太陽(yáng)能電熱聯(lián)用槽式聚光器設(shè)計(jì)與性能研究

【摘要】：相對(duì)于常規(guī)能源，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本較高，如果使用價(jià)格較為低廉的簡(jiǎn)單聚光系統(tǒng)，增加太陽(yáng)能電池的入射能量，能夠使得單位面積的電池組件產(chǎn)生更多的電功率，從而達(dá)到降低光伏發(fā)電價(jià)格的目的。但是由于聚光能量的引入會(huì)使得電池組件的溫度升高，影響電池的輸出性能和壽命等，如果通過(guò)水冷循環(huán)收集并利用這部分熱能，能夠使得整個(gè)系統(tǒng)獲得較好的電、熱功率輸出。按照這樣的太陽(yáng)能分級(jí)利用原則，我們開(kāi)展了如何設(shè)計(jì)性能良好的太陽(yáng)能電熱聯(lián)用(PVT)槽式聚光器的研究。 首先分析了基于常規(guī)晶硅電池PVT槽式聚光器的聚光比設(shè)計(jì)范圍，給出了PVT槽式聚光器和電熱聯(lián)用部件的基本結(jié)構(gòu)形式，以及使用二次反射鏡獲得均勻光照的方法。然后，使用光線追跡模擬方法對(duì)聚光器尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析在不同入射光線條件下各種結(jié)構(gòu)尺寸PVT槽式聚光器的光學(xué)性能情況，包括聚光比、均勻性和集光角等。 根據(jù)模擬優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)尺寸范圍，建立了PVT槽式聚光器實(shí)驗(yàn)裝置并搭建了室內(nèi)槽式聚光器性能測(cè)試平臺(tái)，對(duì)無(wú)量綱高度ψH分別為0.883、0.979、1.095和1.220的PVT槽式聚光器進(jìn)行了實(shí)際電性能測(cè)量。結(jié)合晶硅電池雙二極管等效模型分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，電池組件短路電流ISC下降主要是由于電池內(nèi)部的串聯(lián)電阻RS增大，而開(kāi)路電壓VOC減小是其對(duì)應(yīng)的并聯(lián)電阻Rsh有所下降。此外，根據(jù)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到了PVT槽式聚光器最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 最后，使用優(yōu)化結(jié)構(gòu)的PVT槽式聚光器在室外建立了實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)其電、熱輸出性能進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。分析了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電功率輸出性能、熱功率輸出性能、工質(zhì)溫度的變化特性和天氣情況對(duì)PVT槽式聚光器室外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能影響等。在日照強(qiáng)度約為標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度(1000W/m~2)一半的情況下，PVT槽式聚光器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的最大電功率能夠達(dá)到12.28W，為標(biāo)稱值的2.4倍，最大電效率能夠達(dá)到14.55%。在日照量為2.47kWh/m~2情況下，平均熱功率達(dá)到77.45W，最大熱□功率為2.93W。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 槽式聚光器 電熱聯(lián)用 優(yōu)化設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK513.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符號(hào)對(duì)照表9-11
• 第1章 引言11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 非聚光太陽(yáng)能電熱聯(lián)用的研究12-14
• 1.2.2 聚光型太陽(yáng)能電熱聯(lián)用及聚光器使用情況14-22
• 1.3 研究目標(biāo)22-23
• 第2章 太陽(yáng)能電熱聯(lián)用槽式聚光器實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)23-34
• 2.1 本章引論23
• 2.2 聚光器聚光比選定23-24
• 2.3 太陽(yáng)能電熱聯(lián)用槽式聚光器24-28
• 2.3.1 菲涅爾透鏡的原理24-26
• 2.3.2 改善聚光效果方法26-27
• 2.3.3 槽式聚光器結(jié)構(gòu)27
• 2.3.4 電熱聯(lián)用(PVT)部件的結(jié)構(gòu)27-28
• 2.4 太陽(yáng)能電熱聯(lián)用槽式聚光器性能預(yù)測(cè)和測(cè)量方法28-33
• 2.4.1 槽式聚光器性能預(yù)測(cè)方法28
• 2.4.2 槽式聚光器性能測(cè)量方法28-31
• 2.4.3 太陽(yáng)能電熱聯(lián)用槽式聚光器室外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 槽式聚光器性能預(yù)測(cè)34-49
• 3.1 本章引論34
• 3.2 模擬方法及參數(shù)設(shè)定34-40
• 3.2.1 太陽(yáng)光光譜35-36
• 3.2.2 聚光比參數(shù)36-38
• 3.2.3 均勻性參數(shù)38-39
• 3.2.4 方法驗(yàn)證39-40
• 3.3 平面二次反射鏡性能40-47
• 3.3.1 垂直入射時(shí)聚光比隨聚光高度的變化41-42
• 3.3.2 垂直入射時(shí)均勻性隨聚光高度的變化42-45
• 3.3.3 聚光比隨入射角的變化45-47
• 3.3.4 均勻性隨入射角的變化47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 槽式聚光器參數(shù)選取與實(shí)際性能測(cè)定49-67
• 4.1 本章引論49
• 4.2 槽式聚光器實(shí)際測(cè)試尺寸范圍49-50
• 4.3 槽式聚光器實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)50-51
• 4.4 聚光器實(shí)際性能結(jié)果51-59
• 4.4.1 電池組件性能隨聚光高度的變化52-56
• 4.4.2 電池組件性能隨入射角的變化56-59
• 4.5 測(cè)量結(jié)果的理論分析59-64
• 4.6 參數(shù)選取64-65
• 4.7 本章小結(jié)65-67
• 第5章 電熱聯(lián)用室外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立與性能分析67-91
• 5.1 本章引論67-68
• 5.2 槽式聚光器電熱聯(lián)用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)68-74
• 5.2.1 電熱聯(lián)用槽式聚光器安裝角68-73
• 5.2.2 室外實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)工況73
• 5.2.3 電、熱輸出參數(shù)計(jì)算方法73-74
• 5.3 室外 PVT 槽式聚光器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行性能74-82
• 5.3.1 電、熱功率的輸出性能74-77
• 5.3.2 工質(zhì)溫度的變化特性77-78
• 5.3.3 PVT 部件的溫度變化78-80
• 5.3.4 電性能階躍分析80-82
• 5.4 換熱響應(yīng)82-83
• 5.5 天氣情況對(duì) PVT 系統(tǒng)的性能影響83-85
• 5.6 日照量和循環(huán)流量對(duì) PVT 系統(tǒng)的性能影響85-86
• 5.7 誤差分析86-88
• 5.8 本章小結(jié)88-91
• 第6章 結(jié)論91-94
• 6.1 研究總結(jié)91-93
• 6.2 未來(lái)工作展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-100
• 致謝100-101
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果101

