大连理工大学毕业答辩开题报告学术研究框架完整模板.docxVIP

PAGE

1-

大连理工大学毕业答辩开题报告学术研究框架完整模板

一、研究背景与意义

(1)随着全球经济的快速发展，能源需求持续增长，能源问题已成为制约我国社会经济发展的关键因素之一。近年来，我国能源消费总量逐年攀升，其中煤炭、石油等传统能源消耗占比高，导致能源结构不合理、环境污染严重。据统计，2019年我国能源消费总量达到49.8亿吨标准煤，同比增长3.3%，其中煤炭消费量占比超过60%。这种能源消费模式不仅加剧了能源资源的紧张，还严重影响了生态环境和人民生活质量。因此，开展清洁能源研究，优化能源结构，对于实现可持续发展具有重要意义。

(2)在此背景下，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，受到广泛关注。太阳能光伏发电技术近年来取得了显著进展，已成为全球能源转型的重要方向。据国际能源署（IEA）报告显示，2019年全球太阳能光伏发电装机容量达到530GW，同比增长23%。我国作为全球最大的太阳能光伏市场，2019年新增装机容量达到约30GW，占全球新增装机容量的近一半。然而，我国太阳能光伏产业在技术研发、产业链完善、政策支持等方面仍存在一定不足，制约了产业的进一步发展。

(3)本研究以大连地区为例，针对太阳能光伏发电系统在分布式应用中的关键问题，开展系统优化与性能提升研究。大连地区具有丰富的太阳能资源，年太阳辐射量约为5800-6200MJ/m2，具备发展太阳能光伏发电的良好条件。然而，由于大连地区冬季较长，光照时间较短，加之地理位置的限制，太阳能光伏发电系统的性能受到一定影响。本研究旨在通过优化系统设计、提高组件效率、改进控制策略等措施，提升太阳能光伏发电系统的整体性能，为大连地区乃至全国太阳能光伏发电的推广应用提供技术支持。

二、文献综述

(1)近年来，关于太阳能光伏发电技术的文献研究日益增多。研究表明，光伏电池的转换效率是影响整个光伏系统性能的关键因素。目前，多晶硅太阳能电池的转换效率已经达到20%以上，而单晶硅电池的转换效率甚至超过了22%。例如，美国太阳能公司第一太阳能（FirstSolar）开发的新型多晶硅太阳能电池，其转换效率达到了22.1%，创下了行业纪录。此外，薄膜太阳能电池作为一种新兴的太阳能技术，近年来也得到了广泛关注。据《SolarPowerEurope》报告，2018年全球薄膜太阳能电池的装机容量达到了6.8GW，同比增长了14.4%。薄膜电池在低光照条件下的性能优势，使得其在一些光照资源有限的地区具有广阔的应用前景。

(2)在光伏系统的设计优化方面，文献中提出了多种优化策略。其中，组件排列方式、跟踪系统设计以及阴影遮挡处理是提高光伏发电效率的重要环节。文献综述显示，通过优化组件排列方式，如采用“V”形、斜置或双面发电等设计，可以有效提高光伏发电系统的发电量。例如，荷兰太阳能公司SolarTeamTwente设计的太阳能车在2016年WorldSolarChallenge中，通过采用双面发电技术，将电池板正面的发电量提高了约5%。同时，跟踪系统的研究也取得了显著成果，如单轴跟踪、双轴跟踪和多轴跟踪系统等，这些系统可以实时调整电池板的角度，使电池板始终朝向太阳，从而提高发电效率。此外，针对阴影遮挡问题，研究提出了多种解决方案，如采用遮挡识别算法、调整遮挡区域电池板的倾角等，以降低阴影对光伏发电的影响。

(3)除了光伏发电系统的技术优化，光伏产业的经济性也是研究的热点。文献综述指出，光伏发电系统的成本主要包括设备成本、安装成本和运维成本。随着技术的进步，光伏组件的生产成本不断下降，尤其是晶硅和非晶硅太阳能电池的成本降低幅度显著。根据《SolarPowerEurope》的报告，2019年全球光伏组件平均成本为0.33欧元/瓦，同比下降了9%。此外，政府补贴政策、光伏发电并网技术以及储能技术的发展也对光伏产业的经济性产生了积极影响。以德国为例，2018年德国光伏发电的并网成本仅为0.15欧元/千瓦时，较2010年降低了60%。这些研究结果表明，光伏发电已经具备了一定的市场竞争力，有望在未来成为主要的清洁能源之一。

三、研究内容与方法

(1)本研究将聚焦于太阳能光伏发电系统的性能优化。首先，通过系统仿真软件对光伏发电系统进行建模，分析不同设计参数对系统性能的影响。具体包括电池板类型、跟踪系统、逆变器效率等关键参数的优化。其次，基于实验数据，采用多目标优化算法对光伏系统进行优化，旨在提高系统的发电效率和稳定性。

(2)在方法上，本研究将采用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方式。实验研究将通过搭建光伏发电系统实验平台，测试不同条件下系统的性能表现。理论分析将基于光伏电池物理原理和系统动力学模型，推导出光伏发电系统的主要性能指标。数值模拟则通过建立数学模型，对光伏发电系统进行模拟，以验证理论分析和实验