温室聚光光伏/温差联合发电系统的设计与性能试验
发布时间：2021-09-16 20:15
为解决温室常规能源供电能耗大及太阳能供电模式利用效率低的问题,该文根据温室特点设计了CPC（compound parabolic concentrator）型聚光光伏/温差联合发电系统,利用CPC型聚光器进行聚光,建立光伏、温差联合发电模式,采用扁平热管作为传热元件,利用水对流给系统冷却。为测试温室聚光光伏/温差联合发电系统性能,对系统的能量转换进行了分析,分析不同光辐射强度、冷却水流量对系统的影响。同时搭建了系统的试验平台,对水冷扁平热管型CPC-PV/TE联合发电系统（compound parabolic concentrator-photovoltaic/thermoelectric hybrid power generation system,CPC-PV/TE）进行试验研究,结果表明,系统联合发电效率大于单独一种发电方式的效率,实现能源的梯级利用。在CPC-PV/TE联合发电系统瞬时性能的试验期间联合效率最大可达到20.06%,发电功率最大值为125.98 W。在全天性能测试期间,CPC-PV/TE联合发电系统全天的发电效率在18.57%以上,CPC-PV/TE联合发电系统发...
【文章来源】：农业工程学报. 2015,31(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同光辐照强度下的效率图
/(J·(kg·K)-1)800温差电池热导率ThermalconductivityofTE/(W·m-1·K-1)1.6热电偶个数TotalnumberofTE127光伏电池发射率EmissivityofPV0.88光伏电池吸收率AbsorptivityofPV0.9光伏电池反射率ReflectivityofPV0.1光伏电池的比热容SpecificheatcapacityofPV/(J·(kg·K)-1)800隔热层厚度Thicknessofwatertankinsulation/mm40隔热层导热系数Thermalconductivityofwatertankinsulation/(W·m-1·K-1)0.032图3不同光辐照强度下的效率图Fig.3Efficienciesundervarioussolarradiationlevels图4为CPC-PV/TE联合发电系统在不同冷却水流量下联合发电效率的变化趋势，随着冷却水流量增加，对应的发电效率增加，但增加趋势越来越平缓。其原因为冷却水流量越大，换热系数越大，相应的提高了发电效率，但超过了一定的冷却水流量使得温差电池冷端温度接近环境温度，发电效率将趋于稳定。综合考虑，本文试验采用5.2L/min的水流量给系统降温。图4不同冷却水流量下CPC-PV/TE联合发电系统的效率图Fig.4EfficienciesofCPC-PV/TEsystemunderdifferentwaterflowrate3性能试验及结果分析3.1试验平台设计为验证CPC-PV/TE联合发电系统的可行性，在东北农业大学搭建了试验平台，在2015年4月7日到4月11日对CPC-PV/TE联合发电系统进行了试验研究，并在2015年4月10日对CPC-PV/TE联合发电系统瞬时性能分析。系统冷却水流量为5.2L/min，入口冷却水温度为277.6K，试验装置单元测试连接示意图如图5所示。其聚光接收面与水平面所成角度根据哈尔滨地区纬度（N45.75°）和常年使用要求,将调节范围设定在40°～50°之间。注：T1～T9为测量温度所用的热电偶；M为测量冷却水流量质量的流量计。Note:T1-T9arethermocouplesusedforme
，发电效率将趋于稳定。综合考虑，本文试验采用5.2L/min的水流量给系统降温。图4不同冷却水流量下CPC-PV/TE联合发电系统的效率图Fig.4EfficienciesofCPC-PV/TEsystemunderdifferentwaterflowrate3性能试验及结果分析3.1试验平台设计为验证CPC-PV/TE联合发电系统的可行性，在东北农业大学搭建了试验平台，在2015年4月7日到4月11日对CPC-PV/TE联合发电系统进行了试验研究，并在2015年4月10日对CPC-PV/TE联合发电系统瞬时性能分析。系统冷却水流量为5.2L/min，入口冷却水温度为277.6K，试验装置单元测试连接示意图如图5所示。其聚光接收面与水平面所成角度根据哈尔滨地区纬度（N45.75°）和常年使用要求,将调节范围设定在40°～50°之间。