小型太阳能聚光镜的优化设计

张晓晨张勇秦思康剑南赵明阳

能源科学与工程学院

指导教师：谈和平

一、课题研究目的

本课题基于ZEMAX光学软件对太阳能聚光镜面型进行了优化设计，搭建聚光实验平台以验证数值仿真的可信度。通过优化镜面参数，以聚光比、光斑热流均匀度及入射光敏性等参数为目标函数，获得了超环面和菲涅尔反射面是较理想的面型选择。优化结果表明，超环面和菲涅尔反射面在保证一定聚光比的前提下，可以大大降低聚光镜对光线入射角的敏感度，这不仅简化了复杂的太阳实时跟踪系统，缩减了应用成本，还为太阳能的规模化低成本利用提供了新思路。

二、课题背景

太阳能既是一次能源，又是可再生能源，其资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。小型太阳能聚光镜的优点在于便于拆装、运输，适合于小功率太阳能利用场合，尤其用于我国西北或西南太阳能丰富而矿产资源和电力供应较贫乏的地区，可以改善人们的生活水平和生活质量，正响应了国家的环保节能举措。但是太阳能的收集和利用具有如下两个缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素的影响难以维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。

目前国内外有关太阳能聚光镜的研究已有很大进展。中国科技大学陈天应教授发明的“陈氏曲面镜”，其镜面是高次曲面。这种曲面镜采用了同时聚光和跟踪的设计思路，能够有效地消除太阳光斑的像差，而且比传统几何镜面（球面或抛物面等）的聚光倍数大幅度提高，但这种镜面的加工技术和成本较高。又如中科院太阳能研究所与皇明太阳能公司等单位合作，研究出的超轻型结构的反射面，解决了使用平面玻璃制作曲面镜的问题，但这种定日镜自身难以逾越的缺点是反射率较低、结构复杂。而采用传统玻璃反射镜的优点是其重量轻，抗变型能力强，反射率高，易清洁等。

三、课题研究主要内容

目前碟型抛物面聚光镜存在反射镜曲面对光线入射角度过于敏感的缺点，造成聚光光斑各项参数指标随入射角度变化过大，影响整个聚光系统的效率。ZEMAX是用于光学系统设计分析和优化处理的光学专业软件，本课题主要利用该软件设计和分析太阳能聚光镜面，通过参数选择、仿真验证、优化设计等方法对若干种曲面反射镜的太阳能聚光过程进行仿真分析。

本实验项目在露天环境下的抛物镜聚光实验基础上利用ZEMAX软件特有功能设计出三种新型聚光曲面，超环面、双圆锥系数曲面和菲涅尔反射面。在不同入射光线的投射下对上述三种面型进行太阳能聚集过程仿真，得到各曲面的聚光光斑参数并绘制出聚光性能图。其中超环面和菲涅尔反射面在聚光镜中的应用是本领域内的一次创新尝试，其对光线入射角度的低敏感性可以在一定程度上简化复杂而昂贵的太阳实时跟踪系统，大大削减了太阳能聚光装置的开发成本，为太阳能的规模化应用提供了新思路。

四、结论

本课题应用专业光学软件ZEMAX对太阳光线的聚集过程进行模拟仿真。通过对十万束太阳光线的追迹计算，以露天环境下的抛物面聚光镜实验为依托设计仿真出三种新式镜面的聚光过程，并对部分设计参

数进行了优化。课题主要工作与结论如下：

1. 深入学习ZEMAX软件并熟悉对反射镜面聚光过程进行仿真的方法。本课题用到ZEMAX诸多功能，如光线追迹、公差分析、优化参数、NSC模式仿真、用户自定义面型设计和结果报告等。通过对多种面型在不同光线追迹模式中的构造与仿真，获得可用于光学镜面设计制作的重要参数。

2.本小组在哈工大航空航天热物理研究所的帮助下搭建抛物面聚光镜实验台并进行了仿真，其结果在光斑尺寸和聚光温度方面与真实聚光数据相吻合，达到了仿真的目的并验证了作者运用ZEMAX软件实现聚光过程仿真的能力。

3. 本课题以抛物镜面参数为参考设计了三种新式反射聚光镜面。光源口径1200mm，光源入射能量210W，光线追迹总数100000，分别对超环面、双圆锥系数曲面和菲涅尔反射表面的聚光过程进行了仿真，得到一系列不同入射角度情况下的光斑数据，可用于创新面型的设计和制作：

（1）入射角度在0°~15°时，超环面的聚光光斑尺寸最小，而光斑直径变化最小的是菲涅尔反射表面，双圆锥系数表面的聚光性能处于两者之间。当入射角度大于15°时，双圆锥系数表面聚光光斑直径骤然增大，超环面和菲涅尔表面的光斑尺寸变化不大，超环面光斑直径具有随入射角度增大而减小的趋势；

（2）三种新式表面的聚光能量均随光线入射角度的增加而减小。入射角在0°~15°范围内时，超环面聚光光斑具有较高能量，菲涅尔表面的光斑能量最低。当入射角度增加至15°以上时，超环面光斑能量骤然下降，双圆锥系数表面光斑能量在0°~15°范围内基本呈线性缓慢下降。相比之下，菲涅尔聚光表面的光斑能量要比以上两种曲面低5%左右；

（3）超环面和菲涅尔表面在聚光光斑的峰值能量强度方面具有很大优势，其光斑的峰值能量强度波动范围不大。超环面光斑峰值能量强度最高，表明其光斑分布较不均匀，会造成能量接收器的局部烧坏现象，而菲涅尔表面无论是在波动趋势及能量强度方面均表现出良好的性能；

5. 新型聚光曲面的不足之处聚光比低可以通过继续修改面型以求优化。在实际应用中可根据不同地区不同日照情况对新式面型进行参数修改，以达到最优化设计的目的，如在超环面方程中加入部分系数项可继续按需改进面型。因此以上三种新式太阳能聚光镜曲面具有很大的发展潜力。

