复合抛物面型太阳能温差发电系统的实验研究

【摘要】：随着全球能源需求的不断增长以及环境的日益恶劣，迫切需要在清洁能源和可再生能源等领域取得突破性进展。太阳能是最理想的可再生能源，具有廉价、资源丰富、清洁和无污染等优点。太阳能温差发电技术作为太阳能利用的重要方向之一，也越来越受到人们的重视。太阳能温差发电在利用太阳能等低品位热源上具有显著优势，且温差发电具有无运动部件、无噪音、无污染物排放、使用寿命长、小型化、成本低等优点。 本文以温差发电的基本理论为基础，采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法，设计并搭建平板型复合抛物面聚光集热太阳能温差发电系统，对该系统的电输出性能进行了相关研究。主要研究工作包括以下几个方面： 1、以温差发电基本理论为基础，建立温差发电系统的理论模型，研究影响温差发电性能的主要因素及计算公式，为太阳能温差发电的结构设计和系统优化提供理论支持。 2、设计搭建了单组件温差发电器性能测试平台，实验结果表明，随着温差发电组件冷热端温差的增大，开路电压和输出功率也随之增大。当加热片加热功率较大时，冷端散热方式的影响开始明显。加热功率70W时，与自然对流相比，采用强制风冷、22℃水冷以及冰水混合物冷却时，其开路电压分别提高12.5%、27%、43.41%，输出功率分别提高24.72%、46.79%、85.47%。 3、研究多组件温差发电器在不同串并联连接方式下的输出特性，实验结果显示，多组件温差发电器输出性能较为复杂，不是单组件的简单叠加。当组件数量一定时，并联数量的增加可以提高回路中的电流，降低开路电压和内阻。 4、通过TracePro光学软件模拟不同聚光比及其截短时复合抛物面聚光集热器的光学性能，由模拟结果可知，6倍聚光时接收面上光照强度分布极不均匀，2.9倍聚光及其截短后光照强度分布较均匀，截短2/3后降低显著。2倍聚光的聚光器与2.9倍聚光器情况类似。上述9种情况，从性价比考虑，2.9倍聚光且截短1/3是性价比最高的选择。 5、本平板型复合抛物面聚光集热器可将空晒温度从环境温度升高到93℃，集热板表面覆盖一层聚碳酸酯透明隔热板和玻璃盖板的效果较好。同样条件下，36片组件串联时温差发电装置的开路电压最大可达35V，两组18片串联再并联时开路电压最大为27V。 【关键词】：太阳能温差发电 复合抛物面聚光集热器 TracePro模拟 性能优化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM913
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 主要符号说明8-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 课题研究的背景和意义13-15
• 1.2 温差发电技术概述15-22
• 1.2.1 温差发电技术的发展历史15-16
• 1.2.2 温差发电技术的应用16-21
• 1.2.2.1 航空航天与军事领域17-18
• 1.2.2.2 低品位热源利用领域18-19
• 1.2.2.3 化石燃料热源和自然热热源等利用领域19-21
• 1.2.3 温差发电技术的国内外研究进展及现状21-22
• 1.3 太阳能温差发电技术概述及研究进展22-25
• 1.4 对研究进展及现状的分析评价25-26
• 1.5 本课题来源和主要研究内容26-27
• 1.5.1 本课题来源26
• 1.5.2 主要研究内容26-27
• 1.5.3 创新之处和主要特色27
• 1.6 本章小结27-28
• 第二章 太阳能温差发电的基本理论及模型分析28-42
• 2.1 温差发电的基本效应28-31
• 2.1.1 塞贝克效应28-29
• 2.1.2 帕尔贴效应29-30
• 2.1.3 汤姆逊效应30
• 2.1.4 傅里叶效应30-31
• 2.1.5 焦耳效应31
• 2.1.6 热电效应的相互关系31
• 2.2 温差发电器的结构及基本原理31-33
• 2.3 太阳能温差发电装置的模型分析33-41
• 2.3.1 热电材料的优值系数33-35
• 2.3.2 温差发电模型的主要性能参数35-38
• 2.3.3 温差发电传热特性分析38-39
• 2.3.4 温差发电器的优化设计39-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 温差发电器性能研究42-51
• 3.1 引言42
• 3.2 实验平台搭建与实验方法42-46
• 3.2.1 实验原理42-43
• 3.2.2 实验装置的搭建43-45
• 3.2.3 实验方法45-46
• 3.3 温差发电器性能实验分析46-48
• 3.3.1 输出功率随负载电阻的变化46-47
• 3.3.2 开路电压随温差电变化47
• 3.3.3 输出功率随温差的变化47
• 3.3.4 热电转换效率随温差的变化47-48
• 3.4 冷端散热方式的实验研究48-50
• 3.4.1 不同散热方式对开路电压的影响48-49
• 3.4.2 不同散热方式对输出功率的影响49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 多组件温差发电器的输出特性研究51-59
• 4.1 引言51
• 4.2 多组件实验平台搭建51-52
• 4.3 各组件传热特性研究52-53
• 4.4 多组件不同串并联方式对温差发电器输出特性的影响53-57
• 4.4.1 串并联方式对两组件发电器输出特性的影响53-54
• 4.4.2 串并联方式对三组件发电器输出特性的影响54-56
• 4.4.3 串并联方式对四组件发电器输出特性的影响56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 复合抛物面太阳能聚光器的模拟优化59-72
• 5.1 太阳能集热器简介59-62
• 5.2 平板型复合抛物面聚光器的设计62-63
• 5.3 复合抛物面聚光器的模拟优化63-70
• 5.3.1 模拟方案63-64
• 5.3.2 模拟结果及分析64-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 CPC 太阳能温差发电装置的设计及其实验研究72-84
• 6.1 引言72
• 6.2 复合抛物面型太阳能温差发电装置的设计及其实验72-76
• 6.2.1 平板型复合抛物面聚光器的设计72-73
• 6.2.2 太阳能平板吸收器及散热板的设计73-75
• 6.2.3 太阳能温差发电实验平台的搭建及实验过程75-76
• 6.3 实验结果与讨论76-82
• 6.3.1 平板型 CPC 集热器的性能测试76-78
• 6.3.2 开路电压、输出功率与时间的变化关系78
• 6.3.3 太阳能温差发电装置的性能测试78-82
• 6.3.3.1 输出功率随负载电阻的变化78-79
• 6.3.3.2 输出性能随导热油流量的变化79-80
• 6.3.3.3 输出性能随冷却水流量的变化80-81
• 6.3.3.4 输出性能随集热板保温情况的变化81-82
• 6.3.3.5 输出性能随温差发电组件连接方式的变化82
• 6.4 本章小结82-84
• 结论和展望84-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

