太阳能电池冷却及余热发电研究

【摘要】：江南体育在线直播观看 建筑一体化(Building Integrated Photovoltaics,简称BIPV)是应用太阳能发电的一种新概念,是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术,在实际工作情况下的太阳能电池组件的效率将比组件在标准测试条件下的效率低20%,甚至更低。在影响电池组件实际工作性能的四个主要影响因素(电池组件工作温度,太阳能辐照量,组件光学损失,太阳光谱变化)中,温度的影响在大多情况下是最为关键的。因此,因此研究如何去除太阳能电池上的多余热量,并将其有效利用意义重大。 本文研究的内容是将太阳能电池板、集热器、热电发电片结合起来,设计并开发制成了一套光伏/热电(PV/TV)系统,将此系统利用在光伏建筑上可在利用太阳能电池发电的同时,将热量收集并利用其发电,提高单位面积的发电量。详细的介绍了光伏热电系统工作的基本原理,系统的分析了热能在太阳能电池板工作时所产生的作用及如何将热量收集。在此基础上对该装置的设计进行了深入的研究,将这种能量发电系统在北京地区进行了室外模拟实验,对该系统的电学性能和热学性能进行了实际测量,得到了较为准确的测量结果。 本文测试并讨论了该系统在4-10月的发电性能,结合fluent软件的模拟,对PV/TV系统的能量转换效率进行了计算,并将该系统在光伏建筑中的应用进行了初步的探讨。结果表明,PV/TV系统相对于单纯的光伏发电系统,单位面积发电效率有5%-15%的提高。 本文对光伏/热(PV/T)系统进行了初步的研究。此系统是将太阳能电池板、集热器、热水箱结合起来,在利用太阳能电池发电的同时,将热量收集并存储利用。对此系统在4-10月的电学及热学性能进行了测试,结合理论模拟分析了该系统的工作原理。 本文通过对光伏／热电系统的和光伏／热系统模型的建立,实现了降低太阳能电池工作温度,提高其发电效率,并将热能进行收集并利用的目的。 【关键词】：光伏/热电系统(PV/TV) 光伏建筑一体化(BIPV) 温差发电 集热
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4;TM617
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 光伏建筑一体化8-11
• 1.1.1 太阳能利用的发展现状8-9
• 1.1.2 光伏建筑一体化的概念9-11
• 1.2 光伏建筑一体化热性能的研究11-14
• 1.2.1 光伏建筑一体化热性能的理论研究12-13
• 1.2.2 光伏建筑一体化热性能的实验研究13
• 1.2.3 光伏建筑一体化电性能的研究13-14
• 1.3 光伏系统与建筑能耗14-17
• 1.3.1 我国建筑能耗的现状14-15
• 1.3.2 光伏组件系统对建筑热负荷影响的研究15-16
• 1.3.3 建筑负荷模型的研究16-17
• 2 光伏热电系统的理论模型17-34
• 2.1 温度对太阳能电池性能影响的研究17-21
• 2.1.1 温度对晶体硅光伏电池性能影响机理17-18
• 2.1.2 太阳能电池热量的来源18-19
• 2.1.3 传统的降低电池温度的处理方法与不足19-20
• 2.1.4 聚光光伏系统20-21
• 2.2 热电发电21-24
• 2.2.1 热电器件的概述21-23
• 2.2.2 温差发电机工作原理23-24
• 2.3 建筑用光伏/热电器件24-30
• 2.3.1 光伏热电系统概念的提出24-29
• 2.3.2 屋顶光伏并网发电系统29-30
• 2.4 数学物理模型的建立30-34
• 2.4.1 太阳能电池列的输出功率30-31
• 2.4.2 PV/TV系统的传热模型31-34
• 3 光伏热电系统试验研究34-54
• 3.1 中国太阳能资源分布特点34-35
• 3.2 实验装置的理论模型及测试条件35-42
• 3.2.1 实验装置理论模型35-37
• 3.2.2 测定额定工作温度的方法37-38
• 3.2.3 晶体硅太阳能电池及其测试原理38-40
• 3.2.4 光伏系统并网技术要求40-41
• 3.2.5 光伏系统性能测量41-42
• 3.3 光伏热电装置性能实验研究42-46
• 3.3.1 试验方案42-43
• 3.3.2 实验结果分析43-46
• 3.3.3 本节小结46
• 3.4 光伏热电系统(PV/TV)试验研究46-54
• 3.4.1 实验和计算模型46-47
• 3.4.2 PV/TV系统的传热模型47-49
• 3.4.3 实验测试及结果分析49-50
• 3.4.4 计算模型及结果分析50-52
• 3.4.5 本节小结52-54
• 4 光伏/热装置的性能研究54-61
• 4.1 PV/T系统的构成与理论分析54-57
• 4.1.1 PV/T系统的建立54-56
• 4.1.2 PV/T系统的传热模型56-57
• 4.1.3 PV/T系统的评价标准57
• 4.2 实验测试及结果讨论57-60
• 4.3 本章结论60-61
• 5 结论与展望61-62
• 5.1 结论61
• 5.2 本文的创新点61
• 5.3 展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 致谢67-69

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