光伏面板积尘特性及高效除尘方法研究

【摘要】：随着经济全球化的深入发展,能源消费在加速增长,不可再生能源的资源竞争日益激烈,人们逐渐重视光伏等清洁能源的发展。目前对于提高光伏发电效率的研究主要集中在对安装方式优化、系统性能优化和对新型光电转化材料研发等方面。而太阳能面板积灰问题对于系统效率的影响并未得到充分的重视。光伏面板积尘直接降低其接收到的太阳辐射量,从而降低其输出功率,限制光伏面板正常效能的发挥。论文以杭州市区分布式光伏系统为研究对象,实验测试了积尘情况下的光伏面板输出功率衰减规律,证明了光伏面板定期除尘的必要性,分析了除尘机理、设计了除尘原理机构,并进行了仿真分析和实验验证。主要研究内容如下:1、分析了城市环境中灰尘降落到光伏面板表面形成积尘的原理。2、选择了杭州市内20kWp屋顶光伏电站进行实验研究。研究了安装于屋顶的光伏面板随时间推移在积尘的影响下输出功率特性。将面板在不同光照下的输出功率统一转换到在单位光照下的输出功率进行对比,建立面板积尘时间与其输出效率的拟合函数。综合清洁机器人技术指标、光伏面板发电效率和经济效益平衡等因素,得出最佳的清洁间隔时间n=6天。3、研究了面板表面积尘的物理特性,理论分析了通过颗粒作用力方程来求解颗粒离散相的运动轨迹,以及通过运动轨迹方程求解颗粒速度的方法。4、设计了面板除尘的吸尘结构。重点对吸取口段、弯管段部件进行仿真,用Lagrangian离散相方法在ANSYS软件中计算,得出灰尘颗粒在吸取口中和弯管段中的流速分布、压力分布、不同尘粒大小的灰尘轨迹线,确定吸尘口处的压力最优值。5、设计了光伏面板除尘实验装置进行实验研究,测出了吸尘装置各位置的风速值,验证了理论分析的正确性。 【关键词】：积尘特性 光伏面板 功率输出 气固两相流 除尘方法
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.0 项目来源11
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 光伏面板积尘特性的研究现状12-16
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 灰尘颗粒运动学研究现状16-17
• 1.4 积尘影响光伏面板输出效率的现状评述17-19
• 1.5 本文的主要研究内容及研究目标19-21
• 1.5.1 研究目标19
• 1.5.2 研究内容19-20
• 1.5.3 研究方法20
• 1.5.4 技术路线20-21
• 1.6 本章小结21-23
• 第2章 光伏面板积尘特性研究23-33
• 2.1 光伏面板发电理论23-31
• 2.1.1 光伏面板发电原理23-24
• 2.1.2 光伏面板的U-I特性24-27
• 2.1.3 影响光伏面板发电量的因素27-31
• 2.2 积尘的成因研究31-32
• 2.2.1 灰尘的来源及分类31
• 2.2.2 降尘的机理分析31-32
• 2.2.3 积尘的形成分析32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 积尘对城市屋顶光伏发电特性的影响实验研究33-57
• 3.1 实验地点选择33
• 3.2 实验目的和内容33
• 3.2.1 研究目的33
• 3.2.2 实验内容33
• 3.3 实验方法和方案设计33-43
• 3.3.1 实验方法选择33-38
• 3.3.2 Labview图形程序的编写38-40
• 3.3.3 实验器材选择40
• 3.3.4 测试过程中的影响因素40
• 3.3.5 测试时间及数据记录40-43
• 3.4 实验数据处理及结果分析43-53
• 3.4.1 数据处理43-44
• 3.4.2 功率输出模型44-45
• 3.4.3 光伏面板的输出功率衰减率45-51
• 3.4.4 积尘对光伏面板影响预测模型51-53
• 3.5 面板清洁机器人最佳清洁时间的设计53-55
• 3.6 本章小结55-57
• 第4章 屋顶光伏面板积灰参数及模型的建立57-65
• 4.1 屋顶光伏面板积灰参数的定义57-58
• 4.2 尘粒特性58-59
• 4.2.1 灰尘颗粒密度的概念58
• 4.2.2 灰尘粒径大小的表示58-59
• 4.3 积尘的启动过程59-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 气固两相流模拟研究65-92
• 5.1 两相流数学模型66-67
• 5.2 模拟的具体方案67-71
• 5.2.1 对离散相边界条件的选取68
• 5.2.2 吸.流量、压力的计算68-69
• 5.2.3 灰尘粒径的选取69
• 5.2.4 灰尘吸取.的设计69-70
• 5.2.5 吸尘.结构的优化设计70-71
• 5.3 计算分析71-79
• 5.4 吸取.的结构优化和校验79-84
• 5.5 进气管模型的仿真84-87
• 5.6 清洁平台实验87-91
• 5.6.1 实验目的87-88
• 5.6.2 实验装置88-89
• 5.6.3 实验步骤89-90
• 5.6.4 测试结果及分析90-91
• 5.7 本章小结91-92
• 第6章 总结与展望92-94
• 6.1 主要工作总结92
• 6.2 展望92-94
• 参考文献94-97
• 致谢97-98
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果98

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