聚光实验原理图及部分光斑照片

新式镜面仿模型及其聚光特性比较图

五、问题、体会与收获

本项目已经实施并进行了十个月，在这段时间里我们课题组成员经过不断探索、不懈努力获得了一点小小的科研成果，大家感慨颇深。我们体验了一种从零开始学习从未涉及过学科的宝贵经历。从对项目完全的陌生到熟练应用软件进行建模分析、参数选择、优化设计的整个循序渐进的过程是我们最大的收获。课题中遇到许多困难，如低年级同学不会搜集资料，校内上外文资源网查阅不便，专业软件无正式中文版教材，科研进度缓慢不前等等，曾在很大程度上打击了我们本科生科研的信心和积极性。但彼此之间真诚的鼓励让我们克服了种种困难，让我们的项目走到了今天。团队合作的精神与组员们彼此间的互相帮助也是我们不小的收获。

在项目进行过程中，我们体会到一个科研项目的进展必须依靠许多同事共同努力才能有所造诣。来自指导老师和各位师兄的谆谆教导使我们对科研有了更深层次的体会。在这里我要特别感谢航空航天热物理所的帅永师兄在这段时间里对我的指导和帮助。初期学习光学软件的过程中，谈老师为我们提供了计算机及其他项目所需设施，加速了项目的进程，让我们有一个非常良好的科研环境。

搭建实验台的过程让我们体会到制作实验装置需要完全的投入和绝对的耐心，在数据统计和实验记录方面来不得半点马虎，甚至连镜面粘贴工作都必须一丝不苟的完成，否则会在实验中出现巨大误差，造成实验失败的严重后果。从这一方面来讲，本课题历练了我们科研应具备的性格和素质，为日后研究生阶段的科研工作打下了坚实的基础。

ZEMAX软件的学习与使用是本课题的基础，也是项目进行过程中为期最长，最耗精力的过程。持续半年的软件学习经历让我对国外优秀光学软件有了深刻的了解，其简单易懂的设计原理与友好的界面更增加了我学习的兴趣，尤其是其内嵌的强大优化功能，使我更加惊叹于软件设计者惊人的创新思维与编程能力。在此，希望国产专业软件也能尽快达到如此设计水准，增强我们国家自己的工业设计能力。

六、结束语与致谢

在即将完成本课题之际，首先感谢我们的导师谈和平教授，感谢谈老师在学习和生活中给予我的帮助。谈老师严于律己、宽厚待人的品质是我们学习的榜样。谈老师渊博的知识、独到的见解、一丝不苟的治学态度都使我获益匪浅。

感谢航空航天热物理研究所的帅永师兄在专业知识，科研材料以及实验台搭建方面给予我们的耐心指点和热心帮助。特别是在项目中期，帅永师兄给予我们的帮助在很大程度上促进了项目的顺利进行和项目负责人撰写的创新性论文的发表。

七、参考文献

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18 ZEMAX Optical Design Program User’s Guide. ZEMAX Development Corporation.2003:193

太阳能小屋设计参考方案.(优选)

2012数学建模B题太阳能小屋设计参考方案问题1：请根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋（见附件2）的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。 1.地表斜面上辐射量的计算公式 1．1、倾斜太阳能集热器上接收到的太阳辐射能

2太阳能电池方阵设计（1）太阳能电池组件串联数Ns 将太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要的工作电压，但是，太阳能电池组件的串联数必须适当。串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压，方阵就不能对蓄电池充电。如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。计算方法如下： Ns=UR/Uoc=（Uf＋UD＋Uc）/Uoc（2）式中：UR为太阳能电池方阵输出最小电压； Uoc为太阳能电池组件的最佳工作电压； Uf为蓄电池浮充电压； UD为二极管压降，一般取0.7V； UC为其它因数引起的压降。表1我国主要城市的辐射参数表：需补充的蓄电池容量Bcb为： Bcb=A×QL×NLAh(5)

④太阳能电池组件并联数Np的计算方法为： Np=（Bcb＋Nw×QL）/（Qp×Nw）(6) 式（6）的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。 (3)太阳能电池方阵的功率计算根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P： P=Po×Ns×NpW（7）式中：Po为太阳能电池组件的额定功率。问题2：电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，请选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题1。太阳能电池板方阵安装角度怎样计算？由于太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为60～70％，因此，为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角与倾斜角是一个十分重要的问题。 1.方位角太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，请参考下述的公式。至于并网发电的场合，希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）－12）×15＋（经度－116） 10月9日北京的太阳电池方阵处于不同方位角时，日射量与时间推移的关系曲线。在不同的季节，各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。 2.倾斜角倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考

太阳能热发电站聚光器技术的简述

《太阳能热发电站》结课论文题目：关于槽式热发电站中太阳能聚光器技术的简述学生姓名：学号：专业班级：能科-1403 学校：华北电力大学 2017年6月5日

[摘要]本文对槽式热发电站中的主要聚光器技术进行简述及比较。 [关键词]槽式热发电站；聚光器技术；聚光器技术比较。一引言太阳能热发电是通过对太阳光聚焦，获得几十倍，几百倍的太阳辐射能量进而进行热功转换，带动发电机发电。对于槽式热发电站，聚光集热系统以线聚焦代替点聚焦，而聚光的关键在于聚光器技术。槽式太阳能聚光集热系统由多个太阳能集热器组合SCA（Solar Collector Assembly）组成而每个太阳能集热器组合又由若干个太阳能集热器单元SCE（Solar Collector Elements）构成。太阳能集热器组合包括聚光器，集热管和跟踪系统。聚光器由反光镜和支架两部分组成。聚光器应具有以下几点要求： ①具有较高的反射率 ②具有良好的聚光性能 ③具有足够的刚性 ④具有良好的抗疲劳能力 ⑤具有良好的抗风载荷能力 ⑥具有良好的抗腐蚀能力 ⑦具有良好的运动性能 ⑧具有良好的保养，维护，运输性能如图1是一个基本的聚光器结构和一个实例。

