太阳能无人机能源系统参数的敏度分析

通过对太阳能无人机驻空过程中4个典型飞行阶段的特点分析,总结相应的功率变化模型,并通过分析此模型获得所需功率与质量、功率因子、展弦比密切相关的结论,并进一步分析了这三者对太阳能无人机的能源系统及整体设计的影响.通过对功率因子随攻角变化规律的分析研究,获得了满足飞行能量需求的攻角变化范围;考虑能量平衡,对太阳能无人机各子系统质量以及整体质量进行建模,分析翼展和展弦比对质量的影响,同时讨论了储能电池和太阳能电池质量对功率需求的影响.结合上述分析得出结论:随着翼展的增大,太阳能无人机所需功率有所增大;当翼展一定时,随着展弦比的增加,所需功率有所减小.     

光电传感器——电池

能源短缺和环境污染是制约各国持续发展的两个关键问题。本文主要从介绍光电传感器入手，分析了光伏电池的基本原理和特性，对不同原料制造的光伏电池能量转换效率进行分析比较，展望太阳能电池的发展趋势及降低太阳能发电成本的一些方法。     

野外新能源光伏电池的仿真研究

该文针对野外环境没有市电或发电机供电的问题,提出利用太阳能光伏电池为野外应急机动通信方舱供电,并通过在Matlab/Simulink中建立太阳能光伏电池的仿真模型,提出利用模糊控制算法对太阳能光伏电池最大功率点(MPP)进行跟踪,通过对仿真结果的分析,该算法能够稳定在最大功率点,在环境去参数突变的情况下,能够快速寻找到新的最大功率点,具有良好的跟踪效果,确保机动车野外通信保障能力,为复杂环境下野外应急机动通信快速组网提供基础保障。     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

采用超级电容的太阳能与市电切换系统的设计

设计一种采用超级电容作为能量的缓冲和短时储能,当外界阳光辐射能不足或超级电容暂存能量不足时自动切换到市电供电的即充即用系统.系统采用最大功率点跟踪控制方法,利用单片机控制开关管的占空比来实现光伏阵列最大功率输出,并用干扰观测法实现太阳能电池的最大功率跟踪.实验结果表明:该系统能有效地利用太阳能电池,提高系统效率和降低成本,白天基本不会切换到市电供电,符合设计要求.     

太阳能光伏电池输出特性的理论分析

基于Shockley二极管理论的I-V特性曲线方程,对太阳能光伏电池的输出特性及各参数的影响因素进行了理论分析.结果表明:增加太阳辐射,降低电池温度、串联电阻和二极管反向饱和电流值均可提高光伏电池的输出性能,增大开路电压和短路电流有助于提高其输出功率和效率,且开路电压与输出效率、短路电流与最大输出功率之间分别存在关联性;受气候条件的影响,冷季节效率高,热季节输出功率大,且最大输出功率和效率的大小各自取决于太阳辐射和室外气温.     

太阳能电池最大功率跟踪控制的研究(英文)

光伏电池输出功率随外部环境和负载的变化而变化,要提高光伏发电系统的输出效率须采用有效的最大功率点跟踪算法.针对光伏电池的非线性特性,提出了一个基于增量电导法、以升降压斩波器为核心的光伏能量转换系统.经PSIM和LabVIEW软件仿真证实,该方法能使系统稳定工作在最大功率点,同时能对外界环境的变化做出快速反应.     

长航时太阳能无人机总体设计方法和分析

通过对长航时太阳能无人机机载发电和储能系统的性能特点进行研究和分析,以能量平衡关系和气动力参数为基础推导了储能蓄电池(二次电源)重量Qb、太阳能电池面积Ss与无人机总重量Qj、飞行速度v、升阻比k、电动机效率ηm、螺旋桨效率ηB和机载设备用电功率Pb等参数的关系式,提出了相应的系统总体设计方法和流程;在此基础上,针对重力混合储能的优化方法建立了蓄电池重量比的关系公式。通过系统方案的计算和对比验证了设计方法的有效性,简化了计算,并可在方案设计阶段进行设计校核,可为长航时太阳能无人机平台的总体设计提供借鉴和帮助。     

硅基太阳能电池模块表面抗反射层制造与应用研究

利用电化学处理方法制作出次微米的孔洞数组,并配合反向模造(RVM)技术翻制出大面积的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)次次微米结构抗反射镜片(AR lens),并将此抗反射结构能应用于硅基太阳能电池模块上,旨在增加入射光穿透太阳能电池模块的能量,使太阳能电池达到更高的光电转换效率.该技术应用于光伏电厂时,可降低土地使用面积提高发电量.     

