基于TRNSYS的低倍聚光太阳能电—热联产系统仿真研究

发布时间：2020-06-22 00:45

【摘要】：为提高太阳能综合利用效率,将基于太阳能光热利用和光电转换相结合的太阳能电-热(PVT)联产技术是太阳能利用领域的重点研究方向之一。目前,平板型PVT生产电能的同时,产生的热水温度主要在低温领域(40~60℃),难以达到需求的热水温度(85℃),且在高温领域(70~95℃)时热效率显著下降,转换效率较低。本文在结合平板电热联产(PVT)和槽式集热器(PTC)的优点基础上,提出了一种低倍聚光太阳能电-热联产系统的新方案。该方案主要三部分供应能源:平板型PVT产生电能的同时,将自来水加热到50℃左右并储存在集热水箱中,实现水的预热;集热水箱的水流入到供热水箱,低倍聚光PTC集热器将其加热到85℃左右;供热水箱热水输出温度低于85℃时,辅助加热器进行最后的加热,实现用水温度的稳定性。该系统方案在满足热能需求的同时,又产生电能,平板型PVT和PTC集热器均保持在较高效率下运行,提高了太阳能综合利用效率。本文主要研究内容和结果如下:(1)提出了一种低倍聚光太阳能电-热联产系统的结构组成方案。基于TRNSYS瞬态系统模拟软件,建立了太阳能电热联产复合系统仿真模型。采用气象软件Meteonorm提供的典型气象年数据文件,以电效率、热效率以及太阳能保证率等参数为优化目标,对集热水箱容积和供热水箱容积等关键参数进行优化仿真研究,并对系统进行全年性能分析。研究表明:集热水箱容积或供热水箱容积的增大都会引起太阳能保证率的增大,集热水箱容积应选取范围较大值,供热水箱容积满足最低值的同时考虑PTC集热量,为水箱容积的选取提供了一定的参考。在最优集热水箱容积6m~3、供热水箱容积8m~3的条件下,低倍聚光太阳能电-热联产系统的全年平均PVT电效率、PVT热效率和PTC热效率分别可达12.40%、18.75%和50.97%,太阳能综合利用率为82.13%,全年太阳能保证率为52.21%。(2)针对太阳能资源分布的5类典型城市和大众浴室、学校浴室和生产工厂3种用水负荷,进行系统实用和适应性分析,表明该系统更适应于太阳能资源较为丰富的地区,用水时间相对不集中的负荷,减少辅助能源的消耗量,提高太阳能综合利用效率。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615
【图文】：

图 1-1 我国太阳能资源分布图表 1-1 为我国太阳能资源分布状况表年日照时数（h）年辐射总量（MJ/m2·a）相当燃烧标准煤（kg）代表地区 3200-3300 6700-8440 225-285西藏西部、青海肃北部、宁夏北南部等地3000-3200 5860-6700 200-225河北北部、山西蒙古、宁夏南部部、青海东部、部和新疆南部 2200-3000 5020-5860 170-200山东、河南、河北山西南部、新疆林、辽宁、云南部、甘肃东南部部、福建南部、和安徽北部

（c）薄膜太阳能电池 （d）钙钛矿太阳能电池图 1-1 太阳能电池（a）平板型太阳能集热器 （b）真空管太阳能集热器图 1-2 非聚光太阳能集热器非聚光式太阳能集热器主要包括平板型太阳能集热器和真空管太阳能集热器。其中平板型太阳能集热器应用最为广泛，研究的前景最为光明。平板型太阳能集热器如图 1-2（a），工作原理是太阳辐射穿过透明盖板，被吸热板吸收

【参考文献】

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本文编号：2724912