二发展历史及现状世界上第一台槽式太阳能聚光器由美国工程师Ericsson建造于1870年，输出热功率为373W。1912年，另一位美国发明家FrankSchuman在埃及建立了一个小型太阳能聚光器。20世纪70年代的石油危机加速了太阳能热发电技术的发展，在8O年代中期，抛物面槽式太阳能聚光器进入商业化阶段。美国Luz公司自1984一1991年陆续建立装机总容量为354MV的SEGS槽式电站，至2013年底已经商业化运营30年。SEGS电站中的槽式太阳能聚光器有3种型号，包括LS-1，LS-2和LS-3，其中LS-2和LS-3是主要型号，由于SEGS是最早的商业化电站，囚此这两种型号也成为事实的槽式太阳能聚光器的标准规格。在这两种槽式太阳能聚光器的基础上，各种新型、优化的槽式太阳能聚光器不断地被开发出来。目前，世界各地都有着比较成熟的槽式太阳能聚光器。例如：:美国的Luz公司的LS-2型聚光器；美国的Acures soler公司的Acures3001和Acures3011两种型号的聚光器；美国的Accrona soler power公司的SGX-1和SGX-2型聚光器。欧洲LS-3的基础上研制的新型聚光器；SENER公司研制的SENER-1和SENER-2型槽式太阳能聚光器；太阳千年公司（solermillennium）在倒闭前也制造出LS-4型聚光器。中国科学院电工所和皇明公司合作也制造了一种槽式太阳能聚光器；中金盛唐公司与2009年建立了240米槽式示范项目。兰州大成真空科技有限公司于2012年5月建立一套槽式一线性菲尼尔式聚光发电示范系统。华电工程公司采用欧洲槽式技术，于2010年在河北廊坊建立了长100m的槽式系统，规格与LS-3聚光器相同。中广核太阳能公司与2013年在青海德令哈建立了一套槽式系统。北京工业大学、华北电力大学、上海交通大学、中山大学、东莞康达新能源公司、常州龙腾太阳能公司、华锐风电公司、山东奇威特公司也都建有不同长度和开口尺寸的槽式太阳能聚光器样机。

太阳能手机充电器的设计与仿真设计(1)

精选资料本科毕业设计(论文) 手机充电器的设计与仿真可修改编辑

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计

精选资料（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：可修改编辑

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

数学建模太阳能小屋的设计说明

太阳能小屋的设计摘要：本文讨论了太阳能小屋设计中，光伏电池在小屋外表面的优化设计的问题。基于对问题的分析和给定的部分太辐射强度，不同种类光伏电池规格数据，以及满足最大发电量、最小投资量的要求，以对光伏电池性价比选择为中心，综合运用了SPSS、MATLAB、Excel等软件，使用了多种综合分析方法，研究了在太阳能小屋的设计中，不同种类的光伏电池之间，光伏电池与逆变器之间的最优串并联组合，以实现光伏电池在小屋外表面的优化铺设。首先，影响光伏电池每峰瓦实际发电效率或发电量的主要因素太辐射总强度的分析，计算出倾斜平面的太辐射总强度，并利用选取每月选取一个代表日的方法，求得三类电池在阀值限制下的年辐射总量。（见表1）其次，对三种类型光伏电池的最优选择，通过建立三种类型光伏电池的性价比选择模型（模型一），来寻找在既满足全年太阳能光伏发电总量尽可能大，又满足单位发电量的费用尽可能小的最优光伏电池组件，并求得各类电池一年的总发电量（见表2），光伏电池的最优性价比，该模型可适用于不同类型的物质的性价比优选，即可以保证最大出产，又可以顾及最小投入，从而达到最优选择。再次，是对最优串并联组合的选取，我们得到了所需光伏电池的种类的块数后，通过分析结合之前所求得的性价比，利用线性规划模型得出最优串并联组合，和小屋外表面的铺设阵列，并最终求得投资的回收年限（见表4-6）。最后，在解决问题二和问题三上，在光伏电池的最优选取和最优串并联组合的选取上，可以直接套用解决问题一是所用的模型，只需着重分析太辐射强度的变化及光伏电池的安装部位及方式（贴附或架空）。

关键词：太总辐射强度性价比选择线性规划最优串并联组合每月代表日一、问题的重述在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。附件1-7提供了相关信息。请参考附件提供的数据，对下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池的铺设方案，使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，并计算出小屋光伏电池35年寿命期的发

太阳能光伏建筑一体化的设计要点

太阳能光伏建筑一体化的设计要点【摘要】光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。设计中要十分注意与建筑形式、结构形式和发电形式的配合，选择合适的光伏组件。【关键词】光伏建筑一体化建筑结构形式光伏方阵 1引言能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。太阳能光伏建筑一体化BIPV(Bui1ding Integrated Photovoltaias)，是在2006年9月30日深圳太阳能学会年会上首次提出。在这次会议上，建筑领域的代表，介绍了光伏建筑相关的另一个重要概念，“零能耗建筑”，一旦光伏建筑的发电量达到能够满足住户生活需求。则称之为“零能耗建筑”。由于建筑是一个复杂的系统，一个完整的统一体，如果要将新型太阳能技术融入到建筑设计中，同时继续保持建筑的文化特征，就应该从技术和美学两方面入手，使建筑设计与太阳能技术有机结合，由此产生了“一体化设计”的概念，“一体化设计”是指在建筑规划设计之初，就将太阳能利用纳入设计内容，使之成为建筑的一个有机组成部分，统一设计，施工，调试。 2光伏建筑一体化分类

根据光伏方阵与建筑结合形式的不同，BIPV可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。另一类是光伏方阵与建筑的集成。光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。光伏方阵与建筑的结合是一种常用的BIPV形式，特别是与建筑屋面的结合。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。常见的与建筑结合的安装方式 3建筑设计要点光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。因此，BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任