无线传感器节点太阳能自适应收集环路及控制策略

针对无线传感器网络(WSN)节点太阳能收集效率低的问题,提出了一种WSN节点的太阳能高效收集方案,最大功率点跟踪(MPPT)电路由微功耗的可控制光伏电压的闭合环路实现,初始功率跟踪点由通过扫描光伏功率曲线的幅值搜索算法提供,利用简化的梯度上升算法来跟踪随环境变化的最大功率,使其最大化地传输到充电电池.实验结果表明,自适应系统的能量转换效率高达86.7%,在光伏电压低至0.8V的超低光照强度下仍能有效地收集能量,能有效延长WSN节点的生存周期,可适用于其他应用场合的微小功率太阳能收集.     

太阳能光伏电池的发展趋势及产业化

随着能源危机的濒临,环境问题的加重,为实现能源坏境的可持续发展,光伏发电成为开发利用非常规能源的首选.本文结合近几十年来太阳能应用最为成熟的光电器件,针对太阳能光伏电池的转换效率,制备工艺、生产成本及产业状况等方面介绍了几种在大规模生产方面具有发展前景的太阳能光伏电池,并提出了叠层聚光薄膜太阳能电池的构想,对其原理和结构进行了说明.接着,详述了太阳能电池在工业化生产方面的最新进展并对其未来进行了展望.     

光伏电池最大功率点跟踪

为了快速稳定地跟踪到光伏电池最大功率点,提出基于固定电压法和导纳增量法相结合的光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)方案.固定电压法用来迅速跟踪近似最大功率点,导纳增量法则用来进行精确跟踪,仿真结果表明此方案能快速地跟踪到光伏电池的最大功率点.在此基础上加入环境判断因子,提高了光伏电池在多云天气情况下最大功率点跟踪的稳定性.     

积灰对光伏面板基本输出特性的影响研究

通过实验模拟自然状态下光伏面板积灰的情况,研究了不同积灰密度下的太阳能组件伏安输出特性。通过分析可以得到:灰尘密度对光伏面板的基本输出特性(伏安特性、转换效率、填充因子、功率等)有较大的影响。并分析了各种参数随着灰尘密度的变化趋势,最终给出了合理的清除灰尘的范围。     

多种光伏组件组合光伏电站的混合储能容量优化配置研究

随着世界各国对太阳能资源开发的日益重视,光伏产业得到快速的发展.然而,由于太阳能资源具有随机性和波动性强的特点,使得光伏电站出力波动性较大、电能质量较差,进而导致光伏电站并网难度增加.为提高光伏电站的出力稳定性、保证电能质量,采用多种光伏组件互补运行的方式和为光伏电站合理配置混合储能系统是有效的方法.针对多种光伏组件组合光伏电站的混合储能容量优化配置问题,提出一种统计分析与数学模型相结合的配置方法.该方法采用小波分解将不同天气类型对应的典型光伏出力分解为近似信号、高频波动信号和低频波动信号,并提出采取能量型储能技术和功率型储能技术分别平抑低频波动和高频波动的思路;结合各天气类型的时间占比,对高、低频波动信号进行统计分析以确定混合储能的功率;构建以全生命周期成本最小与目标出力满足度最大为目标的混合储能容量优化配置模型,并采用遗传算法求解模型以确定最优的混合储能容量配置方案.本文以青海共和55 MW光伏实证基地为实例,通过对9种不同混合储能组合计算结果的比选,得到了最优混合储能配置方案——超级电容(4.6 MW/(1.21 MW·h))+全钒液流电池(9.2 MW/(6.26 MW·h))...     

