【正文】 ： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7） 參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。回顧 100 年間能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史 ,人類正在消耗地球 50 萬年歷史中積累的有限能源資源，煤和石油雖然極大地解放了生產(chǎn)力 ,但同時(shí)也向人類敲響了常規(guī)能源面臨枯竭的警鐘，根據(jù)有關(guān)材料顯示 ,人類己確知的石油儲(chǔ)備可供開 40 多年 ,天然氣可供開采 60 余年 ,煤可供開采 200年 ,高成本油氣田可供開采 450年 能源問題的突出 ,不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匾乏不 足 ,更重要的是化石能源的開發(fā)利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染破壞。而每年排放的 210 萬噸二氧化碳帶來的溫室效應(yīng) ,更造成冰雪消融 ,冰川退縮 ,全球氣候變暖 ,自然災(zāi)害頻繁。 太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源 ,可利用量巨大。太陽(yáng)的壽命至少尚有40 億年 ,相對(duì)于人類歷史來說 ,太陽(yáng)可源源不斷供給地球能源的時(shí)間可以說是無限的，相對(duì)于常規(guī)能源的有限性 ,太陽(yáng)能具有儲(chǔ)量的無限性 ,存在的普遍性 ,使用的經(jīng)濟(jì)性 ,利用的清潔性 ,決定了開發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī)能源匱乏，枯竭的最有效途徑之。 顧宇航：光伏發(fā)電 LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 由此可見 ,太陽(yáng)能等清潔能源必將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)起重任 ,成為 21 世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。 日常生活中 ,太陽(yáng)能熱水器便是光熱 利用的一個(gè)很好的例子 , 除此之外太陽(yáng)能的光熱利用還包括太陽(yáng)房、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)、太陽(yáng)能土 壤消毒殺菌系統(tǒng)等 ,這此技術(shù)尤其在北方和西部應(yīng)用較廣 ,成效顯著。歐美在太 陽(yáng)能熱發(fā)電方面較領(lǐng)先 ,我國(guó)才剛剛起步。 除了太陽(yáng)能熱應(yīng)用外 ,太陽(yáng)能的光電應(yīng)用也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展 , 這主要表現(xiàn)為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ,包括獨(dú)立光伏系統(tǒng)、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)等方面的應(yīng)用?？梢哉f太陽(yáng)能是真正取之不盡、用之不竭的能源。作為新型照明方式之一，太陽(yáng)能照明能否挑起重?fù)?dān)，在未來的照明行業(yè)中起主導(dǎo)作用 。 利用太陽(yáng)能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性在很多情況下要優(yōu)于常規(guī)的供電方式。太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)備可自動(dòng)運(yùn)行，適于在無人職守站使用。太陽(yáng)能電源系統(tǒng)的直流輸出電壓十分穩(wěn)定。除了直接的經(jīng)濟(jì)效益 以外，太陽(yáng)能發(fā)電還有很多間接優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能系統(tǒng)仍能保證穩(wěn)定可靠地工作。其工作原理是通過硅晶片接收太陽(yáng)光線后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后?chǔ)存在蓄電池中，再由光感開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)天黑時(shí)能夠自動(dòng)點(diǎn)亮，天亮?xí)r又自動(dòng)熄滅。 因?yàn)楣杈瑑r(jià)格昂貴，最初的太陽(yáng)能僅應(yīng)用在航天事業(yè)上。隨著太陽(yáng)能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在民用方面首先應(yīng)用在照明燈具上。 大量試驗(yàn)表明，太陽(yáng)能燈具和普通燈具對(duì)比分析后得出：在滿足同樣照明要顧宇航：光伏發(fā)電 LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 求的條件下，兩種不同的供電方式，太陽(yáng)能燈成本比普通燈具要高；如果將投入工程的施工費(fèi)用計(jì)入整個(gè)工程，則兩種燈具在初始投資時(shí)造價(jià)相當(dāng)。使用時(shí) 間越長(zhǎng)，越能彰顯太陽(yáng)能燈具的實(shí)惠。在后續(xù)的使用費(fèi)用上（電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)用等），太陽(yáng)能燈具的優(yōu)勢(shì)更明顯。 據(jù)了解，太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)已被越來越多的人所接受。