注：T1～T9为测量温度所用的热电偶；M为测量冷却水流量质量的流量计。Note:T1-T9arethermocouplesusedformeasuringtemperature;Misflowmeterusedformeasuringthewaterflowrate.图5单元测试系统试验装置连接示意图Fig.5Diagramoftestapparatusconnectioninunittestingsystem试验主要是对CPC-PV/TE联合发电系统的热性能和电性能进行测试，分别在光伏电池上表面布置热电偶T2、T3（PT100）来测量TPV，T4热电偶测量Th，为不影响温差电池传热，在热管下表面交错布置T5～T8若干热电偶用来测量Tc(即与温差电池冷端的接触面)及在集热水箱进出口管道内(Twi、Two)布置热电偶T1、T9。通过NI-USB-6211数据采集卡与电脑联机采集温度、光伏电池和温差电池的输出电压(UPV、UL)、电流(IPV、ITEG)数据。同时，试验过程中环境温度、光辐射强度及风速等参数测量后与电脑相连记录数据，测量电路中，外加负载由JR-21变阻箱来实现。连接自来水的管道上安装有转子流量计，用于
【参考文献】：
期刊论文
[1]染料敏化电池-温差热电混合发电系统的性能研究[J]. 廖天军,林比宏,林健,杨智敏. 中国科学:技术科学. 2014(09)
[2]一种新型CPC聚光热电联产系统[J]. 封昌选,张红,许辉,吴菲. 可再生能源. 2014(05)
[3]固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验[J]. 周希正,马春元,张立强,王鹏. 农业工程学报. 2014(01)
[4]光伏-温差热电混合发电模块的性能特性[J]. 廖天军,杨智敏,林比宏. 可再生能源. 2013(07)
[5]基于最大功率点与最小损耗点跟踪的光伏水泵系统效率优化[J]. 孙冠群,孟庆海,王斌锐,蔡慧. 农业工程学报. 2013(11)
[6]太阳能光伏/温差复合发电系统效率分析[J]. 郭常青,闫常峰,李文博,方朝君. 电源技术. 2012(10)
[7]聚光光伏与温差联合发电装置的研究[J]. 赖相霖,肖文波,黄苏华,王庆,刘萌萌,王增辉,徐怀银,吕晨晨,余林锦. 物理实验. 2012(05)
[8]温差发电器的传热特性分析与实验研究[J]. 周泽广,朱冬生,吴红霞,张鸿声. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(11)
[9]太阳能集热器的研制及结构优化[J]. 班婷,朱明,王海. 农业工程学报. 2011(S1)
[10]CPC型聚光光伏光热系统的性能分析[J]. 刘亚雷,张红,许辉,万懿. 可再生能源. 2011(01)
硕士论文
[1]基于温差发电的汽车低度混合动力系统的研究与仿真[D]. 范文.武汉理工大学 2013
本文编号：3397223
【文章来源】：农业工程学报. 2015,31(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同光辐照强度下的效率图
/(J·(kg·K)-1)800温差电池热导率ThermalconductivityofTE/(W·m-1·K-1)1.6热电偶个数TotalnumberofTE127光伏电池发射率EmissivityofPV0.88光伏电池吸收率AbsorptivityofPV0.9光伏电池反射率ReflectivityofPV0.1光伏电池的比热容SpecificheatcapacityofPV/(J·(kg·K)-1)800隔热层厚度Thicknessofwatertankinsulation/mm40隔热层导热系数Thermalconductivityofwatertankinsulation/(W·m-1·K-1)0.032图3不同光辐照强度下的效率图Fig.3Efficienciesundervarioussolarradiationlevels图4为CPC-PV/TE联合发电系统在不同冷却水流量下联合发电效率的变化趋势，随着冷却水流量增加，对应的发电效率增加，但增加趋势越来越平缓。其原因为冷却水流量越大，换热系数越大，相应的提高了发电效率，但超过了一定的冷却水流量使得温差电池冷端温度接近环境温度，发电效率将趋于稳定。综合考虑，本文试验采用5.2L/min的水流量给系统降温。