太阳能光伏板热电性能的影响研究

【摘要】：近几年，太阳能光伏发电得到了迅猛的发展，技术可靠，也有成熟的产品，其材料以晶体硅为主，但发电效率在20%以内。 研究发现，光伏板吸收的太阳辐射能中，只有不到20%的能量转化为电能，其余部分以热能形式存在，故光伏板本身温度较高。进一步研究发现，光伏板工作温度越高，其内阻越大，发电效率也相应越低，温度每升高10oC，发电效率约下降0.5%。为了提高光伏板的发电性能，不少学者采取了一些冷却措施，如采用空气或水进行冷却，也有少数学者采用制冷剂对光伏板进行冷却，把光伏板用作热泵系统的蒸发器。但总的来说，以主动式冷却为多，这样的系统需要额外消耗电能来驱动。 针对此，本文重点研究被动式冷却条件下太阳能光伏板的热电性能及影响因素。主要内容包括： 1、在光伏板背面加装散热肋片，研究自然通风条件下，光伏板倾角、太阳辐射强度、环境温度、风速、肋片高度和间距等因素对其发电性能的影响，分析散热肋片对光伏板发电性能的改善与提高情况。 2、在光伏板背面加装热管，顶部安装联箱，形成热管式太阳能光伏热水器。研究太阳辐射强度、联箱入口水温、水循环流量等因素对发电效率和热效率的影响。 课题采用数值模拟与实验测试相结合的方法开展研究，针对以上研究内容，分别建立了数学模型，用Matlab软件进行数值计算，同时搭建了实验台进行测试，用实验数据对模拟结果进行了验证。 结果表明，风速的增加，环境温度的降低等会增强PV板散热的因素会使PV板的发电性能提高；光伏热水器热性能的提高有利于系统发电系能的改善。 【关键词】：太阳能 光伏/光热 被动式冷却 热管 电效率 热效率
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TK515
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 课题研究背景7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 课题研究意义和目的10-12
• 1.3.1 研究方法11
• 1.3.2 研究内容11-12
• 第2章 太阳能光电光热利用技术12-20
• 2.1 太阳能光伏发电技术12-15
• 2.1.1 太阳能光伏发电的工作原理12
• 2.1.2 太阳能光伏发电系统的组成12-13
• 2.1.3 太阳能光伏发电系统的研究趋势13-15
• 2.2 太阳能热利用技术15-16
• 2.3 太阳能光伏光热技术（PV/T）16-20
• 2.3.1 太阳能光伏光热技术简介16-17
• 2.3.2 太阳能光伏光热（PV/T）系统组成17-19
• 2.3.3 太阳能光伏光热系统的局限19-20
• 第3章 自然冷却下 PV 板的性能研究20-53
• 3.1 数值模型20-29
• 3.1.1 无散热肋片的 PV 板20-21
• 3.1.2 带散热肋片的 PV 板21-24
• 3.1.3 模拟结果与分析24-29
• 3.2 实验测试29-52
• 3.2.1 实验系统设计29-32
• 3.2.2 仪器与设备32-36
• 3.2.3 参数测试与计算方法36-39
• 3.2.4 测试结果与分析39-46
• 3.2.5 实验测试与理论模拟的对比分析46-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 热管式太阳能光伏热水器的性能研究53-71
• 4.1 数值模型53-57
• 4.2 实验测试57-70
• 4.2.1 实验系统设计57-59
• 4.2.2 仪器与设备59-63
• 4.2.3 参数测试与计算方法63-65
• 4.2.4 测试结果与分析65-70
• 4.3 本章小结70-71
• 第5章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 不足与展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76

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