光伏面板表面积尘机理研究及清洁喷头的设计

【摘要】：近年来,光伏发电技术发展迅速,在世界能源日益紧张的今天,太阳能光伏发电得到世界各国的大力推广,其在总体能源结构中的比例也在稳步提升。由于光伏组件长期置于室外接受太阳辐射,空气中的灰尘等杂质会大量沉积在光伏面板表面,不仅会影响光伏电池发电效率,还会对光伏组件的寿命产生影响。针对现在光伏组件表面除尘装置除尘效率低、对组件表面有损伤等问题,本文拟对基于脉冲气流的光伏组件表面除尘机理与装置设计进行系统、深入的研究,从而在不损坏光伏面板表面前提下,达到去除粘附颗粒的最佳效果。首先,本文分析了积尘颗粒的来源,从固体的表面能机理上直观地解释了积尘颗粒粘附于光伏面板表面的原因,构建颗粒粘附模型并对固体颗粒的粘附作用力来源和影响规律进行了分析,计算了不同尺寸颗粒物在光伏面板表面的粘附力,建立光伏面板表面固体颗粒粘附力计算模型。其次,通过分析风刀工作原理,建立风刀产生的气体动压强在光伏面板表面的分布计算模型,理论验证了风刀除尘的有效性。使用FLUENT和EDEM软件建立基于风刀的除尘系统仿真模型,对光伏面板表面粘附颗粒物的清除进行了仿真,获得风刀除尘参数对粘附颗粒的去除规律和去除率。再次,设计了基于风刀除尘系统的简化试验方案,搭建了光伏面板表面除尘试验平台,对光伏面板表面进行颗粒污染物清除试验,验证仿真结果的准确性。通过正交试验,对影响光伏面板表面除尘的各个因素进行了研究,通过极差与方差的分析,发现光伏面板倾角对积尘去除的影响最显著。最后,通过对各个类型扩张腔喷头进行仿真分析研究,最终选定三级三角形扩张腔喷头。通过FLUENT的流场分析确定最优尺寸,而后通过CFD-DEM仿真分析粘附于光伏面板的积尘颗粒在三级三角形扩张腔喷头作用下的去除情况,得出积尘颗粒的去除率与喷头输入压强的关系,从理论上证明扩张腔喷头的除尘效果优于风刀的除尘系统。 【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM914.4

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