信息工程毕业论文 .doc
《信息工程毕业论文 .doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信息工程毕业论文 .doc(34页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、雷凌峰工程技术学院电气信息系09gz信工一太阳能电池最大功率点跟踪技术的研究毕业论文常规能源也叫传统能源,英文名conventional energy ,是指已经大规模生产和广泛利用的能源。如煤炭、石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。而水电则属于再生能源,如葛洲坝水电站和三峡水电站,只要长江水不干涸,发电也就不会停止。煤和石油天然气则不然,它们在地壳中是经千百万年形成的(按现在的采用速率,石油可用几十年,煤炭可用几百年),这些能源短期内不可能再生,因而人们对此都有着不好的预感。已能大规模生产和广泛利用的一次能源,又称传统能源,如煤炭、石油、天然气、水力和核裂变能,是促进社会进步和文
2、明的主要能源。在讨论能源问题时,主要指的是常规能源。新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源,如太阳能、风能、海洋能、地热能等,与常规能源相比,新能源生产规模较小,使用范围较窄。常规能源与新能源的划分是相对的。以核裂变能为例,20世纪50年代初开始把它用来生产电力和作为动力使用时,被认为是一种新能源。到80年代世界上不少国家已把它列为常规能源。太阳能和风能被利用的历史比核裂变能要早许多世纪,由于还需要通过系统研究和开发才能提高利用效率,扩大使用范围,所以还是把它们列入新能源。但事实上,常规能源的储藏是有限的。 当前能源形势目前全世界能源年总消费量约为134亿吨标准煤,其中石油、天然气、煤等化
3、石能源占85%,大部分电力也是依赖化石能源生产的,核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热等能源仅占15%。虽然发达国家遭受70年代两次石油危机打击后,千方百计想摆脱对石油的过度依赖,但是今后20多年里,石油仍然是最主要的能源,全球需求量将以年均1.9%的速度增长;煤仍然是电力生产的主要燃料,全球需求量将以每年1.5%的速度增长。可见化石能源仍然是我们在这个星球上赖以生存和发展的能源基础。有统计表明,2020年全世界能源消费量将是目前的3倍。特别值得关注的是,世界各国能源消费量与GDP的增长程度有密切的相关性。从发达国家走过的道路来看,人均GDP在1000至10000美元之间,人均能源消
4、费量增长较快,GDP超过10000美元之后,人均能源消费量放缓。中国正处在人均能源消费量增长较快的起步阶段,石油需求增势强劲,预计今年原油消费量为2.7亿吨,2020年将达到4.0-4.5亿吨;而我国是一个人均能源相对贫乏的国家,人均石油、天然气、煤炭可采储量分别占世界平均值的20.1%、5.1%和86.2%,尤其是原油,目前对外依存度是1/3,2020年将超过1/2,供需矛盾相当尖锐。另一方面,化石能源枯竭问题和能源环境污染问题也时时困扰着人类。世界能源以化石能源为主的结构特征,使得化石能源枯竭的日子离我们越来越近。因为作为能源主体的化石能源是不可再生能源,用一点,就少一点,总有枯竭的那一天
5、。日前2004BP世界能源统计年鉴测算世界石油总储量为1.15万亿桶,以目前的开采速度计算,可供生产41年。作为世界石油龙头的沙特阿拉伯,石油储量达2500亿桶,日产量800多万桶,分别占世界石油总储量和总需求量近1/4和近1/10。这个国家以“我们每天为世界提供石油”作为使命,在过去30多年间确实起到世界石油供应稳定器的作用。但是,沙特石油公司高级职员私下表示:“我不知道这种情况能够持续多久。”因为沙特老油田已经接近产油高峰期,而开采新油田的难度非常大。世界各大产油国也都大致如此,阿曼目前的产量仅是其高峰时的1/5,美国石油开采量每年下降3%,传统的石油出口国印度尼西亚甚至一度需要进口石油应
