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抛物面槽式聚光器和定日镜跟踪控制系统研究开题报告
一、研究背景及意义
光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式，近年来得到了广泛的推广和应用。其中，光伏发电系统中太阳能光电转化效率的提高是实现光伏发电高效、长期稳定运行的关键所在。目前，提高光伏发电效率的研究方向主要集中在三个方面：第一是提高光电转化率，第二是降低能量损失，第三是增加发电量。
发电效率与光电转化率密切相关。当阳光照射到光伏电池表面时，只有一部分光线被吸收，其他光线则被反射或散射，导致能量损失。因此，提高光电转化效率需要解决反射、散射的问题，将更多的光线聚焦到光伏电池表面。而太阳能跟踪控制系统则是解决这一问题的主要手段之一，它可以根据太阳的位置调整聚光器的角度，使得聚光器能够在不同的太阳高度角和方位角下保持最佳入射角度。因此，设计一种高效的光伏发电跟踪控制系统具有重要的研究意义。
二、研究内容及方法
本文旨在研究抛物面槽式聚光器和定日镜跟踪控制系统的设计与优化，具体包括以下内容：
1.抛物面槽式聚光器的设计与优化。通过结合抛物面反射聚光器的基本原理和设计方法，探讨如何通过将凸面反射器的反射曲面转变为槽面反射器的抛物面曲面，实现对太阳光的聚光。同时，针对抛物面槽式聚光器的优化问题，研究如何通过改变抛物线曲面参数、调整槽面宽度和深度等因素来优化聚光器的光学性能，提高光伏电池的光电转化效率。
2.定日镜跟踪控制系统的设计与优化。在确定聚光器设计方案和制作完成后，考虑如何实现聚光器的自动跟踪。本文研究如何通过定日镜跟踪控制系统实现对聚光器的自动跟踪，掌握定日镜跟踪控制系统的基本原理和设计方法。同时，分析跟踪控制系统的反应速度、角度精度等性能指标，并研究如何通过改善跟踪反应速度、降低跟踪平均误差等方法来优化控制系统的性能，提高太阳能光电转化效率。
3.实验研究与结果展示。设计合理的实验方案，通过对抛物面槽式聚光器和定日镜跟踪控制系统的实验研究，测量聚光器和跟踪系统在不同光照条件下的性能指标，并将实验数据进行分析展示。
本研究采用基于光学设计软件的仿真分析方法，配合实验研究手段进行验证。
三、预期成果
1.通过优化抛物面槽式聚光器的光学特性，提高光伏电池光电转化效率。
2.设计并实现定日镜跟踪控制系统，实现对聚光器的自动跟踪，提高光伏电池光电转化效率。
3.实验数据的测量和分析，验证理论结果，为后续应用提供参考和借鉴。
四、研究进度计划
1.阶段一（1-3周）：查阅资料，了解抛物面槽式聚光器和定日镜跟踪控制系统的基本原理和设计思路。
2.阶段二（3-6周）：设计并优化抛物面槽式聚光器的光学特性，并进行仿真分析。
3.阶段三（6-9周）：设计并制作定日镜跟踪控制系统，并进行基础性能测试。
4.阶段四（9-12周）：进行实验研究，测量聚光器和跟踪系统的性能指标，并进行数据分析和结果展示。
5.阶段五（12-14周）：撰写开题报告和研究进展报告。
六、参考文献
[1]樊少雄等.现代太阳能电池技术[M].科学出版社，2018.
[2]卢爱民等.光伏发电设备与组件性能评定-电性能及能量产量测定[R].中国可再生能源扶持基金会，2009.
[3]AlexanderV.Romanyuk.ConcentratedPhotovoltaics[M].Springer，2016.