太阳能家用供电系统设计开题报告.docx

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太阳能家用供电系统设计开题报告

山东科技大学

本科毕业设计（论文）开题报告

题目太阳能家用供电系统设计

系部名称

专业班级

学生姓名

学号

指导教师

填表时间：

2014年月日

填表说明

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。

4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。

5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

设计（论文）

题目

太阳能家用供电系统设计

设计（论文）

类型（划“√”）

工程设计

应用研究

开发研究

基础研究

其它

√

一、本课题的研究目的和意义

随着全球经济的发展，人类环境保护意识的增强以及传统能源的日益枯竭，人们迫切的需要寻找一种新型的清洁的能源以代替由煤炭，石油，天然气组成的传统能源。

太阳能就是一种可再生的新型能源，太阳能发电，不会产生任何废料，也不会排放任何气体，对环境没有任何影响，是一种完完全全清洁的能源，如果太阳能能够取代传统能源，那么对人类的可持续发展是有很深远的意义的。

随着社会生产的日益发展，人类对电的需求每年以很大幅度增加，采用既节能又可再生的太阳能是十分必要的，尤其是我国是世界上的能源大国，更应该为可持续发展和环境保护工作尽一份力，太阳能不仅能够解决能源枯竭的问题，也不会污染环境。

我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。

目前，中国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。

中国比较成熟太阳能产品有两项：

太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。

太阳能供电进入家庭是一种趋势。

目前，太阳能家用供电不能普及的原因除造价高外，还没有较为合适的控制器为用户提供便捷的使用服务，这是制约其发展的因素之一。

故本课题设计一种太阳能家用系统，为太阳能供电进入千家万户奠定基础。

二、本课题的主要研究内容

基于单片机的户用太阳能独立供电系统，要求设计一个输出功率为2KW的太阳能供电模块，可不间断地为家庭用户提供电力。

设计具体内容要求为：

1、对系统总体设计结构进行优化设计 

2、计算太阳能电池的功率，确定太阳能极板的数量 

3、选择蓄电池组及其连接方式 

4、选择逆变器及其控制方式 

5、设计功能完备的用户接口 

6、具有对系统的常规保护功能 

本文主要研究利用太阳，为家庭供电，不仅要在理论上行得通，而且当此系统应用到现实生活中的生活，也是要完全胜任的，无论是软件方面，还是硬件方面，都能满足绝大多数家庭的需要。

包含了原件的选择与系统的设计，同时考虑到了连续阴雨天太阳能电池板无法正常工作，利用市电备用来解决这个主要问题，或者利用蓄电池将时储存的电能在连续阴雨天的状况下使用。

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）

目前全世界有136个国家正在普及推广应用，其中95个国家正在大规模研究开发和生产各种太阳能发电设备和太阳电池应用产品。

世界各主要国家都在努力提高太阳能发电设备的生产规模和应用规模，因为太阳电池从生产量10MW开始，每增加一倍，成本将降低20%。

应用上建立MW级的大型太阳能发电站，不但可以降 低成本，还可以缓解荒漠和海岛地区的供电和环境问题，为荒漠地区打井抽水和海岛淡化海水提供动力，改善生态环境。

现在世界上MW级太阳能发电站已超过10 座，其中最大的一个容量达到6.45MW。

太阳能发电有更加激动人心的计划。

一是日本提出的创世纪计划。

准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。

据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。

829.19万平方公里才占全部海洋面积2.3%或全部沙漠的51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的91.5%。

因此这一方案是有可能实现的。

另一是天上发电方案。

早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。

但这需要解决向地面无线输电问题。

现已提出用微波束、激光束等各种方案。

目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

随着我国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力。

世界目前已有近200家公司生产太阳能电池，但生产设备厂主要在日企之手。

日本的生产水平处于世界领先水平。

太阳能发电技术位居世界前列的德国，在巴伐利亚州法兰哥尼亚地区的阿恩施泰因建成大型的太阳能发电场，其发电功率为12.4兆瓦，可以同时满足3500户家庭的用电需要。

这座太阳能发电场占地77公顷，将拥有1500套太阳能发电装置。

它由两家私人企业联合策划，建成后发电功率是目前世界上最大的5兆瓦风力发电站的两倍多。

这两家企业计划完全通过私人购买的方式，筹集建场所需的7500万欧元。

个人购买套太阳能发电装置的需要先投资1.44万欧元。

据调查，这种集资建太阳能发电场的全新途径在德国有着广阔的发展前景。

四、拟解决的关键问题

1、系统总体设计结构的优化设计 ；

2、如何设计具有对系统的常规保护功能；

3、蓄电池组及其连接方式； 

4、逆变器及其控制方式 ；

5、如何设计功能完备的用户接口； 

五、研究思路和方法

1、在老师的指导下进行课题设计；

2、通过实际调查研究，在此基础上进行探讨分析；

3、通过图书馆、网络查阅相关文献资料，分析国内外发展趋势；

4、与指导老师商讨以及与同组同学共同分析和探讨；

5、结合所学理论知识，进行分析、研究；

六、本课题的进度安排

第1周  熟悉课题，查阅文献资料，掌握国内外现状、水平和发展趋势； 

第2周  毕业设计实习（调研），撰写实习（调研）报告，确定设计方案；

第3周  撰写开题报告，开题 ，译文 ；

第4周  完成相关资料的译文； 

第5周  系统总体方案的确定；

第6周  硬件选型 ；

第7周  光电转换电路及控制器设计； 

第8周  储能单元设计； 

第9周  逆变单元设计； 

第10周软件设计 ；

第11周 单元电路调试；   

第12周 总体硬件电路图绘制 ；

第13周 系统调试； 

第14周 整理及撰写论文，调整格式，规范各部分； 

第15周  打印及装订论文，做幻灯片，准备毕业答辩； 

第16周 毕业答辩；

七、参考文献

[1]苏亚新 .新能源与可再生能源概论 . 化学工业出版社 2006.03

[2]冯垛生 .太阳能发电原理与应用   人民邮电出版社  2007.07  

[3]吴国楚. 光伏电站中蓄电池的作用及选型[J].青海科技. 2004年第4期 

[4]王建华，吴季平，徐伟.太阳能应用研究发展. [J]水电能源科学，2007，（25） 

[5]梅丽凤.单片机原理及接口技术.北京:

清华大学出版社,2004 

[6]余永权，汪明慧，黄英.单片机在控制系统中的的应用.北京:

电子工业出版社,2008 

[7]张迎新.单片微型计算机原理应用及接口技术.国防工业出版社,2000 

[8]李春鹏 .太阳能光伏发电综述[J].电工材料,2006,3 

[9]沙占友.单片机外围电路设计（第2版）.北京:

电子工业出版社，2006.6 

[10]车孝轩.太阳能光伏系统概论    武汉大学出版社    2007.11 

[11]林忠岳.现代电力电子应用技术[M].  北京:

科学出版社 2007 

[12]沈辉,曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].北京:

化学工业出版社,2005.8 

[13]赵宏娟.光伏发电系统中逆变电源的原理与实现[J].科技论坛.2007年第7期 

[14] MA Sheng - hong, LU Hu - yu. Solar photovoltaic technology（ 1）— photovoltaic electricity generation and photovoltaic gene-rating system[ J] . Popular Utilization of Electricity, 2006 

[15] ZHANG Gan - zhou. Introduction of photovoltaics in USA [ J] .International Electric Power for China, 2005

[16]  [22] 

指导教师意见

指导教师（签名）：

年月日

所在系（所）意见

负责人（签章）：

年月日