6、急。全球再找到大型油田的可能性非常小,只能寄希望于西伯利亚永久冻土带、加拿大油砂和几处深海大陆架。这种状况加剧了人们对不可再生能源走向枯竭的危机感。近年来国际市场油价持续走高,很大程度是这种危机感的直接反应。目前以煤炭、石油为主的世界能源结构带来全球性能源环境问题的主要表现为酸雨、臭氧层破坏、温室气体排放等。在许多发展中国家,城市大气污染已达到十分严重的程度,在欧洲和北美也出现了超越国界的大气污染,形成了广泛的环境酸化,上千个湖泊的湖水酸度达到了不能支持鱼类生存的程度,酸性气体所造成的腐蚀损失,每年高达10亿美元。我国以煤炭、石油为主的能源结构也造成了严重的大气污染,二氧化硫和二氧化碳的排放量
7、都居世界前列。二氧化碳排放量的增加使全球变暖,2003年成为有史以来最炎热的一年,因此联合国呼吁各国签署京都协议书,以减少温室效应气体的排放。包括中国在内的大多数国家做出积极响应,而二氧化碳排放量居世界第一的美国,出于自身经济扩张的考虑,拒绝签署京都协议书,使国际社会同温室效应问题的斗争举步维艰。再者,化石能源除了必将枯竭和环境污染这两个老问题受到全人类的特别关注以外,近些年世界石油市场结构新一轮大调整也格外引人注目。 世界石油工业历经近150年的发展,到20世纪末形成了从西北非经中东、里海、中亚、西伯利亚到远东的石油储产区域和以北美、西欧、东亚为主的世界石油消费区域,两者供需关系严重错位和失
8、衡,导致以最大石油消费国美国为首的发达国家与以世界最大石油输出国沙特阿拉伯为首的中东产油国家的控制与反控制的矛盾突出,“强强抗衡”成为上世纪后30年石油地缘政治的主旋律。以往历次世界石油市场结构大调整,都是石油地质大发现带动的,美国油田、巴库油田、中东油田、北海和墨西哥湾油田的相继发现,都使世界石油地缘政治格局为之一变,世界石油市场结构随之做出相应的大调整;然而进入本世纪,特别是伊拉克战争之后,世界石油地缘政治“多元化”初露端倪,并引发世界石油市场结构的大调整。这次世界石油市场结构大调整涉及需求结构调整、供应结构调整、资本结构调整和新石油储产中心开辟等石油领域的方方面面,其时间持续之长,波及范
9、围之广,影响之深远,是前所未有的。主要表现在: 石油需求多元化。虽然发达国家石油需求仍然主导世界石油需求市场,但是随着发展中国家的国民生产总值的提高,石油消费量将追超发达国家。 石油供应多元化。欧佩克在世界石油市场仍然发挥着举足轻重的作用,但是其控制国际油价的局面正在打破,非欧佩克产油国发展势头强劲,俄罗斯的能源大国地位得以确立,挪威、加拿大等国的传统地位仍然保持,伊拉克的特殊地位将逐渐突出,石油供应国形成“群雄并立”的格局。 石油资本多元化。世界石油产业被西方几大石油公司所垄断的局面将被打破,发展中的地区大国全力支持本国石油公司在全球争取石油开发、生产和销售的份额,招商引资将是各产油国迅速提
10、高石油效益的必然选择,联合开发将是各石油公司规避海外投资风险的最佳策略,区域合作将是各石油需求国趋利避害的当务之急。 而这样的世界石油市场结构大调整是多种因素共同作用的结果: 需求激增的拉动。人类在过去150年已经消耗了9500亿桶石油,占全球已探明化石能源总量的44%,其中大部分是近50多年在现代工业高速发展的过程中消耗的。进入本世纪,随着工业的新一轮增长、居民消费结构的升级和城市化进程的加速,能源需求以前所未有的速度增长,能源消耗量也出现“加速度”的趋势,欧佩克预计今年世界石油日需求量将比去年增加200万桶。可以说需求激增拉动了世界石油市场结构大调整。 供应风险的激励。在目前世界石油供需基
11、本平衡,生产能力略有节余的表象下面,孕育着种种危机,包括世界石油产量将越过顶峰而呈下降趋势;全球石油地质储量连年增加,但是可开采的商业油源却呈下降趋势;新油田的开发需要大投资、长周期和高风险等等,导致世界石油供应不确定的风险凸显。加上石油所特有的地缘政治风险,诸如巴以冲突加剧、伊拉克局势动荡和恐怖袭击对石油设施的破坏,都促使各国加强石油生产、运输、贮存的安全措施,争取多渠道的稳定油源,并且建立石油战略储备,以确保石油供应。可以说石油供应风险意识激励了世界石油市场结构大调整。 美国石油霸权战略的催化。美国将控制石油资源作为其全球霸权战略的核心内容,将控制伊拉克作为制服中东产油国家的“石油王牌”,