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

一種非跟蹤內(nèi)聚光太陽(yáng)能PV-T管聚光器的設(shè)計(jì)與仿真    彭祖林;張首譽(yù);鄧羅根;葛洪川;江希年;

硅太陽(yáng)能電池串聯(lián)電阻的一種估算新方法    廖志凌;阮新波;

太陽(yáng)能光伏光熱扁管式蒸發(fā)器性能分析    胡海楠;王睿;方貴銀;高惠斌;潘紅兵;

PV/T太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的性能研究    裴剛;季杰;何偉;孫煒;

基于P-N結(jié)的太陽(yáng)能電池伏安特性的分析與模擬    任駒;郭文閣;鄭建邦;

兩種集熱結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能光伏/光熱一體化熱泵性能分析    徐國(guó)英;張小松;楊磊;

復(fù)合拋物面聚光器(CPC)光學(xué)分析研究    劉靈芝;李戩洪;

聚光與冷卻條件下常規(guī)太陽(yáng)電池的特性    吳玉庭,朱宏曄,任建勛,梁新剛

常規(guī)單晶硅太陽(yáng)電池在低倍聚光條件下應(yīng)用研究    苑進(jìn)社

太陽(yáng)能光伏光熱一體化系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究    季杰,程洪波,何偉,陸劍平,T.T.Chow

光伏熱系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與模擬研究    段征強(qiáng)

復(fù)合拋物面聚光型太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)    王科

太陽(yáng)能光伏模板冷卻方式的研究    安文韜

LabVIEW在染料敏化太陽(yáng)電池測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用    張玉香;陳雙宏;翁堅(jiān);戴松元;

太陽(yáng)電池及其發(fā)展方向    呂建;殷洪亮;

太陽(yáng)能聚光光伏光熱(CPV/T)系統(tǒng)研究    孫利國(guó);華永明;張耀明;杜斌;王文斌;王新;石卓倩;

基于FEM-ANN-MCS法的邊坡工程可靠度分析    方建瑞;許文達(dá);謝秀棟;

一種分析SRM纖維纏繞結(jié)構(gòu)可靠性的方法研究    陳順祥;沈志輝;李克;

太陽(yáng)電池基本參數(shù)的實(shí)驗(yàn)與分析    鐘水庫(kù);劉長(zhǎng)青;沈曉明;

太陽(yáng)電池的負(fù)載匹配理論與負(fù)載變換技術(shù)    王康模;陳長(zhǎng)纓;于志剛;劉興華;劉小沖;趙俊;

鏈?zhǔn)窖趸苽銼iO_2膜的研究    張松;席曦;王振交;唐寧;季靜佳;李果華;

