太陽能光伏光熱綜合利用系統(tǒng)建模及應(yīng)用研究

【摘要】：太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源,光伏電池是最直接、最重要的光電利用形式,但是光伏電池的轉(zhuǎn)換效率受到各方面因素的影響,一方面受自身材料的限制(單晶硅、多晶硅、薄膜晶體的轉(zhuǎn)換效率各不相同),另一方面,還會受到各種外部條件,如光照強度和電池溫度等因素的影響,這些因素在很大程度上影響著光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。本文以復(fù)合拋物面(CPC)型太陽能光伏光熱綜合利用(PV/T)系統(tǒng)為研究對象,首先對硅電池的光伏特性進行建模分析,得出了大約在開路電壓的80%處,電池板的功率會達到最大值,而外界條件的變化會引起最大功率的變化,光照強度越強,電池板的工作溫度在允許的范圍內(nèi)越低,電池板的最大功率值越大。再根據(jù)光伏電池的特性模型確定最大功率點的跟蹤策略,從而達到提高光電效率效果。太陽光通過CPC聚光器進行聚光,得到強度為數(shù)千瓦每平方米的光照,然而電池板的溫度會隨之上升,從而降低了光電效率。本文采用PV/T集熱器,在集熱器下部流道有冷水通過,通過熱交換會帶走電池板的一部分熱量,從而達到降低電池板溫度的效果。通過對PV/T集熱器換熱部分的機理建模分別得到在光照強度、下層水的初始溫度和下層水的流量在階躍擾動下電池板溫度的傳遞函數(shù),再利用粒子群優(yōu)化算法對所得到的傳遞函數(shù)的參數(shù)進行智能優(yōu)化,得到更為精準的傳遞函數(shù)。根據(jù)電池板溫度的傳遞函數(shù)確定電池板溫度控制系統(tǒng)中控制器的參數(shù),從而使電池板為電效率達到最高,同時得到熱水再作他用。 【關(guān)鍵詞】：PV/T 光伏電池模型 最大功率點跟蹤控制 電池板溫度模型 粒子群優(yōu)化算法 電池板溫度控制
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 選題背景及意義9-11
• 1.2 太陽能光伏光熱綜合利用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-13
• 1.2.1 聚光型PV/T系統(tǒng)概述11
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 發(fā)展趨勢13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 1.3.1 論文主要研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 CPC型光伏光熱綜合利用系統(tǒng)分析16-24
• 2.1 CPC型光伏光熱綜合利用系統(tǒng)概述16-17
• 2.2 CPC聚光系統(tǒng)17-19
• 2.2.1 聚光裝置分類17
• 2.2.2 CPC聚光器聚光原理分析17-19
• 2.3 光電系統(tǒng)19-20
• 2.3.1 光伏電池介紹19-20
• 2.3.2 光電系統(tǒng)組成20
• 2.4 光熱系統(tǒng)20-23
• 2.4.1 PV/T集熱器分類20-22
• 2.4.2 光熱系統(tǒng)組成22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 光電系統(tǒng)模型分析與應(yīng)用研究24-39
• 3.1 光伏電池工作原理24-25
• 3.2 光伏電池等效電路分析25-28
• 3.3 光伏電池數(shù)學(xué)模型仿真28-31
• 3.4 光伏電池模型的應(yīng)用研究31-38
• 3.4.1 最大功率點跟蹤概述31-36
• 3.4.2 最大功率點跟蹤仿真36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 光熱系統(tǒng)模型分析與應(yīng)用研究39-51
• 4.1 光熱系統(tǒng)機理模型分析39-41
• 4.2 粒子群算法優(yōu)化模型參數(shù)41-46
• 4.2.1 粒子群優(yōu)化算法41-42
• 4.2.2 基于粒子群優(yōu)化算法的智能辨識42
• 4.2.3 辨識結(jié)果42-46
• 4.3 光熱系統(tǒng)模型應(yīng)用研究46-50
• 4.3.1 PID參數(shù)的工程整定方法47-49
• 4.3.2 PID參數(shù)整定49
• 4.3.3 溫度控制系統(tǒng)仿真49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 總結(jié)與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻53-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果57-58
• 致謝58

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