太阳能光伏光热综合利用系统建模及应用研究

【摘要】：太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,光伏电池是最直接、最重要的光电利用形式,但是光伏电池的转换效率受到各方面因素的影响,一方面受自身材料的限制(单晶硅、多晶硅、薄膜晶体的转换效率各不相同),另一方面,还会受到各种外部条件,如光照强度和电池温度等因素的影响,这些因素在很大程度上影响着光伏系统的发电效率。本文以复合抛物面(CPC)型太阳能光伏光热综合利用(PV/T)系统为研究对象,首先对硅电池的光伏特性进行建模分析,得出了大约在开路电压的80%处,电池板的功率会达到最大值,而外界条件的变化会引起最大功率的变化,光照强度越强,电池板的工作温度在允许的范围内越低,电池板的最大功率值越大。再根据光伏电池的特性模型确定最大功率点的跟踪策略,从而达到提高光电效率效果。太阳光通过CPC聚光器进行聚光,得到强度为数千瓦每平方米的光照,然而电池板的温度会随之上升,从而降低了光电效率。本文采用PV/T集热器,在集热器下部流道有冷水通过,通过热交换会带走电池板的一部分热量,从而达到降低电池板温度的效果。通过对PV/T集热器换热部分的机理建模分别得到在光照强度、下层水的初始温度和下层水的流量在阶跃扰动下电池板温度的传递函数,再利用粒子群优化算法对所得到的传递函数的参数进行智能优化,得到更为精准的传递函数。根据电池板温度的传递函数确定电池板温度控制系统中控制器的参数,从而使电池板为电效率达到最高,同时得到热水再作他用。 【关键词】：PV/T 光伏电池模型 最大功率点跟踪控制 电池板温度模型 粒子群优化算法 电池板温度控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 选题背景及意义9-11
• 1.2 太阳能光伏光热综合利用研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 聚光型PV/T系统概述11
• 1.2.2 研究现状11-13
• 1.2.3 发展趋势13
• 1.3 本文研究的主要内容及结构安排13-15
• 1.3.1 论文主要研究内容13-14
• 1.3.2 论文结构安排14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 CPC型光伏光热综合利用系统分析16-24
• 2.1 CPC型光伏光热综合利用系统概述16-17
• 2.2 CPC聚光系统17-19
• 2.2.1 聚光装置分类17
• 2.2.2 CPC聚光器聚光原理分析17-19
• 2.3 光电系统19-20
• 2.3.1 光伏电池介绍19-20
• 2.3.2 光电系统组成20
• 2.4 光热系统20-23
• 2.4.1 PV/T集热器分类20-22
• 2.4.2 光热系统组成22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 光电系统模型分析与应用研究24-39
• 3.1 光伏电池工作原理24-25
• 3.2 光伏电池等效电路分析25-28
• 3.3 光伏电池数学模型仿真28-31
• 3.4 光伏电池模型的应用研究31-38
• 3.4.1 最大功率点跟踪概述31-36
• 3.4.2 最大功率点跟踪仿真36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 光热系统模型分析与应用研究39-51
• 4.1 光热系统机理模型分析39-41
• 4.2 粒子群算法优化模型参数41-46
• 4.2.1 粒子群优化算法41-42
• 4.2.2 基于粒子群优化算法的智能辨识42
• 4.2.3 辨识结果42-46
• 4.3 光热系统模型应用研究46-50
• 4.3.1 PID参数的工程整定方法47-49
• 4.3.2 PID参数整定49
• 4.3.3 温度控制系统仿真49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 总结与展望51-53
• 5.1 结论51
• 5.2 展望51-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-58
• 致谢58

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