基于铅蓄电池充电特性的太阳能充电方式研究开题报告

全文总字数：2935字

1. 研究目的与意义

太阳能作为一种清洁能源，在经济发展中起着越来越重要的作用。太阳能技术也就成了当今世界竞相研究的技术。太阳能光伏发电系统的输入能量不稳定,也就是太阳电池发电容易受到周围环境的影响,因此控制器性能的优劣直接关系到能否高效的利用太阳能转换来的电能。

随着太阳能充电技术的发展，太阳能给铅蓄电池的充电方式也越来越多，通过分析比较各种充电方式的不同，能够方便不同情况下选择不同的充电方式。本研究旨在设计并硬件实现多种太阳能充电方案，比较它们的充电效率，并作出合适的优化以提高充电效率，节省成本。

2. 国内外研究现状分析

现代科学技术的进步，人们对电力的需求持续增长，电力系统发展遭遇了系统结构老化、环境污染问题、能源利用率瓶颈。由于微电网对分布式电源的有效利用以及与电网的联网灵活运行，在解决电力系统的发展问题有很大潜能，另外光伏发电作为微电网中重要的组成部分，近些年来，各国政府相继出台了促进光伏产业发展的政策，以德国为首的欧美发达国家早在上个世纪90年代就出台了相关计划与法案。德国最早的1000太阳能屋顶计划，美国的百万太阳能光伏屋顶计划，日本提出的阳光计划等计划，还相继颁布可再生能源法、上网电价法等法案，表明了世界各国对光伏产业的重示，也在大大促进了光伏产业的快速发展。

据有关调查显示，仅2011年一年全球光伏发电新增的总装机容量达到了约为27.5gw，与2010年的总装机容量18.1gw 相比，涨幅高达52%。全年光伏总安装量近28gw 中，70%的容量安装于欧洲，但是相比于亚太地区增速有所放缓。2011年亚太地区光伏产业市场发展迅 猛，需求同比增长130%左右，以中国为首，全年总装机量达到2.2gw。此外，趋于饱和的北美市场去年增幅高达80%以上，新增安装量约2.1gw。在未来的几十年内，光伏发电产业会保持高达28%增长率，预计到2030年左右，光伏发电装机容量将上升到300gw。据有关组织预测，光伏发电量占总发电量的比例还将上升，从2020年至2040年比例将从1%上升到20%。虽然从全球安装总容量来看，光伏发电系统的比重还偏低，但是从长远来看，光伏发电技术经过初期的发展，正向着大规模大容量的趋势发展，呈现出欣欣向荣的景象，光伏发电正在改变世界能源的格局。

我国的光伏发电产业，起步于上个世纪70年代，从1959年的第一块光伏电池诞生开始，我国的光伏产业进入稳步发展时期。相比于其他发达国家来说，我国起步较晚，但是是近年来发展速度最快的国家。太阳电池及组件产量已经领先于世界水平，2007年已经是全球第一位，生产量占到全球总产量的26%以上。虽然最近受到国外的打压，光伏上游产业有所下降，但是国家也相继出台了许多政策和法案，鼓励企业发展光伏产业链，自给自足，完善产业结构。从2000年的光明工程、送电到乡工程到光伏上网电价法的颁布等一系列措施的实施，我国光伏发电产业得到了快速发展。2011年的我国的光伏发电安装量比上一年增长了约5倍，光伏电池生产能力强，总产量达到了20gw 以上。但是由于我国光伏电池的90%以上用于出口，国内安装量不足5%，我国的光伏产业偏向于国际市场，国内市场还有待开发。未来几来，按目前发展趋势，我国的太阳能光伏电站装机容量将有大幅提升。到2020年前，我国的光伏发电产业结构将得到不断完善，发电技术由目前主要的独立发电系统向并网发电系统转变，光伏发电市场将发生当年能源消费总量的9.6%，我国的各种可再生资源增长迅速。我国新能源还将进一步加速发展，将完善能源结构，推进战略性新兴产业发展。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）研究太阳能电池板和铅蓄电池的工作原理以及铅蓄电池的充电特性；

（2）多种铅蓄电池的充电方案的选择与设计；

4. 研究创新点

在对蓄电池工作原理研究基础上,对比分析常用的充电控制方法,结合原有的充电技术，制定出适合铅蓄电池在不同情况下的控制技术及智能充电策略。

通过模型分析其输出特性和特性曲线，调节其工作点，使得其输出功率维持在最大状态，即最大功率跟踪。与传统的充电方式相比，包括恒压充电和恒流充电等，最大功率跟踪充电不会对蓄电池造成过充和析气现象，更为显著的优点是它提高了光伏充电控制系统的效率，实现对太阳能发电能量的充分利用。