小型太阳能温差发电系统的研究与设计

【摘要】：本文选题是基于解决能源紧张和环境污染的问题为基础,将太阳能集热技术和温差发电技术有机的结合起来,设计一个绿色无污染的温差发电装置。通过太阳能集热系统采集热能,与装置冷端形成温差,完成热电转换的功能。本文首先以温差发电的基本原理为基础,建立太阳能温差器理论模型。通过理论模型分析,推导出太阳能温差发电的计算公式,找出影响太阳能温差发电性能的各个因素,确定实际应用中提高发电效率和输出功率的有效措施和方法。其次,搭建温差发电器性能测试平台,对四种温差发电模块进行分析和研究,进而确定性能最可靠的温差发电器,明确影响发电性能的具体因素。然后利用软件TracePro对复合抛物面聚光器建立模型,进行仿真模拟,通过模拟光线追迹和接收面的光照强度,分析对比各种情况的吸热性能,设计出了最佳CPC聚光器。最后搭建整个系统,将16片温差发电模块以串联的形式连接起来,实现热电转换,在冷热端温差为50℃,负载为为80Ω时,该系统的最大开路电压为57.2V,最大功率为12.5W。 【关键词】：温差发电 太阳能 复合抛物面聚光器
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM913
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 研究的背景和意义8
• 1.2 国内外现状及发展动态8-10
• 1.3 本文主要研究的内容10-11
• 第2章 温差发电的理论分析11-25
• 2.1 热电转换的基本效应11-16
• 2.1.1 塞贝克效应11-13
• 2.1.2 帕尔帖效应13-14
• 2.1.3 汤姆逊效应14-15
• 2.1.4 傅里叶效应15
• 2.1.5 焦耳效应15-16
• 2.1.6 热电效应的相互关系16
• 2.2 热电转换优值系数16-18
• 2.3 温差发电工作原理18-19
• 2.4 温差发电的主要性能参数19-22
• 2.5 太阳能温差发电装置的理论模型22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 温差发电装置工作性能的实验研究25-37
• 3.1 实验目的与实验原理25-26
• 3.1.1 实验目的25
• 3.1.2 实验原理25-26
• 3.2 搭建实验平台与测试26-30
• 3.2.1 搭建实验平台26-29
• 3.2.2 实验过程29-30
• 3.3 实验结果与分析30-32
• 3.3.1 温差发电模块的确立30
• 3.3.2 最佳匹配负载RL30-31
• 3.3.3 开路电压与冷热端温差的关系31-32
• 3.3.4 输出功率与冷热端温差的关系32
• 3.4 不同散热方式对温差发电性能的影响32-35
• 3.5 模块串并联对发电性能的研究35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 聚光器的仿真模拟37-49
• 4.1 复合抛物面聚光器原理37-38
• 4.2 CPC的设计38-40
• 4.3 复合抛物面聚光器的模拟仿真40-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第5章 小型太阳能温差发电装置的设计49-56
• 5.1 集热装置的设计49-51
• 5.2 系统平台搭建51-52
• 5.3 系统性能测试与分析52-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64

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