1. 研究目的与意义（文献综述）
能源，作为推动全球社会和人类全面发展的重要保障，可以说是整个世界的最重要的物质基础。自进入21世纪，能源问题一直成为当今发达国家与发展中国家在政治、经济、军事等全方面关注的焦点。人类社会生活品质的迅速提高是以石油、煤炭以及天然气的巨大消耗换来的，这些不可再生能源的开发利用随着这么多年以来的无止境的开发消耗，已然所剩无几，在不远的未来可以预见全球全世界所有的国家地区将要面对能源危机的出现。
面对空前严重的能源危机，人类不得不开始寻求可再生的能源。像太阳能，风能，潮汐能等都是目前人类可获得的可再生能源。其中太阳能作为目前发展比较成熟、应用比较广泛的可再生能源已经在世界能源市场上占据了一定的份额。太阳能发电技术因其安装方便、无污染、无噪声、无移动部件,稳定性高，绿色环保和使用寿命长等优点，越来越受到全球的关注。从2015年全球光热市场发展来看，光热发电技术和应用市场正从发达国家向发展中国家过渡，包括南非、印度、摩洛哥等新兴经济体，都开始陆续推进光热发电技术研发和项目建设，各国在建光热发电项目规模均达到200-300mw。而我国在太阳能光热发电上的利用也呈现逐年增长的趋势，到2050年会达到65070万千瓦，所以现在的热电产业有很大的研究价值。
在当前，对于太阳能的利用主要有两种转换模式：一种是光电转换；一种是热电转换。其中光伏发电技术已经发展的比较成熟，而热电的发展，相对来说，还有很大的发展空间，有很高的研究热度。而且，由于太阳光辐射的能量既包括光能又包括热能，所以现在的热电-光伏复合系统也成为了当前研究的热点。在热电-光伏复合系统中，既能对光能进行利用，也能对热能进行利用，因此有较高的发电效率。随着对光伏热电技术的深入研究，已经有很多可以提高太阳能发电效率的技术被提了出来。比如，利用塞贝克效应，改进冷却方法，寻找新型的像方钴矿等具有较高热电优值的热电材料来增大效率，还有利用聚光系统增加太阳辐射照度以此来提高效率等。在当今世界，热电-光伏技术的发展越来越成熟，其应用范围也越来越广泛。
2. 研究的基本内容与方案
基本内容：根据青海省高海拔、高寒、强风等地理和气候环境特征，开展大型化太阳能热电-光电复合发电系统的强度分析与结构优化设计。①对大型化的太阳能热电-光电复合发电系统进行结构选型：针对高海拔地区的强风气候特点以及考虑获得更高的太阳辐射浓度来考虑系统的结构选型；②开展极限载荷工况作用下超高倍聚光大型太阳能热电—光电复合系统结构的数值仿真分析：对高原地区的强风气候考虑流场分析；对高原地区的高寒特征考虑材料的温度特性，对太阳能吸收器部分的结构考虑由聚光而产生的高温度特性，建立大型化太阳能热电-光电复合发电系统的温度数值模型；③考虑青海地区的地震效应，开展地震响应谱有限元分析。④校核大型太阳能热电—光电复合系统结构的强度与刚度条件，实现大型太阳能热电-光电复合发电系统的结构设计与优化。
目标：建立完整的高原地区大型化太阳能热电-光电复合系统的结构设计方案；建立高原环境下大型化太阳能热电-光电复合系统的数值模型，确定强风条件下流场的计算模型；建立大型化太阳能热电-光电复合系统地震效应下的瞬态动力分析模型；通过对热电-光伏复合系统结构的数值仿真分析，对太阳能热电-光电复合发电系统结构进行设计和优化，确保系统结构的强度和刚度。
技术方案及措施：利用ansys软件建立大型化太阳能热电-光电复合系统结构骨架的有限元模型，对系统结构中的梁、柱进行数值仿真和有限元计算。①查阅高原地区的地理气候环境以及相应规范，确定系统的结构选型，查阅相关文献资料，确定梁，柱的形状尺寸及连接方式。②建立梁、柱的有限元模型，用beam梁单元对梁、柱进行有限元计算。③利用ansys软件流场分析模块对强风条件下的大型化太阳能热电-光电复合系统进行流场分析，调整太阳能板与水平面的夹角，找到极限风荷载；④由于热电-光伏复合系统中有较大的温度梯度，再加之高原地区昼夜环境温差大，所以温度应力不可忽略。在建立了梁、柱的有限元模型之后，在模型的阳面和阴面设置温度差，做出热效应分析，求解极限温差条件下的温度效应，并根据相关文献改变与温度相关的材料参数，如弹性模量等。⑤考虑地震效应，查阅规范，确定青海地区的地震等级，确定地震加速度，建立激励力模型，做出谐响应分析；⑥对于大型化的太阳能热电-光电复合系统，系统中各部件的重力必须考虑，对梁、柱模型施加重力荷载，其他部件的重力荷载转化为梁上的分布或集中荷载。⑦设定模型的边界条件，根据结构形式选择边界条件，由于系统中装有太阳追踪器，太阳能板与立柱间的边界条件不易做的太强，不能使用固定端约束。
3. 研究计划与安排
1.第1-3周 查阅国内外文献，了解超高倍聚光大型太阳能热电—光电复合系统的研究现状；查找并翻译英文文献，完成开题报告；
2.第4-6周 学习与研究内容相关的理论知识，建立超高倍聚光大型太阳能热电—光电复合系统计算分析模型；
3.第7-9周 完成极限载荷工况（风载荷、温度应力等）作用下超高倍聚光大型太阳能热电—光电复合系统结构进行数值仿真分析；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]li, peng; cai, lanlan; zhai, pengcheng.design of a concentration solar thermoelectric generator[j]. journal of electronic materials，2010，39（9）: 1522-1530
[2] han，chao；li， zhen；dou，shixue. recent progress in thermoelectric materials[j].chinese science bulletin , 2014,59(18):2073–2091
[3]zhou,hongyu; zhao, wenyu ; zhu,wanting .preparation and enhanced thermoelectric properties of p-typebafe_(12)o_(19)/cefe_3cosb_(12) magnetic nanocomposite materials[j]. journal of electronic materials ，2014, 43(6):1498-1504
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