快速部署无人机充气机翼设计与分析

为完成快速部署无人机充气机翼设计与分析,考虑翼型重合程度、蒙皮质量及加工工艺等因素对充气机翼设计的影响,对充气机翼进行优化设计.结合柔性薄膜理论,建立充气悬臂机翼的等效梁模型,提出一种充气机翼蒙皮应力计算及分析方法.对不同内外压差、气动载荷下的蒙皮应力分布及机翼充气压差对临界气动载荷的影响进行分析.研究结果表明:蒙皮弦...     

平流层飞艇再生能源能量平衡的关键技术分析研究

介绍了平流层飞艇再生能源系统的构成及功能,在再生能源能量平衡分析中建立了太阳电池阵列在平流层飞艇曲面铺装的模型和能源闭环模型,分析了能源消耗构成和全天24 h的能量平衡;且实现了太阳电池输出功率的可视化仿真。结果表明平流层飞艇能够在全天实现能量平衡。分析了能源系统的关键技术参数对能源系统的影响,结果显示:锂电池能量密度、太阳电池转换效率和锂电池充电效率是平流层飞艇能源系统的最关键技术参数。研究结果为平流层飞艇能量平衡分析方案论证和方案设计提供参考。     

基于仿真模型的太阳能光伏电池阵列特性的分析

为了寻找更好的实现光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法,基于仿真模型,研究了太阳能光伏电池阵列的特性。采用Matlab/Simulink模块,基于单个光伏电池的物理特性建立了太阳能光伏电池阵列的仿真模型。模型不但能分析太阳能光伏电池阵列所具有的随着光照强度和温度不同而变化的P-V和I-V非线性特性,而且可仿真太阳能光伏电池阵列工作在最大功率点以及稳定工作区域内时具有线性关系,并进行了理论推导。该模型简单明了,计算速度快。仿真结果表明:仿真与实验结果相符合,当光伏阵列工作在稳定区域内的情况下,dP/dV与I存在线性关系,模型具有通用性与实用性。     

轻小型无人机锂电池在冲击载荷下机械/电化学耦合失效特性试验

为研究轻小型无人机锂电池在受到冲击载荷下的动响应特性及其可能产生的内短路、热失稳以及起火爆炸的规律,开展了轻小型无人机锂电池在落锤冲击下的测试试验,研究了不同落锤跌落能量下撞击载荷、响应模式、电压和温度变化,结合电池的机械响应及其电化学参数变化综合分析了轻小型无人机电池的安全性。研究结果表明：电池单体在受到不同能量落锤撞击后分为三种响应模式：低能量冲击模式、中能量冲击模式、高能量冲击模式;电池冲击载荷以及电池自身的电压变化与冲击能量的变化具有明显的相关性,电池电压和冲击载荷互为影响,具有强关联的耦合特性;电池电量与电池撞击过程中的压降规律、趋势和幅度等电化学性能之间并未有明显的耦合关系,但是对电池受撞击后的着火、爆炸等安全性后果具有重要影响。     

基于仿真模型的太阳能光伏电池阵列特性的分析

为了寻找更好的实现光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法,基于仿真模型,研究了太阳能光伏电池阵列的特性。采用Matlab/Simulink模块,基于单个光伏电池的物理特性建立了太阳能光伏电池阵列的仿真模型。模型不但能分析太阳能光伏电池阵列所具有的随着光照强度和温度不同而变化的P-U和I-U非线性特性,而且可仿真太阳能光伏电池阵列工作在最大功率点以及稳定工作区域内时具有线性关系,并进行了理论推导。该模型简单明了,计算速度快。仿真结果表明:仿真与实验结果相符合,当光伏阵列工作在稳定区域内的情况下,dP/dU与I存在线性关系,模型具有通用性与实用性。     

国内太阳能无人机迎革命

<正>太阳能无人机其实是在太阳能飞机的基础上实现高空连续飞行的无人驾驶飞行器。什么是太阳能无人机?提到太阳能无人机,我们首先来了解下太阳能飞机,太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机。在飞机上铺设太阳能电池板,将光能转换为电能,驱动飞机飞行。主要采用了传统气动布局,这些布局已有成熟的分析方法,技术风险低。为了提高气动效率,大多采用大展弦比机翼,