基于高效聚光与光伏组件耦合的太阳能锅炉节能成套技术研究

【摘要】：如今,可再生能源日益成为化石燃料的主要替代能源,因为它们干净、可持续的特点。太阳能是世界上需要的一种最重要的可再生能源。太阳能的主要应用可以分成两大类:太阳能发热系统—将太阳能转化为热能;光伏发电系统—将太阳能转化为电能。通常,这些系统都是单独使用的,在光热系统里,外部电能被用于使得工作流体循环流动。另外,在光伏系统里,系统的发电效率随着光伏电池组件温度的上升迅速降低。因此,为了取得更高的发电效率,需要采用一种方式带走热量使得光伏电池组件冷却下来。为了省略一个额外的电源来给光伏组件制冷,光伏组件必须与太阳能空气/热水集热器结合起来,这种形式的系统被称为光伏/光热耦合集热器。光伏/光热耦合集热器(PV/T)同时输出电能和热能,除了拥有更高的总能量效率,PV/T集热器还具有节约物理空间的优势,并且由于共用部分设备,和单独安装光热系统与单独安装光伏系统相比,PV/T空气集热器具有更好的经济性。在本文中,试图对光热与光电耦合的太阳能空气集热器的电效率和电效率进行研究。本文建立了一个详细的热、电模型来计算一个典型的PV/T空气集热器的热参数和电参数。典型的PV/T空气集热器的这些热、电参数包括太阳能电池的温度,背面温度,出口空气温度,开路电压,短路电流,最大功率点电压,最大功率点电流等。为了得到更好的PV/T空气集热器的热、电模型,本文对热损失系数做了一些修正。一个更好的电模型被用来增加计算PV/T空气集热器参数的精确度。不像在以前的文献中使用的传统的电模型,本文提出的电气模型可以估算一个PV/T空气集热器的电参数,比如开路电压,短路电流,最大功率点电压和最大功率点电流。此外,通过热电参数、设计条件和气候条件推导出了一个PV/T空气集热器的总能量效率的解析式。采用计算机模拟程序计算光伏/电空气集热器的热参数和电参数,通过数值模拟得到的结果跟前面文献中提到的实验测量的结果对比,两者具有良好的一致性。最后,进行了参数研究,因为对于热电模型中一些参数做了修正,可以观察到这篇论文获得的热学和电学模拟结果比之前论文得到的结果更加准确。同时发现,相应的,在相同的气候条件、操作条件和设计参数条件下,PV/T空气集热器的热效率、电效率和总能量效率约为17.18%、10.01%和45%。 【关键词】：光伏/光热耦合空气集热器 电路模型 计算机模拟 总能量效率
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-33
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 基于聚光与光伏组件耦合的太阳能系统研究现状11-17
• 1.2.1 国外聚光与光伏组件耦合技术发展现状11-14
• 1.2.2 国内聚光与光伏组件耦合技术发展现状14-17
• 1.3 光伏/光热耦合系统17-19
• 1.4 太阳能聚光技术19-30
• 1.4.1 太阳能聚光集热利用20-24
• 1.4.2 太阳能聚光光伏发电技术24-28
• 1.4.3 太阳能聚光光伏光热耦合技术28-30
• 1.5 本文主要工作30-33
• 第2章 基于高效聚光与光伏组件耦合的太阳能系统33-44
• 2.1 前言33
• 2.2 高效聚光与光伏组件耦合系统介绍33-35
• 2.3 实验结果及分析35-42
• 2.3.1 温度对系统热性能的影响36-38
• 2.3.2 温度对系统电性能的影响38-42
• 2.4 本章小结42-44
• 第3章 PV/T空气集热器分析与研究44-52
• 3.1 热分析44-47
• 3.1.1 理论分析与模型建立44-46
• 3.1.2 热损失系数的修正46-47
• 3.2 电分析47-52
• 第4章 结果与讨论52-66
• 4.1 实验验证52-61
• 4.2 参数研究61-66
• 第5章 总结与展望66-70
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-70
• 参考文献70-82
• 攻读硕士期间已发表的论文82-83
• 致谢83-84

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