12、遏制其他发达国家和发展中地区大国获取石油资源。为此,美国采取的石油战略是:抢占中东石油地缘战略支点,控制里海和中亚石油区,抢滩非洲石油区,削弱欧佩克,插手俄罗斯石油公司,控制国际输油管线,以确立新的世界石油地缘政治格局,并在其中发挥主导作用。这样的石油霸权战略,使各产油国、石油需求国甚至美国的盟国都感受到巨大的压力,迫使他们制定并实施自己的石油安全战略,确保自己在世界石油市场的应有地位。可以说美国石油霸权战略催化了世界石油市场结构大调整。 各国政府的推动。各国政府为了应对世界石油供需不平衡矛盾和规避石油地缘政治风险,尤其为了应对美国的石油霸权战略,都将石油保障纳入国家发展安全战略。发达国家和发
13、展中国家形成的需求方急需开辟新油源,新老产油国形成的供应方积极开发新产能,新供需关系和新运输保障也都应运而生。各国政府支持本国石油公司争取境外石油资源份额和参与世界石油市场竞争。可以说各国政府推动了世界石油市场结构大调整。 新技术的保障。新技术使开发深海油田和复杂地质构造的陆地油田成为可能,使液化天然气便于储运和利用,使输油管线成为供需双方的联系纽带。可以说新技术保障了世界石油市场结构大调整。 世界石油市场结构新一轮大调整为新一轮长期投资浪潮创造了条件。新一轮长期投资浪潮需要大投资、长周期和高风险,在数年甚至十几年才能赢利,这就是今后相当长时期国际油价将持续走高的深层原因。如今,依然困扰人类的
14、以化石能源为主的世界能源结构带来的化石能源枯竭和能源环境污染问题以及随着世界石油地缘政治格局呈多元化态势和世界石油市场结构大调整的展开,使能源问题已经上升为一个国家能否安全、全面、协调、可持续发展其社会经济的重大战略问题,各国都从安全和发展两个方面制定了国家能源战略。 首先,各国将石油保障纳入国家安全战略。美国等发达国家为了减轻对欧佩克石油的依赖,转而开辟西非、中亚和俄罗斯等地区和国家的新油源;中国、印度、东盟、韩国、巴西等经济发展较快的国家和地区集团积极寻求多渠道石油来源;沙特阿拉伯、俄罗斯等老、新产油国都把石油作为本国经济腾飞的“金钥匙”,纷纷制定了“石油兴国”、“石油强国”的战略;世界各
15、国都对石油运输保障和战略储备予以高度重视,例如中国、俄罗斯、哈萨克斯坦、日本、美国等国都在建设长距离输油管线,马来西亚、新加坡和印度尼西亚联合维护马六甲海峡安全,中国和印度筹建石油战略储备设施,等等。 其次,世界各国都制定能源发展战略,将合理利用和节约常规能源、研发清洁的新能源和切实保护生态环境作为基本国策,以实现经济持续发展、社会全面进步、资源有效利用、环境不断改善的目标。当今能源发展趋势 高新技术成果在能源工业迅速推广应用。能源工业正在由低技术向高技术过渡,新技术已迅速地渗透到能源勘探、开发、加工、转换、输送、利用的各个环节,例如自动化生产设备使煤矿开采效率成倍提高,新工艺和新技术促进了深
16、海油田的开发。 化石燃料正在向高效节能、洁净环保的方向发展。全球范围的节能技术革命已经展开,各国都在通过节约能源和提高能效来降低能源需求量,发达国家的能源消耗下降了30%以上,机动车的燃油效能提高了近一倍。清洁能源技术迅速提高,各国纷纷推进清洁煤计划。各种新能源的开发利用引人瞩目。太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等可再生能源的研发迅速展开,尤其是美、日、中等国都在大力开发氢燃料电池技术,使用氢燃料电池的汽车样机已经上路,2008年北京奥运会期间将出现氢燃料电池的公共汽车。到本世纪中期,人类有望进入“新能源时代”。综上所知,开发新能源是当今世界的必然趋势,而太阳能电池就是主要的新能源之一,
17、因此太阳能充分开发及利用的研究就在此趋势下兴起了。太阳能电池就是将照射在电池表面上的太阳光直接转化为电能的装置,它在可预见的时间内是不会枯竭的,而且它无大气和放射性污染,因而受到国内外的普遍重视。太阳能电池最大功率点的由来根据太阳能电池的工作原理,当光照强度、温度等自然条件变化时,太阳能电池的输出特性将随之改变,输出功率及最大工作点亦相应改变。在实际的应用系统中,自然光的照射强度及大气的透光率处于动态变化中,这就给光伏系统的高效应用带来了困难。理论上讲,事物的利用都是要讲究高效率的。因此,太阳能充分开发及利用的一面就体现在对太阳能电池最大功率点跟踪的研究上。下图就是太阳能电池输出随温度变化的情