硅系太陽(yáng)電池表面鈍化技術(shù)比較    王濤;王正志;

三結(jié)GaAs太陽(yáng)電池的I-V特性研究    楊亞麗;陳國(guó)鷹;郭麗斌;高慧;

太陽(yáng)能光伏建筑一體化及其應(yīng)用研究    孫穎;

一類分布參數(shù)系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計(jì)    李東海;紀(jì)瀛皇;李明大;劉京宮;

采用PIC法SF_6/N_2混合氣體中絕緣子沿面放電特性仿真    張憲標(biāo);汪沨;樂(lè)孟常;戴濤;

復(fù)合拋物面聚光器(CPC)截短對(duì)其性能的影響    馬鳴;鄭宏飛;李家春;

基于蒙特卡洛方法的慣性元件誤差模型分析    唐笑慧;富立;范耀祖;

數(shù)值模擬高能中子照相    章法強(qiáng);楊建倫;李正宏;陳法新;

巖石邊坡破壞概率研究    傅永勝;蔣爵光;李秉生;

低成本太陽(yáng)能級(jí)硅材料制備技術(shù)    張軍;毛協(xié)民;傅恒志;

一種新型計(jì)算機(jī)加擾器的設(shè)計(jì)    周龍;張旭;

壽命試驗(yàn)的費(fèi)用仿真    高尚;刁迎春;

聚變裂變混合能源堆包層中子學(xué)概念研究    師學(xué)明

自由空間量子通信中偏振光子傳輸和操控的理論與模擬研究    馬麗珍

分布式電源的概率建模及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響    王敏

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)空間誤差模型及最佳測(cè)量區(qū)研究    鄭大騰

芳烴型連續(xù)重整集總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究    周紅軍

非高斯隨機(jī)激勵(lì)下非線性系統(tǒng)的隨機(jī)平均法    曾巖

汽車線束寄生參數(shù)和串?dāng)_預(yù)測(cè)研究    王瑞寶

數(shù)控機(jī)床可用性耦合建模及影響度分析    魏領(lǐng)會(huì)

城市電網(wǎng)規(guī)劃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型及風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方法研究    楊衛(wèi)紅

慣性約束聚變的中子半影成像診斷系統(tǒng)和非線性重建方法研究    余波

雙軸閃光照相系統(tǒng)中的散射問(wèn)題研究    張絢

再生混凝土基本力學(xué)性能的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析和可靠度研究    韓福冬

太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)    杜守增

太陽(yáng)能電池用α-SiC_x:H薄膜的制備與性能研究    張瑞麗

水利建設(shè)工程投標(biāo)報(bào)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)研究    黃鋼

基于VxWorks的水下目標(biāo)探測(cè)跟蹤研究    李東起

反應(yīng)堆中子分布與屏蔽設(shè)計(jì)研究    楊佳音

偏振光子的大氣傳輸及光子與腔—量子點(diǎn)的相互作用    史鵬

風(fēng)險(xiǎn)分析理論在圓蔥加工項(xiàng)目的應(yīng)用    王俊濤

南方節(jié)能建筑的隔熱研究    馮雅,楊紅,陳啟高

太陽(yáng)能電池并聯(lián)電阻的一種測(cè)量方法    陳庭金,涂潔磊,汪東翔,董俊

世界能源消費(fèi)現(xiàn)狀和可再生能源發(fā)展趨勢(shì)(上)    錢(qián)伯章;

太陽(yáng)電池研究進(jìn)展    郭志球;沈輝;劉正義;聞立時(shí);

雙曲線和橢圓焦點(diǎn)的光學(xué)意義    梁一平,戴特力,熊玲玲

PV/T太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的性能研究    裴剛;季杰;何偉;孫煒;

直膨式太陽(yáng)能熱泵供熱水系統(tǒng)的性能研究    曠玉輝,王如竹,許煜雄

基于菲聶爾透鏡的聚焦太陽(yáng)能PV/T系統(tǒng)熱電性能研究    翟輝;代彥軍;吳靜怡;

光伏發(fā)電的前景和問(wèn)題    王斯成

弱光探測(cè)器中復(fù)合拋物面聚光鏡(CPC)的優(yōu)化設(shè)計(jì)    王鑫;牛麗紅;王淑巖;

聚吡咯衍生物-過(guò)渡金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備與表征    朱泉峣 ;陳文 ;徐慶 ;麥立強(qiáng);