毕业设计-太阳能手机充电器

目录摘要 (1) 一、设计题目与要求 (2) 1、设计题目 (2) 2、设计要求 (2) 二、设计思路及框架图 (2) 三、设计原理图 (3) 四、各部分电路介绍 (3) 1、光电转换电路 (3) 2、稳压电路 (4) 3、充电和指示部分 (5) 4、过充保护电路 (9) 五、元器件的选择 (9) 1、太阳能电池的介绍与选择 (9) 2、三端集成稳压器的原理与选用 (13) 六、谢辞 (17) 七、参考文献 (22) 八、附录 (18)

摘要手机作为信息社会的一种通用商品，如今在世界范围内得到广泛的普及，而作为手机能源的提供者—电池的储能总是十分有限，几乎所有的用户都曾遇到过外出或通话过程中电池耗尽的尴尬，尤其是对于经常在野外作业的用户来说，在远离市电的环境下，电池的耗尽为我们的通信带来极大的不便，而太阳能作为一种可再生能源逐步在各个领域得到广泛应用。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。若能以太阳能电池组件为基础，设计出成本低廉的太阳能手机充电器，直接完成太阳能辐射到电能转换，必然会为个人移动通信带来极大的方便。本设计主要完成了具有不同于目前市场销售的同类产品的太阳能手机充电器的设计工作。该设计电路包括光电转换电路、稳压电路、充电和显示电路、过充保护电路。该充电器工作稳定、可靠，使用灵活。太阳能作为一种没有任何污染的、易取的绿色能源若能应用到消费类产品中，对于改善地球的整体的能源状况和环境有着非常重要的意义. 关键词：光电传感器、稳压电路、充电显示电路、过充保护电路

一、设计题目与要求 1、设计题目太阳能手机充电器的设计与制作 2、设计要求本设计的主要设计内容：太阳能极板的设计、充电控制电路的设计、电压电流控制与显示电路二、设计思路及框架图此太阳能手机充电器设计中是利用光生伏特效应将光能转换成电能，其电能通过稳压器可直接给手几电池充电，也可将电能储存于蓄电池，在无太阳光时对手机充电。其基本框图如下：图2-1 设计框图

聚光太阳能发电

聚光太阳能发电?聚光太阳能发电（CONcentrating Solar Power）简称CSP是采用反射镜把太阳光反射并聚集到接收器，该接收器能够聚集太阳能并将其转换为热能，利用这种热能生产的热蒸汽，推动涡轮发动机，从而驱动发电机发电，满足电力需求。太阳能到电能的高效率转换特性，使CSP技术成为具有吸引力的可再生能源项目。目录 ?聚光太阳能发电的几种主要形式 ?聚光太阳能发电的基本原理 ?聚光太阳能发电系统的组成 ?聚光太阳能发电的发展现状 ?聚光太阳能发电的发展优势聚光太阳能发电的几种主要形式 ?一、线性聚光系统线性聚光太阳能发电采用线聚焦技术，线性聚光器包括抛物面槽式系统和线性菲涅耳反射系统2种，利用很大的反射镜来捕获太阳的能量，并把太阳光反射和对焦集中到焦线上，在这条焦线上安装有线性管状集热器，集热器吸收聚焦后的太阳辐射能，把吸热管内的流体加热，然后产生过热蒸汽，驱动涡轮发电机产生电力。线性集中聚光器系统通常由按南北向平行排列的大量聚光器组成，这样保证最大限度地聚集太阳能。 1.抛物面槽式系统目前，在美国太阳能热发电领域中占主导地位的是抛物面槽式线性聚光系统，槽式太阳能发电系统由太阳能聚光器，以及吸热配件或接收器和跟踪机构组成。其中太阳能聚光器由许多弯曲的反射镜组合装配而成，安装在支架上。吸热管或接收

器管沿着每个抛物形反射镜的焦线固定安装，用以吸收太阳辐射能，传热工质(不管是传热流体还是水/蒸汽)都要从太阳能集热管中流过，从而产生过热蒸汽，直接输送到涡轮机用以发电。 2.线性菲涅尔反射器系统第二种线性聚光技术是线性菲涅尔反射器系统，该系统由反射镜。聚光器和跟踪机构组成。把平坦的或略有弯曲的反射镜安装配置在跟踪器上，在反射镜上方的空间安装吸热管，反射镜把阳光反射到吸热管。有时在聚光器的顶部加装小型抛物面反射镜，以加强阳光的聚焦。二、碟式引擎系统与其他聚光太阳能发电技术相比，碟式引擎系统产生的电力功率相对较少，通常在3~25万kW的范围内，很适合分布式应用，如果将多个这样分布安装的单元碟式。引擎系统整合成一簇，可以实现集中向电网供电，不但能缓解电力能源需求，还可以提高整个电网的运行安全性。整个发电系统安装在一个双轴跟踪支撑机构上，实现定日跟踪，连续发电，发电效率高达30%，在相同的运行温度下，发电效率明显高于槽式和塔式，是所有太阳能热发电系统中效率最高的。缺点是碟式太阳能热发电系统的单元发电容量较小。三、塔式系统塔式太阳能热发电系统主要由日光反射镜子系统。接收器组成，见图。其中日光反射镜子系统由大量大型。平坦的太阳跟踪反射镜构成，对太阳进行实时跟踪，把太阳光聚焦到塔顶的接收器。在接收器中对传热流体进行加热，产生高温过热蒸汽，过热蒸汽推动常规涡轮发电机组发电。一些电力塔利用水。蒸汽作为传热流体。由于其卓越的传热和能量存储能力，在其他先进的设计中，对其进行了熔融硝酸盐试验。具有商业规模的工厂可以生产200MW的电力造价十分昂贵，建设电站的投资很高