在已有技術(shù)基礎(chǔ)上，技術(shù)人員與廠商集思廣益，在諸多方面取得了突破性進(jìn)展，為太陽(yáng)能燈最終走向千家萬戶打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)際上，光伏發(fā)電發(fā)展迅猛。日本不甘落后， 1997年補(bǔ)貼“屋頂光伏計(jì)劃”的經(jīng)費(fèi)高達(dá) 9200萬美元，安裝目標(biāo)是 7600MW。我們預(yù)計(jì)， 2020年全球太陽(yáng)能電池的年產(chǎn)量有望較 2020年的年產(chǎn)量增長(zhǎng) ，整個(gè)行業(yè)的銷售收入有望增長(zhǎng) 。德國(guó)的“百萬屋頂計(jì)劃”使許多家庭不僅利用太陽(yáng)能解決了自家的能源使用，而且這些家庭還成為小型“私人電站”，源源不斷地向電網(wǎng)公司輸送電力，獲得一筆可觀的收人。我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用空間也非常廣闊，可以應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電、與建材結(jié)合、解決邊遠(yuǎn)地區(qū)用電困難問題等。 在 1995～ 2020年間，我國(guó)合計(jì)在太陽(yáng)能發(fā)電方面的資金投入 22億元人民幣，對(duì)太陽(yáng)能新能源起著積極的推動(dòng)作用。隨著太陽(yáng)能光電效應(yīng)的發(fā)展，在照明系統(tǒng)方面，太陽(yáng)能草坪燈、庭院燈、臺(tái)燈、城市光彩工程燈等眾多品種大量出現(xiàn)在了日常生活中，是太陽(yáng)能光源的主要應(yīng)用方向，在提高人們生活水平的同時(shí)，又節(jié)約了大量能源。 由于地球的自轉(zhuǎn)，相對(duì)于某一個(gè)固定地點(diǎn)的 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) ，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽(yáng)的光照角度時(shí)時(shí)刻刻都在變化，有效的保證太陽(yáng)能電池板能夠時(shí)刻正對(duì)太陽(yáng)，發(fā)電效率才會(huì)達(dá)到最佳狀態(tài)。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù) 據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動(dòng)或裝拆，每次移動(dòng)完就必須重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個(gè)參數(shù)；原理、電路、技術(shù)、設(shè)備都很復(fù)雜，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。該太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)首家完全不用電腦軟件的太陽(yáng)空間定位跟蹤儀，具有國(guó)際領(lǐng)先水平，能夠不受地域和外部條件的限制，可以在 50℃至 70℃環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用；跟蹤精度可以達(dá)到177。最大限度的提高太陽(yáng) 跟蹤精度，完美實(shí)現(xiàn)適時(shí)跟蹤，最大限度提高太陽(yáng)光能利用率。把加裝了智能太陽(yáng)跟蹤儀的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應(yīng)急車、特種軍用汽車、軍艦或輪船上，不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調(diào)頭、拐彎，該太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)都能保證設(shè)備的要求跟蹤部位正對(duì)太陽(yáng)。國(guó)外共有近200 家公司參與器件、材料和設(shè)備的開發(fā)，近 300 所大學(xué)和研究所參與研發(fā)。經(jīng)過技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，世界主要 LED 廠商已經(jīng)形成各自的技術(shù)特色。美國(guó) Cree 的碳化硅襯底生長(zhǎng) GaN外延片國(guó)際領(lǐng)先，傳統(tǒng)照明巨頭 Philips 絕對(duì)控股的美國(guó) Lumileds功率型白光 LED 國(guó)際領(lǐng)先；傳統(tǒng)照明巨頭 Osram 歐司朗控股的德國(guó)歐司朗光電半導(dǎo)體功率型 LED 封裝和車用 LED 燈具開發(fā)國(guó)際領(lǐng)先。 國(guó)家“ 863”計(jì)劃和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金及時(shí)支持了國(guó)產(chǎn)外延設(shè)備如液相外延爐和 MOCVD設(shè)備的研發(fā)（中科院半導(dǎo)體所、中電科技集團(tuán)公司第四十八所），通過整機(jī)消化吸收，關(guān)鍵技術(shù)再創(chuàng)新等措施，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，使長(zhǎng)期制約我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備瓶頸得以突破。同樣也擠占了國(guó)內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)商的發(fā)展空間。潛力無限的太陽(yáng)能是一種清潔、高效而且可持續(xù)的可再生能源。如果使用太陽(yáng)能電池板為您的住宅供電，在收到每個(gè)月的電費(fèi)單時(shí)，您就能體會(huì)到這一點(diǎn)。 