復(fù)合拋物面聚光型太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)性能實驗

【摘要】： 太陽能的電熱聯(lián)用(PV/T)是將太陽電池組件和太陽能集熱器結(jié)合起來,太陽電池組件作為集熱器的吸熱體,同時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能和熱能,以提高太陽能總利用效率的綜合利用系統(tǒng)。聚光型PV/T系統(tǒng)在典型的PV/T系統(tǒng)基礎(chǔ)上安裝了聚光裝置,將太陽光聚集到太陽電池組件上以提高太陽輻射強度、增加電池組件的輸出功率和集熱器的熱功率。迄今為止,聚光型PV/T系統(tǒng)研究中加入的聚光器多為需要跟蹤的菲涅爾透鏡或拋物面反射鏡等,對無需跟蹤、制造成本低廉的平面鏡單元類復(fù)合拋物面(CPC)聚光器和結(jié)合內(nèi)置流道式集熱器的聚光型PV/T系統(tǒng)研究較少。 本文根據(jù)以往研究成果,設(shè)計并制造出了一種平面鏡單元類CPC聚光器和內(nèi)置流道式鋁板集熱器,將單晶硅太陽電池板粘貼于集熱器上構(gòu)成PV/T集熱器,并將其放置于聚光器支架上形成整個聚光型PV/T系統(tǒng),理論分析和實驗研究其聚光及光電和光熱轉(zhuǎn)換性能,得到以下主要結(jié)果: ①實驗測得電池板短路電流與太陽輻射強度成正比,電池板溫度變化對其影響不大;開路電壓與太陽輻射強度的對數(shù)成正比,與電池板溫度成反比,電池板開路電壓溫度系數(shù)為-0.0144V/K; ②聚光器接收面寬度方向上光強分布不均,實際聚光比基本在接收面的中心位置達(dá)到最高,并依次往兩邊下降,邊緣處最低。由此提出聚光型PV/T系統(tǒng)的集熱器設(shè)計應(yīng)充分考慮聚光均勻性等問題,改進其設(shè)計以更好的達(dá)到冷卻電池板和集熱的效果; ③集熱器在體積流量V 15L/h時離進口較近處流道內(nèi)水流短路嚴(yán)重,影響集熱器溫度分布的均勻。據(jù)此將適合實驗的流量范圍定為V =10L/h~15L/h; ④聚光使電池板的功率輸出有很大提高,雖然電效率與輻射強度變化趨勢相反,但對實際使用影響不大。電池板溫度升高引起輸出功率和效率的急劇下降,其影響要大于輻射強度的變化,因此盡可能降低電池板的工作溫度以提高電池板的輸出功率比采用成本較高的聚光器綜合成本效益更高; ⑤集熱器中通水冷卻對電池板溫度的降低和整體性能提升作用顯著,在適合實驗的流量范圍內(nèi),系統(tǒng)的綜合效率隨著流量的增加而增加,當(dāng)V =15L/h時,綜合效率達(dá)到實驗測試中的最大值0.793。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 電熱聯(lián)用系統(tǒng) 集熱器 聚光器
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 1 緒論13-38
• 1.1 引言13
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)概述及發(fā)展趨勢13-18
• 1.2.1 單晶硅太陽電池14-15
• 1.2.2 多晶硅太陽電池15
• 1.2.3 薄膜太陽電池15-17
• 1.2.4 第三代太陽電池17-18
• 1.2.5 發(fā)展趨勢18
• 1.3 太陽能熱利用技術(shù)概述及發(fā)展趨勢18-22
• 1.3.1 太陽能集熱器18-21
• 1.3.2 太陽能熱發(fā)電技術(shù)21-22
• 1.3.3 發(fā)展趨勢22
• 1.4 聚光型PV/T 系統(tǒng)概述22-32
• 1.4.1 聚光裝置23-26
• 1.4.2 PV/T 集熱器26-30
• 1.4.3 PV/T 系統(tǒng)的研究30-32
• 1.5 聚光型PV/T 系統(tǒng)的研究、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向32-36
• 1.5.1 理論研究32-33
• 1.5.2 實驗研究33-34
• 1.5.3 應(yīng)用現(xiàn)狀34-35
• 1.5.4 發(fā)展方向35-36
• 1.6 本文主要工作36-38
• 2 CPC 型PV/T 系統(tǒng)理論分析和實驗設(shè)計38-68
• 2.1 理論分析38-49
• 2.1.1 太陽電池工作原理和特性分析38-42
• 2.1.2 太陽輻射強度和電池板溫度變化對電池性能的影響42-44
• 2.1.3 復(fù)合拋物面聚光器（CPC）聚光原理分析44-48
• 2.1.4 平板集熱器和PV/T 系統(tǒng)的性能評價指標(biāo)48-49
• 2.2 實驗設(shè)計49-66
• 2.2.1 聚光器設(shè)計50-52
• 2.2.2 PV/T 集熱器設(shè)計52-55
• 2.2.3 實驗裝置設(shè)計和傳熱分析55-60
• 2.2.4 測試內(nèi)容和實驗安排60-64
• 2.2.5 實驗誤差分析64-66
• 2.3 本章小結(jié)66-68
• 3 實驗結(jié)果與討論68-88
• 3.1 太陽能電池板性能測試68-72
• 3.1.1 I-V 特性曲線68-69
• 3.1.2 I_(SC) 和VOC 隨輻射強度和溫度變化特性69-72
• 3.2 聚光器性能測試72-75
• 3.2.1 接收面寬度方向上聚光均勻性72-74
• 3.2.2 實際最大聚光比和鏡面單元數(shù)的關(guān)系74-75
• 3.3 集熱器性能測試和水流動數(shù)值模擬75-82
• 3.3.1 集熱器上表面溫度隨輻射強度變化75-77
• 3.3.2 流道內(nèi)水流動模擬77-82
• 3.4 聚光型PV/T 系統(tǒng)整體性能測試82-86
• 3.4.1 電性能隨輻射強度和溫度變化特性82-85
• 3.4.2 系統(tǒng)整體性能85-86
• 3.5 本章小結(jié)86-88
• 4 結(jié)論與課題展望88-90
• 4.1 本文的主要結(jié)論88-89
• 4.2 課題展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻91-98
• 附錄98-100

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