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聚光太阳能温差发电装置性能分析与试验

发布时间:2019-06-20 00:28
【摘要】:为提高太阳能温差发电装置的热电转换效率,该文设计聚光太阳能温差发电装置,利用槽式抛物面反射聚光镜进行聚光,经集热体转换为热能后提高温差发电器(thermoelectric generator,TEG)热端温度,冷端采用扁平热管作为传热元件,利用水冷散热,增大TEG冷热端温差,提高装置输出功率及热电转换效率。对装置建立能量转换平衡方程,通过数值计算分析不同太阳辐射强度对热损失、光热转换效率及热电转换效率的影响。为解决多个热电模块串联在一起,无法使每个模块都工作在最大功率输出状态,从而导致整体输出功率降低的问题,采用集中-分布混合式最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT),试验结果表明,经过MPPT后装置能很快达到最大功率输出点,且输出功率稳定,运行30 min输出功率增加3.2 W。搭建了装置的性能测试平台,对基于槽式抛物面反射聚光与扁平热管水冷散热的聚光太阳能温差发电装置进行试验研究,结果表明,随着冷却水流量的增加装置输出功率得到提高,当冷却水流量达到8 L/min后,输出功率趋于平缓;随着温差的增大装置的最佳匹配负载逐渐增加。装置的全天性能试验表明,试验期间装置最大输出功率为30.1 W,平均输出功率27.8 W,试验期间发出电量222.4 W·h,热电转换效率最大为5.4%,装置最大效率4.1%,该装置在远程传感器供电和微功耗供电等领域具有广阔的应用前景。
[Abstract]:In order to improve the thermoelectric conversion efficiency of solar thermoelectric power generation device, the focusing solar thermoelectric power generation device is designed in this paper. The trough paraboloid reflection concentrator is used to concentrate the light, and the hot end temperature of thermoelectric generator (thermoelectric generator,TEG) is increased after the collector is converted into heat energy. The flat heat pipe is used as the heat transfer element at the cold end. The water cooling heat dissipation is used to increase the temperature difference at the cold and hot end of TEG, and the output power and thermoelectric conversion efficiency of the device are improved. The energy conversion equilibrium equation is established for the device, and the effects of different solar radiation intensities on heat loss, photothermal conversion efficiency and thermoelectric conversion efficiency are analyzed by numerical calculation. In order to solve the problem that multiple thermoelectric modules are connected in series, each module can not work in the maximum power output state, which leads to the reduction of the overall output power. The centralized distributed hybrid maximum power tracking (maximum power point tracking,MPPT is adopted. The experimental results show that the device can reach the maximum power output point quickly after MPPT, and the output power is stable, and the output power is increased by 3.2W at 30 min. The performance test platform of the device is set up, and the concentrated solar thermoelectric power generation device based on slot paraboloid reflection focusing and flat heat pipe water cooling is studied. The results show that the output power of the device increases with the increase of cooling water flow rate, and the output power tends to flatten when the cooling water flow reaches 8 L/min, and the optimal matching load of the device increases gradually with the increase of temperature difference. The all-day performance test of the device shows that the maximum output power of the device is 30.1W, the average output power is 27.8W, the electric quantity emitted during the test is 222.4 W 路h, the maximum thermoelectric conversion efficiency is 5.4%, and the maximum efficiency of the device is 4.1%. The device has a broad application prospect in the fields of remote sensor power supply and micro-power supply.
【作者单位】: 东北农业大学电气与信息学院;佳木斯大学机械工程学院;
【基金】:教育部春晖计划(Z2012074) 东北农业大学研究生科技创新项目(yjscx14001)
【分类号】:TM913

【参考文献】

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【二级参考文献】

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本文编号:2502760

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