光伏发电与蒸发冷却复合空调系统的实验研究

【摘要】：在能源问题、环境问题及建筑的空调能耗问题突出的背景下,我国西北地区的一些住宅或办公建筑的降温问题可开发利用可再生能源,光伏发电驱动蒸发冷却空调供冷即是对太阳能、干空气能两种可再生能源的利用。相比传统空调,蒸发冷却空调无压缩机,较节能;利用光伏驱动则更节能,并且光伏发电还可供其它负载使用,一举多得。光伏发电容易受太阳光辐射强度及温度等因素影响,如受夏季高温影响时,发电量并不高,对光伏板降温非常有必要,并对整个系统进行综合效益分析提供参考或指导,故提出本课题。经资源评估,西北地区在一年中6-8月份太阳能和干空气能均最丰富,这提供了先天自然条件。对系统匹配性计算,整理糅杂叙述性公式,以便设备选型计算。提出几种不同的设计方案类型并对光伏系统的工作模式进行分类阐述。通过前期调研,并进行风光互补发电驱动蒸发式冷风扇实验,得出其具有可行性、蓄电池具有稳压作用。并以西安某办公室为案例,建立500W独立式光伏试验台驱动蒸发冷却空调进行系列实验研究,测得系统夏季某日发电量约1.8k W,夏季总发电约170k W.h,可满足230W露点间接蒸发冷却空调要求;空调出风口温度在21-28.1℃,满足室内舒适性要求;二次空气排风温度为29.1-30.7℃,可以再利用;光伏系统直流-交流转换总损耗约20-25%,因此光伏驱动直流式负载更高效。在12:00-14:50时间段有蒸发式冷气机对光伏板降温时,系统发电量可提高约0.1k W.h,光伏系统输出功率较稳定。最后进行初投资及节能减排效益分析,分布式系统比独立式系统具有优先推广优势;并且3-5k W光伏容量系统,约5-7年可回收成本,寿命周期内节能减排效益可观。 【关键词】：光伏发电 蒸发冷却空调 节能 光伏板降温 综合效益分析
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TU83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 主要符号表7-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 课题的国内外研究现状及发展动态12-21
• 1.2.1 太阳能资源的分布及利用形式12-14
• 1.2.2 国内外太阳能电能池发展14-15
• 1.2.3 干空气能资源的分布及利用15-17
• 1.2.4 我国西北省会城市太阳能、干空气能资源富集月份17
• 1.2.5 国内外蒸发冷却空调研究及应用现状17-19
• 1.2.6 课题研究发展动态19-21
• 1.3 课题提出及来源21-22
• 1.3.1 课题提出21
• 1.3.2 课题来源21-22
• 1.4 课题的研究目的、理论意义及实际应用价值22-23
• 1.4.1 课题研究目的22
• 1.4.2 课题的理论意义22-23
• 1.4.3 课题实际应用价值23
• 1.5 课题的主要内容和创新点23-24
• 1.5.1 课题的主要研究内容23-24
• 1.5.2 课题的创新点24
• 1.6 课题的研究方法24-25
• 2 光伏驱动蒸发冷却空调理论分析25-43
• 2.1 光伏发电技术25-35
• 2.1.1 光伏发电原理25-27
• 2.1.2 系统组成及主要设备功能27-29
• 2.1.3 系统分类及光伏发电优缺点29-30
• 2.1.4 光伏发电系统设计30-35
• 2.2 蒸发冷却空调35-39
• 2.2.1 住宅建筑及办公建筑特点35
• 2.2.2 蒸发冷却空调形式35-36
• 2.2.3 蒸发冷却空调性能36-39
• 2.3 光伏驱动蒸发冷却空调39-40
• 2.3.1 光伏驱动蒸发冷却空调系统类型39-40
• 2.3.2 光伏系统工作模式40
• 2.4 小结40-43
• 3 光伏驱动蒸发冷却空调实验研究43-59
• 3.1 前期调研与可行性实验43-46
• 3.1.1 前期调研43-44
• 3.1.2 风光互补发电驱动蒸发式冷风扇可行性实验44-46
• 3.2 试验台搭建46-51
• 3.2.1 选址及搭建46
• 3.2.2 独立式光伏实验台简介46-51
• 3.3 实验研究51-57
• 3.3.1 光伏驱动露点间接蒸发冷却空调实验51
• 3.3.2 实验方案及仪器介绍51-52
• 3.3.3 光伏驱动露点间接蒸发冷空调试验研究52-57
• 3.4 光伏驱动直流式蒸发冷空调简述57-58
• 3.5 小结58-59
• 4 蒸发冷却空调对光伏板的降温研究59-67
• 4.1 光伏板冷却的必要性及冷却形式59-60
• 4.2 实验研究60-66
• 4.2.1 利用露点间接蒸发冷却空调二次风对光伏板降温实验60-61
• 4.2.2 利用蒸发式冷气机对光伏板降温实验61-66
• 4.3 小结66-67
• 5 综合效益分析67-71
• 5.1 方案优化及效益分析67
• 5.2 分布式光伏发电系统67-68
• 5.3 小结68-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 不足之处72
• 6.3 展望72-73
• 参考文献73-79
• 1 攻读硕士学位期间获奖情况79
• 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录79-80
• 3 攻读硕士学位期间参加过的主要学术会议等目录80-81
• 4 攻读硕士学位期间申请的专利目录81-85
• 致谢85-87

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