如今，全球的光伏太陽(yáng)能供不應(yīng)求，是增長(zhǎng)最快的可再生能 源之一。如今，光伏系統(tǒng)的價(jià)格已經(jīng)是 20 年前的 1/25。研究結(jié)果顯示，太陽(yáng)能在北方的氣候條件下更為有效。太陽(yáng)能則可以用來預(yù)防未來電費(fèi)的居高不下。與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應(yīng)相比，太陽(yáng)能不僅使用范圍廣，而且更經(jīng)濟(jì)。光伏系統(tǒng)在提供電力的同時(shí)，不會(huì)排放二氧化碳 (CO2)。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的照明用電將大幅度提高，綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用，將越來越受到重視。 目前，照明消耗約占整個(gè)電力消耗的 20%左右，降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑。但是，距離 “綠色照明 ”的要求還較遠(yuǎn)，開發(fā)和應(yīng)用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢(shì)在必行。目前，我國(guó)正在從以下幾個(gè)方面來推動(dòng)光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展： ○ 1 、啟動(dòng)送電到村工程 ； ○ 2 、在特殊工程上運(yùn)用光伏發(fā)電，如世博會(huì)、奧運(yùn)會(huì)等 ； ○ 3 、在沙漠地區(qū)建光伏電站 ； ○ 4 、動(dòng)員一些城市啟動(dòng)屋頂計(jì)劃 ； ○ 5 、研究制定提高光伏發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)力的電價(jià)政策 (光伏產(chǎn)品 90%的出口以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的缺失，都可能限制中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。 課題研究的意義 隨著地球資源的日益貧乏 ,基礎(chǔ)能源的投資成本 日益攀高 ,各種安全和污染隱患無處不在 太陽(yáng)能作為一種“取之不盡、用之不竭”的安全、環(huán)保新能源越來越受到重視，目前太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)已取得較大突破 ,尤其太陽(yáng)能光伏技術(shù)發(fā)展 ,給太陽(yáng)能在公共照明中的應(yīng)用帶來了極為廣闊的前景。 LED 以固有的特點(diǎn)，如省電、壽命長(zhǎng)、耐震動(dòng)，響應(yīng)速度快、冷光源和低功耗可直流驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于指示燈、信號(hào)燈、顯示屏和景觀照明等領(lǐng)域，在我們的日常生活中處處可見，如電話機(jī)、儀表板照明、汽車防霧燈和交通信號(hào)燈等。這樣，傳統(tǒng)的光伏照明系統(tǒng)需要逆變器將直流逆變?yōu)榻涣?，這種方法普遍存在著交流逆變不可靠、低溫啟遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 動(dòng)難、燈管壽命短、功耗高以及系統(tǒng)造價(jià)高等缺點(diǎn)。正是基于上述優(yōu)點(diǎn)，使得 LED 逐漸取代傳統(tǒng)光源應(yīng)用于光伏照明系統(tǒng)，徹底地解決了傳統(tǒng)的光伏照明系統(tǒng)存在的交流逆變不可靠、低溫啟動(dòng)難和燈管壽命短等缺點(diǎn)。但是，隨著陽(yáng)光的移動(dòng)電池板與陽(yáng)光投射傾角不同，所以非跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置每個(gè)時(shí)段獲得的太陽(yáng)能是不等的，因此光 電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的總效率低。這樣太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率將大大提高。再通過充放電控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制，保證蓄電池的正常使用。太陽(yáng)能→電能→化學(xué)能→電能→光能。 （ 1）電池單元：由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用 中的太陽(yáng)能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件（陣列）。同于 PN 結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度 J，短路電流 sci ，開路電壓 Uoc。 （ 2）電能儲(chǔ)存單元：太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電先進(jìn)入蓄電池儲(chǔ)存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。因此蓄電池瓦時(shí)容量和安時(shí)容量由預(yù)定的連續(xù)無日照時(shí)間決定。 系統(tǒng)組成 光伏系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、自動(dòng)太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)太陽(yáng)能組件除塵系統(tǒng)等設(shè)備組成。在 光生伏打效應(yīng) 的作用下，太陽(yáng)能電池的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。 