历年数学建模赛题题目

历年数学建模赛题题目 19９２年 (Ａ）施肥效果分析问题（北京理工大学:叶其孝）（Ｂ）实验数据分解问题（华东理工大学:俞文此；复旦大学：谭永基）1９93年（A) 非线性交调得频率设计问题（北京大学：谢衷洁) (B）足球排名次问题（清华大学：蔡大用) 19９4年（A）逢山开路问题（西安电子科技大学：何大可) （B）锁具装箱问题(复旦大学:谭永基、华东理工大学：俞文此） 1995年（A) 飞行管理问题（复旦大学:谭永基、华东理工大学:俞文此）（B）天车与冶炼炉得作业调度问题(浙江大学:刘祥官,李吉鸾) 19９6年 (Ａ) 最优捕鱼策略问题(北京师范大学：刘来福) (B) 节水洗衣机问题(重庆大学：付鹂) 199７年（A）零件参数设计问题（清华大学：姜启源）（Ｂ）截断切割问题（复旦大学:谭永基、华东理工大学：俞文此) 1998年 (A) 投资得收益与风险问题（浙江大学:陈淑平）（Ｂ）灾情巡视路线问题（上海海运学院:丁颂康） 19９9年（Ａ) 自动化车床管理问题（北京大学：孙山泽） (B) 钻井布局问题（郑州大学:林诒勋） (C) 煤矸石堆积问题（太原理工大学:贾晓峰）（D）钻井布局问题(郑州大学:林诒勋） 200０年 (A) DＮA序列分类问题（北京工业大学:孟大志）（B）钢管订购与运输问题(武汉大学:费甫生) （C）飞越北极问题（复旦大学:谭永基) (Ｄ）空洞探测问题（东北电力学院：关信）２001年（A) 血管得三维重建问题（浙江大学:汪国昭) (B）公交车调度问题（清华大学:谭泽光) （Ｃ）基金使用计划问题（东南大学：陈恩水）（D) 公交车调度问题(清华大学:谭泽光） 2００2年

太阳能小屋的优化设计

2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛地竞赛规则我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外地任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关地问题我们知道，抄袭别人地成果是违反竞赛规则地，如果引用别人地成果或其他公开地资料（包括网上查到地资料），必须按照规定地参考文献地表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出? 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛地公正、公平性?如有违反竞赛规则地行为，我们将受到严肃处理? 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们地论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）我们参赛选择地题号是（从 A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们地参赛报名号为（如果赛区设置报名号地话）：所属学校（请填写完整地全名）：参赛队员（打印并签名）：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人（打印并签名）：教练组日期：2012年9月10日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）

2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）

太阳能小屋地优化设计摘要本文通过对题中所给数据和相关资料地分析，给出了光伏电池在小屋外表面地优化铺设方案 . 问题一：根据山西省大同市地气象数据，在仅考虑贴附安装方式地情况下，建立了多目标非线性规划模型 .根据该模型地结果，得出 35 年总发电量为： 1065202.28 度，单位发电量地花费为： 0.1566 元，总经济效益为：365751.12 元，成本回收年限为： 19 年. 问题二：在问题一地基础上，考虑了电池板地朝向与倾角对光伏电池地工作效率地影响，采用架空方式安装光伏电池，使之随着太阳位置地改变而均匀地、稳定地、连续地改变，建立了太阳辐射总强度地连续模型，并求其定积分，仍然是多目标非线性规划模型.最终得出 35 年总发电量为： 1316013.03 度、单位发电量地花费为： 0.11 元，总经济效益为： 578835.8 元，比模型一多了 213084.7 元，成本回收年限为： 14 年. 问题三：根据大同地位置地坐标，以及太阳方位角和高度角地变化情况，小屋被设计为梯形，并画出了小屋地外形图，并给所设计小屋地外表面优化铺设光伏电池，给出铺设及分组连接方式，模型类似于模型一和二 .最终求得地 35 年总发电量为 1316013.03 度，单位发电量地花费为： 0.12元，总经济效益为：500883.975 元. 由本文求解结果可知，太阳能电池不仅是从能源还是环保上来说，都是一项很有发展前景地能源 .合理地利用这项资源，会给人们带来很好地经济效益. 关键字：多目标规划模型光伏电池太阳辐射、问题重述在太阳能小屋地设计中，研究光伏电池在小屋外表面地优化铺设是很重要地问题.本文需通过参考附件提供地数据，对下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池地铺设方案，使小屋地全年太阳能光伏发电总量尽可能地大，而单位发电量地费用尽可能地小，并计算出小屋光伏电池 35 年寿命期内地发电总量、经济效益及投资地回收年限. 在求解每个问题时，都要求配有图示，给出小屋各外表面电池组件铺设分组阵列图形及组件连接方式（串、并联）示意图，也要给出电池组件分组阵列容量及选配逆变器规格列表 .

(完整版)太阳能手机充电器设计说明

太阳能光伏组件技术课程设计报告一设计任务与要求太阳能电池板可以工作在多种环境下，只要接受到的太足够的强烈就可以满足光电转换的需求。同时太阳能电池板提供的是直流电源，它在设计为小型充电设备充电时所需求的电路结构相对简单，相比使用交流电源充电时更加安全可靠。具体要求：当按下总开关时，太阳能电池板开始给手机充电，并且LED灯亮表示太阳能电池板正在工作。二方案设计与分析本课程设计是通过太阳能电池板和LM2596S降压模块的连接，使太阳能电池板产生的电流通过降压集成电路形成稳定的电流，再通过USB接口给手机充电板充电。 2.1 LM2596 本实验需要LM2596芯片，下面是其功能介绍： LM2596是仪器生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它部含固定频率振荡器和继续混稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路、电流限制、热关段电路等。

LM2596的特点如下： 1、输出电压：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大输出电压37V 2、工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制 3、工作模式控制：TTL电平相容 4、所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调） 5、器件保护：热关断及电流限制 6、封装形式：5脚（TO-220(T)；TO-263(S））下图分别为LM2596的实物图和部结构图。实物图部结构图管脚功能：VIN——正输入端，在这个管脚处必须加一个适当的输入旁路电容来减小暂态电压，同时为LM2596提供所需的开关电流。 GND——接地端。Output——输出端，这个脚上的电压可在（+VIN-VSAT）和-0.5V（大约）间转换。为了减小耦合，PCB上连接到该脚的铜线区域要尽量小。 Feedback——反馈端，这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈回路。 ON /OFF——这个管脚可以利用逻辑电平把LM2596切断，使输入电流就降到大约