半导体温差发电器性能的优化分析    陈金灿，严子浚

太阳能驱动温差发电技术    宋祺鹏;尹忠东;单任仲;薛金会;

半导体温差发电器的工作性能优化    屈健,李茂德,乐伟,林泉

温差发电器中热电材料物性的影响分析    贾阳;任德鹏;

温差发电器热电材料的研究进展    武桂玲;郁济敏;

我国能源利用及能源战略的思考    徐国想;许兴友;邓先和;王智金;

温差发电器工作特性的数值研究    任德鹏;贾阳;

21世纪前期我国能源战略的若干问题    李文彦

温差发电技术及其在节能领域的应用    郑艺华;马永志;

太阳热直接发电技术的进展    倪秋芽

利用车辆尾气余热的红外隐身方法研究    刚现东

低品位热源半导体小温差发电器性能研究    钱卫强

太阳能热电—光电复合发电系统的发电功率与效率模型    张宁

废热半导体温差发电技术的研究与开发    褚泽

集热式太阳能温差发电装置的研究    赵媛媛

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

户用PV系统设计    牟志平;

太阳能地板辐射采暖系统的应用研究    贺立三;刘振波;高林朝;高艳军;

太阳热水装置(六)    刘鉴民;喜文华;魏一康;张兰英;

云南省昆明市高校太阳能热水系统的研究    韩雷涛;谢建;苏庆益;

中国经济系统多样性和可持续发展    徐中民,陈东景,程国栋

热压法制备Bi_2Te_3基热电材料的组织与性能    卢波辉,赵新兵,倪华良,吉晓华

掺杂Cu的AgSbTe四元合金电学性能    付红;应鹏展;颜艳明;张晓军;高榆岚;