太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化設(shè)計(jì)的研究    譚艷平

太陽(yáng)能電池吸收層和窗口層材料的制備研究    鄭春蕊

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究    孔娟

新型太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)集成研究    袁建麗

太陽(yáng)能火箭發(fā)動(dòng)機(jī)聚光器設(shè)計(jì)方法    張純良,張振鵬,魏志明

非對(duì)稱CPC-PV系統(tǒng)性能數(shù)值模擬計(jì)算    舒遠(yuǎn),胡艷寧,田東平

太陽(yáng)能聚光器技術(shù)性能指標(biāo)的理論研究    馬惠民,周翠萍,唐豫年,李向陽(yáng)

復(fù)合單面聚光器角分布特性的簡(jiǎn)化計(jì)算方法    盧景霄

橢圓腔體的銑制    徐金武;

槽式太陽(yáng)聚光器的研究    肖遵林;施鈺川;

蝶式光伏發(fā)電聚光器的研制    許志龍;劉菊東;馮培鋒;侯達(dá)盤(pán);張建一;張耀明;

復(fù)合彈性太陽(yáng)能聚光器的光學(xué)特性    曹軍

CPC 接收面上光強(qiáng)分布及其影響因素的理論和實(shí)驗(yàn)研究    孟華,葛新石

太陽(yáng)能光伏聚光器技術(shù)進(jìn)展    林海浩;張雪梅;鐘英杰;

交錯(cuò)分布式多鏡面聚光系統(tǒng)    張海燕;王建平;張崇巍;劉偉;

聚光型太陽(yáng)能電池的冷卻方法    劉立平;包建強(qiáng);

高重頻LD抽運(yùn)Nd:YAG電光調(diào)Q激光器    寧國(guó)斌;宋貴才;

復(fù)合拋物面聚光器(CPC)截短對(duì)其性能的影響    馬鳴;鄭宏飛;李家春;

量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

太陽(yáng)能電池表面納米微結(jié)構(gòu)研究    李美成;

有機(jī)染料錨數(shù)對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池性能的影響    尚會(huì)霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

談太陽(yáng)能路燈原理    胡昊偉;黃敏;

高效染料鈉晶TiO_2太陽(yáng)能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

太陽(yáng)能電池輸出特性的分析及檢測(cè)    張海波;

“榨干”太陽(yáng)能    本報(bào)記者　王俊鳴

南洲新能源:讓太陽(yáng)“落進(jìn)”尋常百姓家    本報(bào)記者 王建專

美開(kāi)發(fā)大幅提高太陽(yáng)能收集能力的創(chuàng)新技術(shù)    馮衛(wèi)東

SOLAR太陽(yáng)能熱水器專利技術(shù)掃描    魏衍亮

皇明：建設(shè)太陽(yáng)能試驗(yàn)發(fā)電站    本報(bào)記者 李禾

聚光光伏時(shí)代或?qū)⒌絹?lái)    本報(bào)記者 張蕾

揭秘太陽(yáng)能電池    中國(guó)科技館 李春才

太陽(yáng)能電池：讓你用得起    李禾

日本京瓷投資天津生產(chǎn)太陽(yáng)能電池    記者孫東民

保定成為太陽(yáng)能電池生產(chǎn)基地    記者李斌

太陽(yáng)能利用中的熱物理基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)研究    王剛

太陽(yáng)能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理論與實(shí)驗(yàn)研究    劉穎

太陽(yáng)能高倍聚光能量傳輸利用理論及試驗(yàn)研究    韓延民

采用腔體吸收器的線聚焦太陽(yáng)能集熱器的理論及實(shí)驗(yàn)研究    翟輝

太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究    陳雪

無(wú)光象聚光定日鏡的偏軸象差的分析與修正    林晨星

液浸冷卻線性聚光光伏系統(tǒng)中聚光硅太陽(yáng)電池的性能研究    韓新月

反射聚光利用太陽(yáng)能的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)研究    江守利

SCPC集熱器及其太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)研究    穆振英

反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的研究    陶晨

應(yīng)用于聚光光伏模組的二次聚光器的設(shè)計(jì)與性能分析    茹占強(qiáng)

太陽(yáng)能電熱聯(lián)用槽式聚光器設(shè)計(jì)與性能研究    許自霖

微小推力太陽(yáng)能熱推進(jìn)系統(tǒng)高效聚光技術(shù)研究    趙沛

可折疊展開(kāi)式傘狀龍骨結(jié)構(gòu)聚光器結(jié)構(gòu)及性能分析    付比

條形平面鏡聚光器的實(shí)驗(yàn)研究與性能優(yōu)化    張輝

菲涅爾透鏡及復(fù)合拋物面聚光器的設(shè)計(jì)與研究    姜磊

聚光太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的研究    周改改

基于聚光型光伏模組的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    李望

蝶式光伏發(fā)電聚光器研制    許志龍

菲涅爾透鏡聚光型太陽(yáng)能電池光電/光熱綜合利用性能研究    張翼中