物理電子學開題報告

兩類能量轉(zhuǎn)換混合系統(tǒng)的性能研究學生：廖天軍導師：

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┕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算機中的應用進行了研究；D.kraemeretal.對光伏-溫差熱電混合系統(tǒng)的優(yōu)化方法進行了研究；Nolwennleprerresetal.對光伏-溫差耦合系統(tǒng)在空氣預熱、預冷中的應用進行了研究；1.2國內(nèi)外的研究動態(tài)

YuHYetal.設計出采用光伏-溫差熱電作為混合能源的無線網(wǎng)絡傳感器；5、2009年ZhangXetal.設計出光伏-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的光伏-溫差熱電混合能源在電動汽車中的應用進行了研究；劉永生等對光伏-溫差發(fā)電驅(qū)動新型冰箱進行模型設計與熱力學分析。

1.2國內(nèi)外的研究動態(tài)

7、2011年：ZhangXetal.設計出光伏-溫差熱電混合動力汽車；WangNetal.設計出一種新型的光伏-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、工程熱力學、量子力學、統(tǒng)計力學、半導體理論等為理論基礎，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)化設計和運行提供理論指導。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：在所整理資料基礎上對半導體溫差熱電技術(shù)進行較為系統(tǒng)的研究2013年10月-11月：在前面研究的基礎上建立光伏-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)化設計與實驗研究[J],太陽能學報,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)及其應用學術(shù)會議論文集[c],北京:中國學術(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)動半導體溫差發(fā)電器性能參數(shù)的優(yōu)化設計[J],太陽能學報,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