耦合半导体制冷系统性能特性的优化分析    王宏杰,陈金灿

接触效应对小型半导体温差发电器性能的影响    李茂德;屈健;李玉东;李伟江;

纳米材料技术研制微型温差电池    王为;郭鹤桐;

太阳能空气集热器传热性能实验研究    魏琪;赵俊;

有机朗肯循环回收中低温工业余热的系统研究    李艳;顾春伟;李锡明;徐志明;叶钟;

太阳能环保游船    王璐;籁斌贤;王宗耀;王建明;

Ca_3Co_2O_6的柠檬酸盐溶胶-凝胶合成、表征及电学性能    邢学玲;刘小满;许德华;闵新民;

温差发电在燃气热水器上的应用研究    吴红霞;赵建云;漆小玲;区煜广;刘力千;朱冬生;

终端能量梯级效能研究与发电照明技术应用    祝传福;

太阳能在牧草干燥中的应用研究    宋莎莎;黄净洁;李粤;

我国能源及新能源利用现状及发展趋势    朱国才;

太阳能制冷技术的应用及发展趋势    杨坚;栗志;李芷昕;

过渡金属氧化物型热电材料的制备与性能研究    许洁

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

中国能源消费与经济增长关系的实证研究    张琳

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟    赵研

甘肃能源产业发展研究    张涛

碟式斯特林太阳热发电系统太阳模拟器的设计与实验研究    杜景龙

基于朗肯循环的发动机废热回收理论与试验研究    冯黎明

SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究    穆振英

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

河南太阳能热水器与住宅一体化设计研究    刘磊

SnO_2基陶瓷半导体热电材料的研究及制备    曹恒淇

太阳能果蔬脱水车间性能试验及苹果脱水工艺优化研究    高兴海

太阳能供暖系统的模拟研究    安丽

居住建筑室内设计中的建筑节能策略研究    丁翠

一种新型的太阳能光伏发电控制系统的研究    刘凤龙

低温纳米热电材料的制备和性能研究    疏敏

平板太阳能集热器抗冻方法研究    李芷昕

第二相引入对方钴矿热电性能的影响    黄立峰

半导体制冷器的进展    宣向春,王维扬

接触效应对小型半导体温差发电器性能的影响    李茂德;屈健;李玉东;李伟江;

半导体温差发电器性能的优化分析    陈金灿，严子浚

Si掺杂B_4C半导体的热电性能    蔡克峰,南策文,李世元

汽车发动机排气废热的温差发电    董桂田

新型贮能元件超级电容器    桂长清

开关电源技术的发展    赵军

热电功能材料及其在发电和制冷方面的应用前景    张同俊,彭江英,杨君友,李华芳

梯度结构热电材料的研究动态    鲍思前;杨君友;彭江英;陈跃华;朱文;樊希安;

我国绿色电源结构建设对策    杨俊保,余静

MA-SPS制备CoSb_3和RE_xCo_4Sb_（12）的热电性能及其机理研究    刘科高

冷热源微小型热电电源的研究    宋瑞银

太阳能集热器辅助提高日光温室地温的应用研究    王奉钦

太阳能半导体制冷/制热系统的实验研究    金刚善

半导体制冷及温差发电器件的计算机辅助设计    苏景芳

热电制冷器的数值模拟和实验研究    丁飞

热电式微电源设计及性能研究    钱剑锋

低温差下半导体温差发电器设计与性能研究    屈健

太阳能光伏发电系统的研究    孔娟

低品位热源半导体小温差发电器性能研究    钱卫强

太阳能热电—光电复合发电系统的发电功率与效率模型    张宁

自启动太阳能温差发电系统    李登;陈涛;万勇平;黄彦;

浅析太阳能温差发电技术及应用    祖俐;吴琼;

太阳能温差发电系统热电性能的分析    王长宏;林涛;林明标;钟达亮;

    

    

    

    

    

    

    

集热式太阳能温差发电装置的研究    颜军;曾葆青;赵媛媛;

集热式太阳能温差发电装置的研究    赵媛媛

太阳能温差发电及传热特性研究    黄银盛

复合抛物面型太阳能温差发电系统的实验研究    毛玮

太阳能温差发电的研究    颜军

平板型CPC太阳能温差发电装置的实验研究    吴红霞

金属表面微纳结构提高太阳能温差发电功率的研究    宋琳