太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與優(yōu)化研究

【摘要】：太陽能作為可再生清潔能源的代表，具有儲量大、清潔和利用方便的特點(diǎn)，是目前可再生清潔能源中應(yīng)用最廣泛的能源之一。太陽能熱電發(fā)電是將太陽能傳化為電能的重要方式之一，其具有無污染、無噪聲、無運(yùn)動部件、可靠性高和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，前景廣闊。本文通過對太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)的理論研究和實(shí)驗(yàn)分析，得出了熱電發(fā)電模塊的發(fā)電特性和系統(tǒng)優(yōu)化方法。 首先，分析了與熱電發(fā)電密切相關(guān)的塞貝克、帕爾貼、湯姆遜、焦耳和傅里葉效應(yīng)的基本原理，說明了他們在熱電發(fā)電中的作用，并分析了各種效應(yīng)之間的相互關(guān)系。同時說明了太陽能輻射的特點(diǎn)及其光譜，闡述了選擇性吸收涂層的原理及其在太陽能熱電發(fā)電中的作用，并介紹了太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)的工作過程。在此基礎(chǔ)上對熱電發(fā)電過程建立了數(shù)學(xué)模型，討論了其內(nèi)部的傳熱和發(fā)電過程，給出了熱量傳遞關(guān)系式及輸出功率、效率的理論計(jì)算式，分析了熱電發(fā)電模塊的性能指標(biāo)。 然后，對熱電發(fā)電模塊建立了性能測試臺架，得出了單個模塊和4模塊陣列結(jié)構(gòu)的輸出功率隨溫差的變化曲線，指出多模塊陣列結(jié)構(gòu)不會使系效率惡化并可以顯著提升熱電發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。同時，設(shè)計(jì)和建立了太陽能熱電發(fā)電裝置，并測試了其實(shí)際工作效果，在太陽輻照度在715W/m2、環(huán)境溫度為100C右時，模塊兩端溫差可達(dá)600C。進(jìn)行了聚光光斑均勻性對系統(tǒng)發(fā)電性能影響的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出高均勻度的聚光光斑有利于提升系統(tǒng)效率的結(jié)論。 最后，詳細(xì)介紹了焦點(diǎn)均勻分布法菲涅爾聚光器的設(shè)計(jì)方法，并與傳統(tǒng)的菲涅爾聚光器設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了模擬對比，模擬結(jié)果證明了采用焦點(diǎn)均勻分布法對聚光器透鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)可以顯著改善聚光光斑的均勻度，從而提升發(fā)電系統(tǒng)總體的效率。同時，對于焦點(diǎn)均勻分布法，采用二位結(jié)構(gòu)的透鏡的聚光光斑的均勻度要比采用一維結(jié)構(gòu)的透鏡要高。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 熱電 菲涅爾聚光器 均勻性 效率
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 主要符號表7-9
• 目錄9-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景10-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3 本文主要工作19-21
• 2 太陽能熱電發(fā)電過程理論分析21-35
• 2.1 熱電基本效應(yīng)21-25
• 2.2 太陽輻射特點(diǎn)及太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)原理25-28
• 2.3 熱電模塊發(fā)電過程的理論分析28-33
• 2.4 性能指標(biāo)分析33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 太陽能熱電發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究35-49
• 3.1 熱電模塊性能測試實(shí)驗(yàn)與分析35-41
• 3.2 太陽能熱電發(fā)電裝置實(shí)驗(yàn)與分析41-45
• 3.3 溫度均勻性對于熱電發(fā)電模塊性能的影響實(shí)驗(yàn)45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 焦點(diǎn)均勻分布的菲涅爾聚光器設(shè)計(jì)方法49-62
• 4.1 焦點(diǎn)均勻分布的菲涅爾聚光器理論及設(shè)計(jì)方法49-53
• 4.2 菲涅爾聚光器的光學(xué)模擬53-56
• 4.3 焦點(diǎn)均勻分布的菲涅爾聚光器設(shè)計(jì)實(shí)例與模擬對比56-58
• 4.4 一種焦點(diǎn)均勻分布法的改進(jìn)模型58-60
• 4.5 損失分析60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 5 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68

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