本科毕业论文-家用太阳能供电系统设计33413.doc

目 录 1 绪论 2 1.1 家用太阳能供电的意义与背景 2 1.2 太阳能发电研究现状与前景 3 1.3 本文主要工作 5 2 太阳能发电原理 6 2.1 太阳能电池板的发电原理 6 2.2 太阳能蓄电池的原理 8 2.3 逆变器的工作原理 11 3 太阳能家用供电系统的设计 12 3.1 家用太阳能供电系统组成 12 3.2 家用太阳能供电系统组成原件介绍 12 3.3 需求分析 17 3.4 系统设计 18 4 软硬件的选择 20 4.1 硬件的选择 20 4.2 软件的设计 26 5 结论 33 参考文献 34 致谢 35  1 绪论 1.1家用太阳能供电的意义与背景 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。 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m2。太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。 太阳能的能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能），是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。 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，进而对能源的需求也迅速增长。全世界对能源的消耗在 1970 年约为 83 亿吨标准煤，而在 1995 年，这种消耗达到了 140吨标准煤，即 25 年间增长了 69.7%，并预计，到 2020 年全世界对能源的消耗会达到 195 亿吨标准煤 因此，采用既清洁，又可再生的新型能源是十分有必要的，尤其是我过是世界上的能源消耗大国，更应该为可持续发展和环境保护工作尽一份力，太阳能就是我们想要的新型能源，它不仅可以解决能源枯竭的问题，也不会产生温室气体，对环境零污染。 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。 利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 1.2太阳能发电研究现状与前景 由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》， 《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了 可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在 一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。世界环发大会之后，中国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了《中国21世纪议程》，进一步明确了太阳能重点发展项目 世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要，而又不危及后代