一种太阳能聚光镜的激光检测与调试方法0601

一种太阳能聚光镜的激光检测与调试方法匡荛1刘瑞媚1单雪舟1伍运1阳鹏2李桂生2刘明明2 1Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education, School of Energy and Environment, Southeast University, Nanjing, 210096, China 2DepartmentofMathematics，SoutheastUniversity, Nanjing, 210096, China 摘要：太阳能用聚光镜在生产过程中需要检测其面型是否达到要求，以及在设计入射角下的焦斑尺寸和位置。在现场安装过程中需要把其焦斑调整到吸热器的设计位置。本文介绍了一种太阳能聚光镜的激光检测设备，简述了其检测原理，并详细介绍了检测设备的构造，及该设备应用于室内的激光检测方法和室外的工程现场聚光镜调试方法，并对这类设备的特点和应用范围进行了对比和总结。关键词：太阳能；聚光镜；激光检测；镜组调试； 1引言太阳能用聚光镜在生产过程中需要检测其面型是否达到要求，以及在设计入射角下的焦斑尺寸和位置；在现场安装过程中需要把其焦斑调整到吸热器的设计位置。为了满足这方面的要求，近几十年发展出了若干方法和设备，其中应用较多的包括VSHOT测量法[参考文献]、TARMES测量法[参考文献]、莫尔偏折测量法[参考文献]、摄影测量法[参考文献]和visfield方法[参考文献]。 VSHOT是一种用来检测太阳能聚光镜镜面光学性能的激光追溯系统，最初设计用来检测点聚焦的镜面，后来经改善也应用于槽式聚光镜。这种检测方法比较高效而且不需太多的人为监管。TARMES法通过记录集热管的轮廓映射在待测镜面上的位置信息得到镜面的当地斜率，从而得到高精度的面型误差。莫尔偏折法通过投射条纹图样在待测镜面上，根据记录下的条纹图样，进行后期数据处理，即可得到镜面当地特征，重构出镜面几何形状。上述三种方法方法均通过测得实际镜面面型与设计的理想镜面面型进行比较，得到镜子的面型误差，从而判断出其光学性能是否合格。但三者都没有模拟出真实日光照射下通过镜面反射所得到的焦斑的具体形状，尺寸及相对位置。因此用于聚光镜组安装调试的现场指导并不方便。摄影测量通过在不同摄影站对上对同一研究目标拍摄两张相片，构成立体像对，用两张相片上的同名像点的坐标求出他们所对应的空间物点的三维坐标。然而这种方法不得不在镜子表面放置一系列标志点以提供非反射表面，因此对于大型或大批量镜面的检测和焦斑调试来说是一种很耗时的方法。且这种方法需在测量后进行数据处理从而反映焦斑相对位置，具有较大滞后性，对于实时指导镜组的安装调试也不够方便。 VISfield , 一种可移动式光学检测系统，用于CSP太阳能现场的抛物线镜板的检验。它是一个车载的光学测量系统，通过检测集热管在抛物线模块的反射镜像的位置得到集热管和抛物线面板之间的相对位置关系，可以用于槽式太阳能电厂现场安装阶段的检测。这种方法操作简易，但从获取数据到计算后给出调整方案仍需花费大约两分钟，因此仍具有一定滞后性，且这种方法目前仅应用于槽式抛物面聚光系统，使用范围局限性较大。

关于执行太阳能热水系统与民用建筑一体化技术的通知

本文由ｌｉｕｙｕｎｆｅｉ１２１５贡献ｄｏｃ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。关于执行太阳能热水系统与民用建筑一体化技术的通知发布部门：　河北省建设厅　文号：　冀建质〔２００８〕６１１　号　日期：　２００８－１０－１３　００：００号　［　大　中　小　］　［　背景颜色］　［　打印文章　］　［　关闭本页　］各设区市建设局、规划局、住房保障和房产管理局、华北石油管理局：　为贯彻落实《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国可再生能源法》、《民用建筑节能条例》等有关　法律法规，以及《国务院关于加强节能工作的决定》的精神，促进我省建设领域节能工作全面开展，加快民用建筑太　阳能热水系统一体化技术应用的步伐，根据国家《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》（ＧＢ５０３６４－２００５）、《太　阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》（ＧＢ／Ｔ１８７１３－２００２）等标准规范的规定，决定在我省民用建筑中全面　执行太阳能热水系统一体化技术。现将有关事项通知如下：　一、新建民用建筑应将太阳能热水系统作为建筑设计的组成部分，与建筑主体工程同步设计、同步施工，同步验　收。　十二层及以下的新建居住建筑和实行集中供应热水的医院、学校、饭店、游泳池、公共浴室（洗浴场所）等热水　消耗大户，必须采用太阳能热水系统与建筑一体化技术；对具备利用太阳能热水系统条件的十二层以上民用建筑，建　设单位应当采用太阳能热水系统。国家机关和政府投资的民用建筑，应带头采用太阳能热水系统。　对因技术或其他特殊原因不能采用太阳能热水系统的民用建筑，由当地建设行政主管部门审核认定是否采用太阳　能热水系统，对应采用而不采用太阳能热水系统的民用建筑，规划行政主管部门不得颁发建设工程规划许可证，施工　图审查机构不得出具施工图审查合格书，建设行政主管部门不得颁发建筑工程施工许可证、不得办理竣工验收备案手　续。　对未设置太阳能热水系统的既有民用建筑，鼓励产权单位或物业公司在确保建筑质量和安全，不影响环境景观的　前提下，统一组织配置太阳能热水系统。　二、各级规划行政主管部门依法对民用建筑设计方案进行审查时，应充分考虑太阳能热水系统利用的要求，合理　确定建筑的布局、形状和朝向。　三、各级建设行政主管部门应将太阳能热水系统的设计纳入设计管理体系；对太阳能热水系统安装工程实行质量　监督和验收管理；对从事太阳能热水系统安装维修业务的企业实行监督管理。　四、各级住房保障行政主管部门应积极支持、协调产权单位或物业公司，有计划、有组织地实施太阳能热水系统　一体化改造。　五、设计单位应将太阳能热水系统与建筑主体工程同步设计，做到太阳能热水系统与建筑有机结合，融为一体、　协调统一，整齐美观，确保结构安全、使用可靠；设计图纸内容、深度应满足施工安装的要求。　六、太阳能热水系统必须纳入建筑节能设计专项审查，施工图审查机构应在建筑节能专项审查中对太阳能热水系　统提出专项审查意见，审查合格的应在《民用建筑节能设计审查备案登记表》中注明，并报当地建设行政主管部门备　案。七、施工单位、工程监理单位应严格按照审查合格的施工图设计文件、有关技术规范进行施工和监理，并对进入　施工现场的太阳能热水设备和配件进行查验，严禁将不合格的太阳能热水设备及其配件应用于工程中。　八、建设单位在签订设计合同、施工合同时，应明确约定采用太阳能热水系统的具体要求，不得明示或暗示设计　单位、施工单位不采用太阳能热水系统和使用不符合产品技术标准的设备；建设单位在组织工程竣工验收时，必须在　建筑节能专项验收时对太阳能热水系统一并验收。　九、任何单位和个人不得擅自变更和取消太阳能热水系统设计内容，施工中有涉及太阳能热水系统的设计变更必　须经原设计单位变更设计，由原施工图审查机构审查合格后方可变更。对擅自取消太阳能热水系统的工程，不得通过　竣工验收。　十、各设区市、县（市）应在　２００８　年　１１　月　１　日起全面执行民用建筑太阳能热水系统一体化技术。　十一、各设区市主管部门要根据本通知要求，结合本地实际，制定具体措施，确保民用建筑采用太阳能热水系统　一体化技术落实到位，形成制度，抓出成效。　二〇〇八年十月十三日１本文由ｌｉｕｙｕｎｆｅｉ１２１５贡献

