太阳能热电联供系统工程技术开发与性能分析

【摘要】：我国建筑能耗在社会总能耗中所占的比例约为30%,合理充分地开发利用太阳能,降低建筑能耗、减小环境污染,已成为建筑节能和新能源利用领域一个产业发展重点和研究热点。太阳能热电联供(PVT)技术是太阳能光热、光电资源同时同步深度开发利用的新途径,对显著提高太阳能的综合利用效率,促进我国节能减排事业的发展具有广阔的市场应用前景和推广价值。为了在我国北方地区开展太阳能热电联供技术的工程应用,研究其系统形式、开发关键工程技术、分析其推广应用的经济性十分必要。本研究以大连理工大学中央空调智能控制综合实验室为热电供应对象,首先根据该实验室常规用电负荷和冬季供暖热负荷设计要求,在分析国内外现有太阳能热电联供系统形式的基础上,设计了发电容量7.56kW的太阳能热电联供系统。其次,设计开发和加工制作了36组新型PVT热电联产组件,并进行了性能检测；建设了7.56kW太阳能热电联供系统示范性工程；完成了该工程的热电性能监测系统的建设和系统运行调试。第三,完成了该系统2015年供暖季和过渡季热电联供特性试验,并根据系统运行数据,详细分析了该系统的运行特性,最后,根据太阳能光热试验数据和光电理论计算结果,完成了该示范工程的技术经济性分析和投资回收期分析,为该技术的推广应用提供了技术参考。结果表明,本研究建设的太阳能热电联供系统示范工程,在供暖季晴天条件下,平均一天可累积获得288MJ(相当于9.8kgce)的热量和30kWh的电量；平均发电总功率为6kW,平均集热效率为23%,光电转换综合效率为15%。在过渡季晴天条件下,平均一天累积总制热量为320MJ(相当于10.9kgce),总发电量为31kWh；平均发电总功率为6.2kW,平均集热效率为28%,光电转换综合效率为15%。经过技术经济性分析,该示范工程总固定成本为11.82万元,系统运行费用为2336元/年,结合太阳能光伏发电补贴政策,以及供暖收费标准和热能向标准煤的折算,本工程的年收益为1.28万元,动态投资回收期为11.32年,每年的总节能量为3.45吨标准煤。 【关键词】：太阳能热电联供 PVT组件 工程建设 性能试验 经济性分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU18
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 我国能源利用现状9
• 1.1.2 太阳能在建筑节能中的意义9-10
• 1.1.3 太阳能热电联供技术的研究意义10-11
• 1.2 太阳能光电光热技术国内外研究进展11-15
• 1.2.1 太阳能光电技术研究进展11
• 1.2.2 太阳能光热技术研究进展11-12
• 1.2.3 太阳能热电联供技术研究进展12-15
• 1.3 存在的问题分析15-16
• 1.4 研究内容及研究思路16-19
• 1.4.1 主要研究内容16-17
• 1.4.2 研究思路17-19
• 2 太阳能热电联供示范工程系统规模的确定19-42
• 2.1 实验室用电与供暖负荷的确定19-23
• 2.1.1 实验室建筑概况19-21
• 2.1.2 实验室用电负荷统计21-22
• 2.1.3 实验室冬季供暖负荷计算22-23
• 2.2 太阳能热电联供系统形式研究23-30
• 2.2.1 太阳能光电系统常用形式23-28
• 2.2.2 太阳能热电联供系统的确定28-30
• 2.3 太阳能热电联供示范工程系统设计30-40
• 2.3.1 示范工程热水系统设计31-35
• 2.3.2 示范工程电力系统设计35
• 2.3.3 示范工程监测系统设计35-39
• 2.3.4 PVT热电联产组件阵列的倾角设计39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 3 新型PVT组件开发与性能评价42-51
• 3.1 新型PVT组件结构形式的确定42-45
• 3.2 PVT组件的加工工艺45-49
• 3.2.1 材料准备45-46
• 3.2.2 组件的加工工艺46-49
• 3.3 PVT组件性能检测49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 太阳能热电联供系统示范工程建设51-60
• 4.1 系统关键设备的选择和确定51-54
• 4.2 工程建设、安装及施工54-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5 太阳能热电联供系统性能分析与经济性评价60-88
• 5.1 试验系统误差分析60-67
• 5.1.1 误差分析基本原理60-61
• 5.1.2 试验系统误差分析61-63
• 5.1.3 温度传感器的标定实验与线性拟合63-67
• 5.2 供暖季性能测试与分析67-75
• 5.2.1 室外气象参数和干管供回水温度68-69
• 5.2.2 系统制热量和热效率69-71
• 5.2.3 实验室各房间温湿度71-73
• 5.2.4 系统发电量计算73-75
• 5.3 过渡季性能测试与分析75-80
• 5.4 技术经济性分析与评价80-86
• 5.4.1 技术经济性分析80-85
• 5.4.2 规模化推广应用分析85-86
• 5.5 本章小结86-88
• 结论与展望88-91
• 参考文献91-93
• 附录A 实验室热负荷计算表93-94
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况94-95
• 致谢95-96

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