18、况:从图一a可以看到在常温下250W/m*m日照,太阳能电池的最大功率发生在电压为180v处,而日照为150W/m*m时,太阳能电池的最大功率点发生在150v处。从图一b可以看到,在同一日照下,温度为125摄氏度时,太阳能电池最大功率点发生在100v电压处,而温度为28摄氏度时,太阳能电池最大功率点发生在电压为150v电压处。那么如何避免系统资源的大量浪费呢?这就是太阳能电池最大功率点跟踪技术所要解决的问题,为了得到最佳的能量利用率,必须使电池电池输出的最大功率能自动跟随气候的变化而变化。控制策略 理论上讲,太阳能电池最大功率点是可以根据其规律然后通过某些控制策略来使其稳定已达到太阳能电池充分
19、利用的目的的。在以前的光伏系统控制上,由于CVT(恒定电压跟踪器)的设计相对简单成本较低,许多产品仍然采用这种工作方式以代替相对复杂一些的MPPT(最大功率跟踪),但这种方式并非真正的最大功率的跟踪,它所带来的功率损失相比于近代微电子技术的迅速发展及微电子器件的大幅度降价,已经显得很不经济。众所周知,微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。美国贝尔研究所的三位科学家因研制成功第一个结晶体三极管,获得1956年诺贝尔物理学奖。晶体管成为集成电路技术发展的基础,现代微电子技术就是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。集成电路的生产始于1959年,其特点是体积小、重量轻、可靠性
20、高、工作速度快。衡量微电子技术进步的标志要在三个方面:一是缩小芯片中器件结构的尺寸,即缩小加工线条的宽度;二是增加芯片中所包含的元器件的数量,即扩大集成规模;三是开拓有针对性的设计应用。 大规模集成电路指每一单晶硅片上可以集成制作一千个以上的元器件。集成度在一万至十万以上元器件的为超大规模集成电路。国际上80年代大规模和超大规模集成电路光刻标准线条宽度为07一08微米,集成度为108 。90年代的标准线条宽度为03一05微米,集成度为109。集成电路有专用电路(如钟表、照相机、洗衣机等电路)和通用电路。通用电路中最典型的是存贮器和处理器,应用极为广泛。计算机的换代就取决于这两项集成电路的集成规
21、模。 存贮器是具有信息存贮能力的器件。随着集成电路的发展,半导体存贮器已大范围地取代过去使用的磁性存贮器,成为计算机进行数字运算和信息处理过程中的信息存贮器件。存贮器的大小(或称容量)常以字节为单位,字节则以大写字母B表示,存贮器芯片的集成度已以百万位(MB)为单位。目前,实验室已做出8MB的动态存贮器芯片。一个汉字占用2个字节,也就是说,400万汉字可以放入指甲大小的一块硅片上。动态存贮器的集成度以每3年翻两番的速度发展。 中央处理器(CPU)是集成电路技术的另一重要方面,其主要功能是执行“指令”进行运算或数据处理。现代计算机的CPU通常由数十万到数百万晶体管组成。70年代,随着微电子技术的
22、发展,促使一个完整的CPU可以制作在一块指甲大小的硅片上。度量CPU性能最重要的指标是“速度”,即看它每秒钟能执行多少条指令。60年代初,最快的CPU每秒能执行100万条指令(常缩写成MIPS)。1991年,高档微处理器的速度已达5000万一8000万次。现在继续提高CPU速度的精简指令系统技术(即将复杂指令精减、减少)以及并行运算技术(同时并行地执行若干指令)正在发展中。在这个领域,美国硅谷的英特尔公司一直处于领先地位。 此外,光学与电子学的结合,成为光电子技术,被称为尖端中的尖端,为微电子技术的进一步发展找到了新的出路。美国时代杂志预测:“21世纪将成为光电子时代。”其主要领有激光技术、红
23、外技术、光纤通信技术等。总的来说,微电子技术的应用是研究太阳能最大功率点的或其它研究点的优先选择。因此,在总结以前的经验和方法的基础上,再根据太阳能电池的内部结构以及输出特性可以得到以下几种控制方案:(1) 控制太阳能电池阵列的串并联数当负载固定时,改变太阳能电池阵列内部的串并联数,可实现最佳匹配。太阳点的输出阻抗随着太阳光强而变化,光强越大输出阻抗越小。当光强大于200w/m*m时,太阳能电池的输出电压变化最小。根据硅太阳能电池的短路电流与入射光强、光照面积成正比,假设太阳能电池阵列的输出阻抗只随电流而变化,而输出电流又近似与光强成正比。故阵列输出功率最大时,内部的串并联数只取决于光强。光强
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信息工程毕业论文 信息 工程 毕业论文

链接地址:https://www.31ppt.com/p-4020743.html