图4不同冷却水流量下CPC-PV/TE联合发电系统的效率图Fig.4EfficienciesofCPC-PV/TEsystemunderdifferentwaterflowrate3性能试验及结果分析3.1试验平台设计为验证CPC-PV/TE联合发电系统的可行性，在东北农业大学搭建了试验平台，在2015年4月7日到4月11日对CPC-PV/TE联合发电系统进行了试验研究，并在2015年4月10日对CPC-PV/TE联合发电系统瞬时性能分析。系统冷却水流量为5.2L/min，入口冷却水温度为277.6K，试验装置单元测试连接示意图如图5所示。其聚光接收面与水平面所成角度根据哈尔滨地区纬度（N45.75°）和常年使用要求,将调节范围设定在40°～50°之间。注：T1～T9为测量温度所用的热电偶；M为测量冷却水流量质量的流量计。Note:T1-T9arethermocouplesusedforme
，发电效率将趋于稳定。综合考虑，本文试验采用5.2L/min的水流量给系统降温。图4不同冷却水流量下CPC-PV/TE联合发电系统的效率图Fig.4EfficienciesofCPC-PV/TEsystemunderdifferentwaterflowrate3性能试验及结果分析3.1试验平台设计为验证CPC-PV/TE联合发电系统的可行性，在东北农业大学搭建了试验平台，在2015年4月7日到4月11日对CPC-PV/TE联合发电系统进行了试验研究，并在2015年4月10日对CPC-PV/TE联合发电系统瞬时性能分析。系统冷却水流量为5.2L/min，入口冷却水温度为277.6K，试验装置单元测试连接示意图如图5所示。其聚光接收面与水平面所成角度根据哈尔滨地区纬度（N45.75°）和常年使用要求,将调节范围设定在40°～50°之间。注：T1～T9为测量温度所用的热电偶；M为测量冷却水流量质量的流量计。Note:T1-T9arethermocouplesusedformeasuringtemperature;Misflowmeterusedformeasuringthewaterflowrate.图5单元测试系统试验装置连接示意图Fig.5Diagramoftestapparatusconnectioninunittestingsystem试验主要是对CPC-PV/TE联合发电系统的热性能和电性能进行测试，分别在光伏电池上表面布置热电偶T2、T3（PT100）来测量TPV，T4热电偶测量Th，为不影响温差电池传热，在热管下表面交错布置T5～T8若干热电偶用来测量Tc(即与温差电池冷端的接触面)及在集热水箱进出口管道内(Twi、Two)布置热电偶T1、T9。通过NI-USB-6211数据采集卡与电脑联机采集温度、光伏电池和温差电池的输出电压(UPV、UL)、电流(IPV、ITEG)数据。同时，试验过程中环境温度、光辐射强度及风速等参数测量后与电脑相连记录数据，测量电路中，外加负载由JR-21变阻箱来实现。连接自来水的管道上安装有转子流量计，用于
【参考文献】：
期刊论文
[1]染料敏化电池-温差热电混合发电系统的性能研究[J]. 廖天军,林比宏,林健,杨智敏. 中国科学:技术科学. 2014(09)
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[4]光伏-温差热电混合发电模块的性能特性[J]. 廖天军,杨智敏,林比宏. 可再生能源. 2013(07)
[5]基于最大功率点与最小损耗点跟踪的光伏水泵系统效率优化[J]. 孙冠群,孟庆海,王斌锐,蔡慧. 农业工程学报. 2013(11)
[6]太阳能光伏/温差复合发电系统效率分析[J]. 郭常青,闫常峰,李文博,方朝君. 电源技术. 2012(10)
[7]聚光光伏与温差联合发电装置的研究[J]. 赖相霖,肖文波,黄苏华,王庆,刘萌萌,王增辉,徐怀银,吕晨晨,余林锦. 物理实验. 2012(05)
[8]温差发电器的传热特性分析与实验研究[J]. 周泽广,朱冬生,吴红霞,张鸿声. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(11)
[9]太阳能集热器的研制及结构优化[J]. 班婷,朱明,王海. 农业工程学报. 2011(S1)
[10]CPC型聚光光伏光热系统的性能分析[J]. 刘亚雷,张红,许辉,万懿. 可再生能源. 2011(01)
硕士论文
[1]基于温差发电的汽车低度混合动力系统的研究与仿真[D]. 范文.武汉理工大学 2013
本文编号：3397223
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