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原文传递光伏薄膜在轿车中的应用研究

论文题名：	光伏薄膜在轿车中的应用研究
关键词：	电动汽车;光伏薄膜;街道峡谷太阳辐射;碳排放
摘要：	随着经济生活的不断提高，全球范围内的能源消耗不断增长，致使温室气体不断增加，加剧全球变暖。其中交通领域是主要排放源之一，因此大力开发拓展交通领域的新能源使用迫在眉睫。电动汽车因在使用中只消耗电能，避免了化石燃料污染，而受到了大力推广。在发电领域，因为太阳能取之不尽且无污染的特点使得光伏发电也不断被大力推广。这使得光伏与电动汽车集成有了广阔前景。光伏发电为电动汽车提供电能的同时还能减少电动汽车间接碳排放。　　本文对城市中集成光伏薄膜轿车的发电和碳排放潜力进行了分析。由于轿车可用于安装光伏薄膜的面积有限，因此对发电量计算精度要有较高的要求，而城市环境中建筑物众多，其对太阳辐射的遮挡不能不予以考虑，这将直接影响到光伏薄膜的发电量，进而影响碳减排的评估。因此本文主要研究内容为: 　　首先通过ArcGIS软件建立了城市的三维模型，并通过ArcGISSolarAnalyst计算模块对天津市南开区范围街道峡谷样本点的太阳辐射进行了计算。对街道峡谷太阳辐射分布进行了分析，并且对街道峡谷太阳辐射与街道几何要素进行了分析。接着从光伏薄膜发电潜力和光伏薄膜轿车碳减排潜力两个方面分别进行了研究，来揭示轿车集成光伏薄膜的应用潜力。主要结论如下: 　　（1）天津市中心城区街道峡谷平均月太阳辐射呈正态分布。6月、7月份街道峡谷月平均太阳辐射达到最大为140kWh/m2,12月份最低为15kWh/m2。每年5月份至8月份，街道峡谷月均太阳辐射处于较高水平，介于120kWh/m2-140kWh/m2。1月份至4月份街道峡谷整体月均太阳辐射水平高于9月份至12月份。　　（2）天津市中心城区街道峡谷月太阳辐射变异性不同，月份之间相差较大。5月份至7月份不同位置之间月太阳辐射变异系数最小为5%左右，4月份与8月份次之均未超过10%，为弱变异性，离散性较小，街道峡谷太阳辐射月均值能较好的代表不同位置的月太阳辐射。其它月份街道峡谷不同位置月太阳辐射变异系数均超过10%,但均小于100%，为中等变异性，相较于4月份至8月份，其它月份街道峡谷太阳辐射月均值代表道路不同位置的月太阳辐射代表性较差。　　（3）天津市中心城区街道高宽比与街道峡谷太阳辐射有显著的相关性，呈负相关性关系。　　（4）城市环境中，集成光伏薄膜轿车行驶过程中每日发电量约占轿车每日耗电量的0.2%-2.6%。静止过程中每日发电量约占轿车每日耗电量的5.6%-88%。因此，对于集成光伏薄膜轿车，应重点关注轿车静止时如何得到最大化的发电量。　　（5）对2030、2040、2050可再生能源占比为进行预测，分别为30%、46%、67%。在此电力结构下，电动轿车与传统燃油车日碳排放相比，分别减少67.4%、74.9%、84.6%；电动轿车集成光伏薄膜后，碳排放分别减少81.8%、85.9%、91.4%。
作者：	周强
专业：	工程热物理
导师：	刘万福
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津商业大学
学位年度：	2021