhangXetal.對帶有最大功率跟蹤點(diǎn)的光伏-溫差熱電混合能源在電動汽車中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；劉永生等對光伏-溫差發(fā)電驅(qū)動新型冰箱進(jìn)行模型設(shè)計(jì)與熱力學(xué)分析。

1.2國內(nèi)外的研究動態(tài)

7、2011年：ZhangXetal.設(shè)計(jì)出光伏-溫差熱電混合動力汽車；WangNetal.設(shè)計(jì)出一種新型的光伏-溫差熱電混合發(fā)電裝置；YangDetal.對光伏-熱電新型混合系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了研究；Iradietal.對集成太陽能熱電冷卻系統(tǒng)從潮濕空氣開發(fā)淡水進(jìn)行了研究。8、2012年XingJuetal.對光譜分裂聚光光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)行區(qū)間；3、研究光伏電池的負(fù)載和溫差熱電模塊的負(fù)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(fù)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(xué)、非平衡態(tài)熱力學(xué)、工程熱力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、半導(dǎo)體理論等為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用變分原理方法，最優(yōu)控制論理論及計(jì)算機(jī)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(xué)模型和熱離子-半導(dǎo)體溫差混合動力系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(jì)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(dá)式。(2)揭示了混合系統(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(fù)載匹配。以上所獲得的結(jié)論可為實(shí)際光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供理論指導(dǎo)。四、論文的進(jìn)度安排

2013年1月-3月：查閱文獻(xiàn)，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(jìn)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(jìn)行較為系統(tǒng)的研究2013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(xué)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(xué)表達(dá)式進(jìn)行理論推導(dǎo)2013年12月-1月：撰寫論文，利用matlab等工具進(jìn)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(xiàn)[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(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J],太陽能學(xué)報,2009,30(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(xué)報,2011,26(4):461—498.[3]RoyneA,DeyCJ,MillsDR.Coolingofphotovoltaiccellsunderconcentratedillumination:acriticalreview[J].SolarEnergy&MaterlalsSolarCells,2005,86(4):451—483.[4]ChouSK,YangWM,ChuaKJ,etal.Developmentofmicropowergenerators–Areview[J].AppliedEnergy,2011,88(1):1—16.[5]ZondagHA.Flat-platePV-Thermalcollectorsandsystems:areview[J].Renewable&SustainableEnergyReviews,2008,12(4):891—959.[6]MuhtarogluA,YokochiA,VonJouanneA.Integrationofthermoelectricsandphotovoltaicsasauxiliarypowersourcesinmobilecomputingapplications[J].PowerSources,2008,177(1):239—246.[7]vanSarkWGJHM.Feasibilityofphotovoltaic–Thermoelectrichybridmodule[J].AppliedEnergy,2011,88(8):2785—2790.[8]GhoneimAdelA,Al-HasanAhmadY,AbdullahAliH.Economicanalysisofphotovoltaic-powered-solardomestichotwatersystemsinKuwait[J],RENE-WABLEENERGY,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(xué)術(shù)會議論文集[c],北京:中國學(xué)術(shù)期刊電子出版社,2008,341—344.[10]YuGJ,JungYS,ChoiJY,etal.AnoveltwomodeMPPTcontrolalgorithmbasedoncomparativestudyofexistingalgorithms[J],SOLARENERGY,2004,76(4):454—463[11]林比宏,陳曉航,陳金燦.太陽能驅(qū)動半導(dǎo)體溫差發(fā)電器性能參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J],太陽能學(xué)報,2006,27(10):1021—1026.[12]YuzhuoPan,BihongLin,JincanChen.Performanceanalysisandparametricoptimaldesignofanirreversiblemulti-couplethermoelectricrefrigeratorundervariousoperatingconditions[J],AppliedEnergy,2007,84(9):862—872.[13]AhmetZ.Sahin,BekirS.Yilbas.Theinfluenceofoperatinganddeviceparametersonthemaximumefficiencyandthemaximumoutputpowerofthermoelectricgenerator[J],internationaljournalenergyresearch,2012,36(1):111—119.[14]Yu.Vorobiev,J.Gonzalez-Hernandez,P.Vorobievetal.Thermal-photovoltaicsolarhybridsystemforefficientsolarenergyconversion[J],solarenergy,2006,80(2):170—176