地区大气环境状况及其对太阳能高效利用的影响研究

【摘要】：大气环境与人类的生存和发展息息相关,太阳能作为近些年逐步发展起来的可替代常规的化石能源的产业开始受到了普遍的关注。太阳能的利用由于受到了大气环境当中的广泛存在的颗粒物的影响,使得太阳能利用效率的下降,所以对于大气环境以及大气环境中颗粒物对太阳能利用的影响研究具有重要意义。 本文首先针对呼和浩特地区的地理位置所处的西北地区的沙尘天气的概况进行认识,同时针对了呼和浩特一些地区的监测站的颗粒物的浓度监测数据进行了采集,同时建模计算大气环境中污染物并对扩散因素的影响分析。在风能、太阳能利用技术省部共建实验室内主要完成对光电板以及光热实验台架上自然积灰的收集统计,进行针对光伏/光热组件的有无沙尘覆盖的对比测试影响实验。 本文通过对内蒙古呼和浩特等地区大气环境监测站的颗粒物浓度的监测数据的采集以及建模计算确定了细颗粒物PM2.5为呼和浩特地区的大气环境中所存在的主要颗粒物,风、大气稳定度以及城市建筑物为颗粒物扩散的主要影响因素。 文中针对实验室内裸露于自然环境当中的光电板进行沉降积灰收集计算,并确定了光电板每平方米的布灰量为1.64～2g/m2,通过粒度分析得到了在自然积灰条件下在光电板上降尘的灰尘粒度分布范围在20-30nm之间,其中以25nm左右分布的最多。并同时确定了在阴天无风的天气所收集到的灰尘要比有风的天气晴朗的条件下所收集的灰尘的量要高,上午时段比下午时段收集的灰尘多。 文章通过对有无积灰布撒的光电板对比实验确定在天气晴好的辐照强度高的中午时段,经过计算取2g自然条件下所收集到的沉积于光电板表面的灰尘均匀布撒于需要测试的光电板表面,气象因子为总辐照强度880～900w/m2,环境温度在3℃～4℃,风速在0～1m/s的范围内,光电板的输出功率下降6%～7%。 在本文中针对了光热对比实验确定在冬季天气晴朗,基本气象条件为直射辐照强度为500-600W/m2,风速的变化在0.5～1.5m/s,环境温度变化范围为4～5℃,自然积灰18天的光热组件与洁净的光热组件的热效率测试情况为：工况流量为10L/h时,自然积灰组件同洁净组件的热效率相差量为5%左右,工况流量为20L/h时,自然积灰组件的热效率同洁净组件的热效率相差15%左右,工况流量为40L/h时,自然积灰组件的热效率同洁净组件的热效率相差为20%左右。 【关键词】：大气环境 颗粒物沉降 光电利用影响 光热利用影响
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X51;TK519
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 大气环境空气质量的研究现状9-11
• 1.2.2 大气环境中沙尘对太阳能利用影响的研究现状11
• 1.2.3 大气环境中颗粒物监测的研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 第二章 大气环境以及其对太阳能高效利用影响的基础理论14-36
• 2.1 大气环境中颗粒物存在的理论基础14-22
• 2.1.1 大气环境中的沙尘颗粒物综合概述14-19
• 2.1.2 自然大气环境沙尘天气的传播路径19
• 2.1.3 有关沙尘以及沙尘天气的相关总结19-20
• 2.1.4 城区及市郊污染源中的颗粒物存在的基础理论20-22
• 2.2 大气环境对太阳能利用的影响的理论基础22-25
• 2.2.1 太阳辐射在大气层当中的衰减22
• 2.2.2 大气的光学质量22-23
• 2.2.3 太阳辐射通过大气介质衰减的Bouguer-Lambert定律23-24
• 2.2.4 大气的透明度24-25
• 2.3 大气环境中的颗粒物的基础理论25-28
• 2.3.1 颗粒的粒径分布26
• 2.3.2 大气环境当中颗粒物捕集的基础理论26-28
• 2.4 有关大气环境中颗粒物监测的基础理论28-36
• 2.4.1 空气中的颗粒污染物28-29
• 2.4.2 大气环境的污染源29-30
• 2.4.3 空气中污染物分布的时空特点30-31
• 2.4.4 颗粒物的测定31-36
• 第三章 呼和浩特地区空气颗粒物的监测、预测以及影响因素分析36-46
• 3.1 颗粒物监测数据的采集37-39
• 3.2 建模及计算39-43
• 3.2.1 建模39-41
• 3.2.2 数据计算41-42
• 3.2.3 结果分析42-43
• 3.3 城市大气中颗粒物扩散的主要影响因素43-46
• 3.3.1 风的影响43-44
• 3.3.2 大气稳定度的影响44
• 3.3.3 城市建筑物的影响44-46
• 第四章 自然积灰对光热及光伏组件输出性能的影响46-52
• 4.1 光电板表面积灰的收集以及单位面积积灰量分布的统计46-48
• 4.2 光电板积累的灰尘粒度的分析48-50
• 4.2.1 积灰粒度的测试原理48
• 4.2.2 实验的设备以及系统48-49
• 4.2.3 实验结果以及分析49-50
• 4.3 光电板表面自然降尘的收集分析50-52
• 第五章 地区大气环境对太阳能高效利用的影响52-61
• 5.1 表面积灰对光电板性能的影响52-54
• 5.1.1 实验的原理及设备要求52-53
• 5.1.2 实验的气象条件53-54
• 5.1.3 实验的结论54
• 5.2 有积灰覆盖的光热组件热效率的下降实验54-61
• 5.2.1 实验的原理以及设备要求55-57
• 5.2.2 实验过程中的气象条件57-58
• 5.2.3 光热实验结论58-61
• 第六章 结论与展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 工作的改进与展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 在读期间的科研成果68-69
• 附录69

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