原材料特點(diǎn)： 電池片 ：采用高效率（ %以上）的單晶硅太陽(yáng)能片封裝，保證太陽(yáng)能電池板發(fā)電功率充足。此玻璃同時(shí)能耐太陽(yáng)紫外光線的輻射，透光率不下降。具有較高的透光率和抗老化能力。當(dāng)然，此氟塑料膜首先具有太陽(yáng)電池封裝材料所遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。也是家用太陽(yáng)能發(fā)電中價(jià)值最高的部分。太陽(yáng)能電池發(fā)電對(duì)所用蓄電池組的基本要求是： ； ； c.深放電能力強(qiáng)； ； ； ； 廉。配套 200Ah 以上的鉛酸蓄電池，一般選用固定式或工業(yè)密封式 免維護(hù)鉛酸蓄電池 ，每只蓄電池的額定電壓為 2V；配套 200Ah 以下的鉛 酸蓄電池，一般選用小型密封 免維護(hù)鉛酸蓄電池 ，每只蓄電池的額定電壓為 12V。由于蓄電池的循環(huán)充放電次數(shù)及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的 充放電控制器 是必不可少的設(shè)備。由于太陽(yáng)能電池和蓄電池是直流電源，而負(fù)載是交流負(fù)載時(shí)，逆變器是必不可少的。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的 太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng) ，為獨(dú)立負(fù)載供電。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和 正弦波逆變器 。 正弦波逆變器 成本高，但可以適用于各種負(fù)載。 注：本設(shè)計(jì)是無需逆變器的，因?yàn)榻o LED 燈供電用直流 電，沒有直流變交流的必要。防反充二極管串聯(lián)在太陽(yáng)電池方陣電路中，起單向?qū)ㄗ饔?。一般可選用合適的整流二極管作為防反充二極管。板子串聯(lián)的話，需要安裝旁路二極管，如果是并聯(lián)的話就要裝個(gè)防反沖二極管，防止板子直接沖 電。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類，離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。這是一種常見的太陽(yáng)能應(yīng)用方式。系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，而且適應(yīng)性廣。 B）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽(yáng)能電力不足就向市電購(gòu)電。在背靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉 了蓄電池，從而擴(kuò)張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價(jià)。該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價(jià)來調(diào)整自身的發(fā)電策略。 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 3. 光伏發(fā)電 LED 照明系統(tǒng)的配置 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。由于軟件設(shè)計(jì)牽扯到復(fù)雜的太陽(yáng)輻射量、安裝傾角以及系統(tǒng)優(yōu)化的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般是由計(jì)算機(jī)來完成。 光伏系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括：負(fù)載的選型及必要的設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能電池和蓄電池的選型，太陽(yáng)能電池支架的設(shè)計(jì)。對(duì)于大型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，還要有光伏電池方陣場(chǎng)的設(shè)計(jì)、防雷接地的設(shè)計(jì)、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及輔助或備用電源的選型和設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)該知道在光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中做出的每一個(gè)決定都會(huì)影響造價(jià)。再?zèng)Q定建立一個(gè)獨(dú)立的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，可按下述步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：計(jì)算負(fù)載，確定蓄電池容量，確定太陽(yáng)能電池方陣容量，選擇控制器。氣象資料一般無法做出長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，只能以過去 10年到 20年的平均值作為依據(jù)。因此只能采用臨近的某個(gè)城市的氣象資料或類似地區(qū)氣象觀測(cè)站所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行類推。另外，從氣象部門得到的資料，一般只有水平面的太陽(yáng)能輻射量，顧宇航：光伏發(fā)電 LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 實(shí)際使用時(shí)必須設(shè)法換 算到傾斜面上的輻射量。通常列出所有負(fù)載的名稱、功率要求、額定工作電壓和每天用電時(shí)間。功