太阳能小屋的设计数学建模

承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括、电子、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 010048 所属学校（请填写完整的全名）：呼伦贝尔学院参赛队员 (打印并签名) ：1. 苑伟 2. 曦 3. 海平指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：日期： 2012 年 09月 09 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：

B题太阳能小屋的设计摘要随着当今社会资源的匮乏，合理利用能源显得越来越重，其中太阳能做为一种新能源，给人们的生活和生产带来了很多帮助。在设计太阳能小屋时，需在建筑物表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V 交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋表面的优化铺设是很重要的问题。问题1仅考虑贴附安装方式，那么光伏电池组件的夹角就可以忽略了小屋的表面安装的个数根据其面积比例就可以计算出来。问题2的架空方式考虑到电池板的朝向与倾角会影响光伏电池的工作效率，会使小屋产电量更大。问题3中设计的小屋应尽可能多的装电池组件，以使发电量总量尽可能大。在问题一中，根据各种光伏电池组件的连接方式和平均发电功率的比较和逆变器的价格（写出数据的对比），选择电池组件*和逆变器*，每个面的面积选择了*个逆变器……利用表格数据作图得到…… 在问题二中，根据市的每个面得辐射总量知道太阳照射比较强的是*面，于是再根据其每个方向的辐射量的比较选择按*度角安装电池组件在问题三中，根据问题一和问题二的比较，知道用架空方式设计小屋会更有效率，小屋的结构比例和安装方向选择了电池组件*和逆变器*…… 关键字:光伏电池、光伏电池组件、逆变器、辐射强度、年发电量。

基于单片机太阳能充电器设计

山东交通学院课程设计报告课题名称基于单片机的太阳能充电器的设计学生姓名傅传银唐飞翔学号140818108 140818110 专业电子信息工程（信职141）指导教师张波 2016年06月26日

1 绪论 1.1 本课题研究背景及现状当代社会随着一些不可再生资源如煤炭，石油等日益减少，使得各国社会经济越来越受能源问题的约制，因此许多国家开始逐渐的实行“阳光计划”，开发洁净的能源如太阳能，用以成为本国经济发展的新动力。首先让我们想到的是太阳能电池，因为它不会消耗水，燃料等物质，并且不会释放任何对环境有污染的气体，是直接通过太阳光与材料的相互作用释放出电能，这种无污染资源对环境的保护有着相当重要的意义[1]。由于无公害的作用，目前世界太阳能电池产业已经出具规模，1995年到2004年的十年内平均年增长率达到30%以上。随着新型太阳能电池的涌现，以及传统硅电池的不断革新，新的概念已经开始在太阳能电池技术中显现，从某种意义上讲，预示着太阳能电池技术的发展趋势[2]。世界各国对光伏发电也越来越重视，目前全世界已超过一百个国家使用光伏发电系统，其中以欧洲为代表的发达国家为主，占总市场的80.1%,早在09年的时候，世界各国总的光伏新加装机容量接近800万千瓦，截至当年低，世界光伏装机容量总共接近2700万千瓦[3]。随着并网光伏发电市场的迅速发展，让它受到了世界各地的关注。目前，太阳能电池的应用已经逐渐广泛得到推广，众所周知，沙漠地区由于气温特别高，因此最具有大规模开发太阳能的潜力，这使得沙漠等偏远地区对其的使用更加方便，并且能减低甚至节省昂贵的输电线路，从长远发展状况来看，随着改善太阳能电池制造技术和新的光 - 电转换装置发明，国家环保和清洁能源，光伏发电系统和太阳能发电的巨大需求恢复将继续利用太阳辐射能比较实用方法，这可以为人类以后能使用太阳能提供了广阔的开辟前景[4]。当代社会太阳能手机充电器得到了一定的使用，它具有运用方便，环保，节能，格外使用于应急场合，高效率充电，性价比较高，让大家无论身处何处，都不会受到手机没电的困扰[5]。借此太阳能手机充电器的众多优点，因此提出本课题。 1.2 课题设计思想基于单片机的太阳能充电器的设计是本次探导的课题。首先，由于太阳能电池板的电压会随太阳光的强度波动，强烈的太阳光的太阳能电池板的电压是高的数，当太阳光弱的强度，所述太阳能电池板的输出电压低时，从太阳能电池板的输出到稳定的

