太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率與效率模型

【摘要】： 在地球環(huán)境污染和能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲(chǔ)量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視，太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是目前關(guān)注的焦點(diǎn)。本文綜述了太陽能發(fā)電的發(fā)展概況、研究動(dòng)態(tài)及應(yīng)用前景，并在此基礎(chǔ)上對(duì)太陽能熱電發(fā)電器件、光電發(fā)電器件和熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 本文首先從熱電發(fā)電的基本原理出發(fā)，建立了熱電發(fā)電器件的熱—電模型和光—熱—電模型，并用傳熱學(xué)理論進(jìn)行分析。認(rèn)為熱電發(fā)電子系統(tǒng)的輸出功率和效率隨器件熱端和冷端接觸層熱導(dǎo)的增加而增加，隨器件熱導(dǎo)的減小而增加，且器件熱導(dǎo)的影響遠(yuǎn)大于接觸層熱導(dǎo)的影響；當(dāng)熱電器件低端溫度不變時(shí)，輸出功率隨聚光比的增加而增加，效率隨聚光比的增加先增加后減??；在高聚光比下，熱損失主要由熱端熱輻射造成且對(duì)器件輸出功率和效率影響較大。自然對(duì)流換熱造成的熱損失可忽略不計(jì)；此外，集熱體發(fā)射率和吸收率對(duì)熱電器件功率和效率影響也很大，且吸收率的影響大于發(fā)射率的影響。 對(duì)于光伏發(fā)電子系統(tǒng)，本文基于光伏發(fā)電的基本原理，建立了光—電模型和光—電—熱模型并進(jìn)行研究。結(jié)果表明，溫度對(duì)光伏電池的功率和效率影響很大。聚光比低于50倍的工況，可采用增加散熱片面積的方式降低電池的工作溫度；而對(duì)于超過50倍聚光比的工況，必須采用水冷等其它的散熱措施。 最后，本文在前面工作的基礎(chǔ)上建立了太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)模型，并研究了分光波長對(duì)復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率和效率的影響。結(jié)果表明，熱電發(fā)電子系統(tǒng)的功率隨分光波長的增加而減小，效率隨著分光波長的增加先增加后減??；光伏發(fā)電子系統(tǒng)和復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的功率和效率都隨分光波長的增加先增加后減小，且都在光伏電池的截止波長處達(dá)到最大值。因此，復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的最佳分光波長應(yīng)該取在光伏電池的截止波長處。 本文主要從理論的角度，對(duì)太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了分析優(yōu)化，對(duì)復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：熱電 光電 復(fù)合發(fā)電 效率 功率 模型
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景11-14
• 1.1.1 我國能源的現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 太陽能及其發(fā)電技術(shù)12-13
• 1.1.3 太陽能復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)及其存在的問題13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 太陽能發(fā)電14
• 1.2.2 太陽能熱電發(fā)電14-18
• 1.2.3 太陽能光伏發(fā)電18-19
• 1.2.4 熱電發(fā)電和光電發(fā)電的模擬研究19-21
• 1.3 本文工作21-23
• 第2章 太陽能發(fā)電理論23-30
• 2.1 傳熱模式23-25
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)23-24
• 2.1.2 熱對(duì)流24
• 2.1.3 熱輻射24
• 2.1.4 太陽輻射傳熱24-25
• 2.2 熱電效應(yīng)25-28
• 2.2.1 塞貝克效應(yīng)25-26
• 2.2.2 帕爾帖效應(yīng)26-27
• 2.2.3 湯姆遜效應(yīng)27-28
• 2.3 半導(dǎo)體方程28-29
• 2.3.1 電流方程28
• 2.3.2 載流子的連續(xù)性方程28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 熱電發(fā)電系統(tǒng)模型30-51
• 3.1 熱—電模型30-39
• 3.1.1 問題簡化與模型建立30-33
• 3.1.2 結(jié)果及討論33-39
• 3.2 光—熱—電模型39-50
• 3.2.1 問題簡化與模型建立39-42
• 3.2.2 結(jié)果與討論42-50
• 3.3 本章小結(jié)50-51
• 第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)模型51-67
• 4.1 光—電模型51-58
• 4.1.1 光伏效應(yīng)51-52
• 4.1.2 問題簡化與模型建立52-55
• 4.1.3 結(jié)果與討論55-58
• 4.2 光—電—熱模型58-66
• 4.2.1 問題簡化與模型建立58-59
• 4.2.2 結(jié)果與討論59-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第5章 復(fù)合系統(tǒng)模型67-74
• 5.1 復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的效率分析67-71
• 5.1.1 聚焦子系統(tǒng)68-69
• 5.1.2 分光子系統(tǒng)69-70
• 5.1.3 熱電子系統(tǒng)和光電子系統(tǒng)70-71
• 5.2 分光波長對(duì)輸出功率與效率的影響71-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第6章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加的科研項(xiàng)目81

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