基于仿生学的风力光伏复合发电关键技术研究.pdf

资助,在‘囊觥’实验室完成。朐谝陨侠ê拍谔钚纯声明人┟.嗽睁另外,该学位论文为虱家街登科芬彰§.抑胗夕哆厶翁组厦门大学学位论文原创性声明二辏脑拢痯日本人呈交的学位论文是本人在导师指导下,独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果,均在文中以适当方式明确标明,并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范孕》。的研究成果,获得翁组鸦蚴笛槭业题或课题组负责人或实验室名称,未有此项声明内容的,可以不作特别声明。
㈣,适用上述授权。本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文,并向主管部门或其指定机构送交学位论文ㄖ街拾婧偷缱影,允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索,将学位论文的标题和摘要汇编出版,采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于:.经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文,年月日解密,解密后适用上述授权。朐谝陨舷嘤ê拍诖颉啊獭被蛱钌舷嘤δ谌荨1C苎宦畚应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文,未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的,默认为公开学位论文,均适用上述授权。声明人┟:于/
摘要目前风力一光伏复合发电虽然解决了互补的问题,但仍然存在光伏电池板占地面积较大、太阳能发电效率较低;风力机叶片结构不合理、绕组设计方法与接法控制设计缺陷导致捕风性能较差以及风力机发电效率较低等诸多问题,制约了风力一光伏复合发电技术的进一步推广应用。为此,国内外正致力于探索提高风力一光伏复合发电机组低性能的新方法、新技术,其中基于仿生学概念的仿生技术应用研究成为这一领域一个新的研究热点和前沿技术。本论文从仿生学的角度出发,模拟自然界生物体的结构,借鉴植物光合作用机理,研究树木不同树冠下的光合作用、植物叶片的结构力学特性和竹子竹节的力学特性,相应进行了风力机仿生叶片结构研究、绕组设计方法与接法控制研究、太阳能光伏发电仿生结构研究以及支撑部分仿生结构研究。本论文所采用研究方法与所取得的成果,在太阳能、风能等绿色能源应用基础研究方面具有重要的学术研究价值、对提高风力一光伏复合发电性价比的关键技术解决,具有重要现实意义与应用参考价值。本论文主要研究工作和所取得成果体现在:深入研究分析了国内外风力发电、光伏发电、风力一光伏复合发电以及仿生学仿生结构的研究现状和主要研究问题。在现有风力机叶片理论研究成果的基础上,对风力机基本设计理论进行了论述,基于水平轴风力机叶片气动设计理论,详细推导了风能利用率数学表达式;基于叶素理论、动量一叶素理论,建立仿生叶片模型,根据已有的载荷基础,采用计算机仿真,对风力机叶片进行结构性能分析、建立动力学数学模型、模态计算,获得叶片的各种位移图、相关频率及振型为风力机叶片的研究设计提供了一种新的途径。基于谐波理论,论述了以“安培导体单元”为基本元素的无短距系数的广义整距绕组变极设计方法,研究了变极电机工作原理,进行了变极设计方法研究,采用这种方法设计的变极电机,具有变前极与后极都等效于整距绕组功能,并以变极为例加以详细说明。研究了采用新型鹘臁鹘臃ū浼ê捅浠钕嘟岷峡刂品椒ㄒ约案咝
电网的污染以及变极转换简单等,与同步型风力发电机相比,省去了变流器的差异,选择各种不同树冠的形状结构,利用软件进行仿真研究分析,探索仿生结构的机理,建立光伏发电仿生结构模型;搭建了光伏发电仿生试验装置,对速感应发电机采用不断电切换技术,解决了因风力经常变化引起的转速不断切换所造成的能量损失问题,使风力发电机具有并网时电压频率能自动恒定、转速转换不断电、无能量中断损失、不存在变流器及变频器产生的高次谐波对和复杂的控制系统,极大地降低了风力发电机组的成本。基于植物光合作用机理和树冠基本结构与类型,进行了基于仿生学的光伏发电系统的研究。研究、比较自然界中树木在不同树冠形状结构下光能利用效率光能利用效率进行比较和理论分析。以竹子竹节为原型,在研究竹子和竹节的结构力学基础上,提出了一种支撑部分仿生竹子竹节的结构模型,研究系统支撑仿生结构的性能。深入研究和解决了系统的蓄电池充放电控制、现场数据采集和远程组态监测等其他关键技术问题,进一步提高了风力一光伏复合发电系统的稳定性和可靠性。本文的主要创新工作如下:谥参锕夂献饔没砗褪鞴诨窘峁褂肜嘈停辛嘶诜律У墓伏发电系统的探索研究;研究、比较自然界中树木在不同树冠形状结构下光能利用效率的差异,选择各种不同树冠的形状结构,利用软件进行仿真研究分析,采用不同树冠形状结构的光伏发电研究分析、比较不同朝向和角度的研究方法及所得出的结论具有非常重要的应用参考价值。诜律Ц拍詈褪