小型太阳能聚光镜的优化设计

小型太阳能聚光镜的优化设计张晓晨张勇秦思康剑南赵明阳能源科学与工程学院指导教师：谈和平一、课题研究目的本课题基于ZEMAX光学软件对太阳能聚光镜面型进行了优化设计，搭建聚光实验平台以验证数值仿真的可信度。通过优化镜面参数，以聚光比、光斑热流均匀度及入射光敏性等参数为目标函数，获得了超环面和菲涅尔反射面是较理想的面型选择。优化结果表明，超环面和菲涅尔反射面在保证一定聚光比的前提下，可以大大降低聚光镜对光线入射角的敏感度，这不仅简化了复杂的太阳实时跟踪系统，缩减了应用成本，还为太阳能的规模化低成本利用提供了新思路。二、课题背景太阳能既是一次能源，又是可再生能源，其资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。小型太阳能聚光镜的优点在于便于拆装、运输，适合于小功率太阳能利用场合，尤其用于我国西北或西南太阳能丰富而矿产资源和电力供应较贫乏的地区，可以改善人们的生活水平和生活质量，正响应了国家的环保节能举措。但是太阳能的收集和利用具有如下两个缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素的影响难以维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。目前国内外有关太阳能聚光镜的研究已有很大进展。中国科技大学陈天应教授发明的“陈氏曲面镜”，其镜面是高次曲面。这种曲面镜采用了同时聚光和跟踪的设计思路，能够有效地消除太阳光斑的像差，而且比传统几何镜面（球面或抛物面等）的聚光倍数大幅度提高，但这种镜面的加工技术和成本较高。又如中科院太阳能研究所与皇明太阳能公司等单位合作，研究出的超轻型结构的反射面，解决了使用平面玻璃制作曲面镜的问题，但这种定日镜自身难以逾越的缺点是反射率较低、结构复杂。而采用传统玻璃反射镜的优点是其重量轻，抗变型能力强，反射率高，易清洁等。三、课题研究主要内容目前碟型抛物面聚光镜存在反射镜曲面对光线入射角度过于敏感的缺点，造成聚光光斑各项参数指标随入射角度变化过大，影响整个聚光系统的效率。ZEMAX是用于光学系统设计分析和优化处理的光学专业软件，本课题主要利用该软件设计和分析太阳能聚光镜面，通过参数选择、仿真验证、优化设计等方法对若干种曲面反射镜的太阳能聚光过程进行仿真分析。本实验项目在露天环境下的抛物镜聚光实验基础上利用ZEMAX软件特有功能设计出三种新型聚光曲面，超环面、双圆锥系数曲面和菲涅尔反射面。在不同入射光线的投射下对上述三种面型进行太阳能聚集过程仿真，得到各曲面的聚光光斑参数并绘制出聚光性能图。其中超环面和菲涅尔反射面在聚光镜中的应用是本领域内的一次创新尝试，其对光线入射角度的低敏感性可以在一定程度上简化复杂而昂贵的太阳实时跟踪系统，大大削减了太阳能聚光装置的开发成本，为太阳能的规模化应用提供了新思路。四、结论本课题应用专业光学软件ZEMAX对太阳光线的聚集过程进行模拟仿真。通过对十万束太阳光线的追迹计算，以露天环境下的抛物面聚光镜实验为依托设计仿真出三种新式镜面的聚光过程，并对部分设计参

太阳能小屋的设计

% 太阳能小屋的设计摘要近年来，光伏技术受到人们的青睐，同时材料成本费在产品应用过程中起着举足轻重的作用。本文研究如何使光伏电池板在满足一定的约束条件下合理、有效的布置电池板，从而提高电池板材料的利用率。我们的主思路就是：如何布置光伏电池板使得总发电量在尽可能大的情况下，单位发电量效益尽可能小。根据太阳能电池外形以及房屋的外形，我们决定用填充算法与遗产算法相结合的矩形优化排样模型。针对问题一，我们采用对太阳能电池板采用贴附式的方法进行铺设的模式。一方面，我们在确保每个电池组件都贴附着房屋的情况下来排布尽可能多的电池板，使排放区域的板材废料尽可能少，以提高板材的利用率。另一方面，我们考虑光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求，运用遗传算法模型进行编程求解，最终求得35年的总发电量为367951kwh ，经过28年后成本收回，开始盈利，35年总的收益为24180元。针对问题二，我们是采用架空式安装电池板的模式。基于问题一的模型基础上，由于铺的最多板的数目已确定，我们的目的：建立模型尽可能的使已铺的电池板吸收更多的太阳能。一方面，为了保证太阳能电池板能够最大的将照射在上面的太阳光吸收，我根据倾斜面上的所接受到的各种光照建立了最佳倾角模型，最终得出山西省大同市的最佳倾角为度。另一方面，为了消除由于太阳能电池板之间产生的阴影，我们建立了最优电池阵列间距模型。在最佳倾角模型的基础上，我们得出一年中冬至日的高度角最小，通过数学几何知识，进一步得出电池阵列间距?2.27cos l ，最终得到总发电量为436470kwh ，经过17年收回成本，总收益为42600元。针对问题三，我们对房屋进行重新设计。该题要求自己设计房屋，我们根据以下方面：（1）采光度最好，确定方向为坐北朝南。（2）太阳辐射强度最大，所以应使屋顶的面积尽可能大。经过问题二的计算，确定房顶的倾斜度为?3.37，根据以上条件，画出小屋的外观模型。根据问题二的排板模型，我们得到了太阳能电池板的排列方法，如图。求得总发电量为535710kwh ，经过15年成本收回，收益为53160元。 * 关键字：光伏电池矩形优化排样模型采光度最佳倾角 '