太阳能光热发电装置及发电量预测方法
发布时间：2022-01-15 00:31
太阳光热温差发电技术是目前绿色新型能源开发利用的新方向,它主要利用热电转换技术将太阳辐射中的热能转换为电能,从而为小型用电设备提供电力能源。本文通过将菲涅尔透镜与温差发电技术相结合的方法,设计了一种免跟踪的太阳光热温差发电装置。该装置以菲涅尔透镜为聚光装置,通过吸波材料将太阳辐射转化为热能,并为温差发电片的热端提供热能,通过散热装置降低温差发电片冷端的温度,在温差发电片的冷热两端形成温差,从而实现高效的热电转换。首先,通过搭建实验测试平台测试单个温差发电片的发电性能,包括对1-V特性和P-V特性进行了分析,确定影响太阳能温差发电片发电性能的各个因素,找到在实际使用中提高发电效率和输出功率的有效措施和方法。通过实验探究多个温差发电片在串并连接方式下的输出特性,以此确定温差发电模块。其次,为提高太阳能温差发电装置的热电转换效率,借助Tracepro光学仿真软件设计了温差发电片的布置方式,并对发电片布置曲面以及菲涅尔透镜与温差发电片之间的距离进行优化设计,使得经菲涅尔透镜聚焦后太阳辐射光斑会落在涂有太阳光吸热涂料的温差发电片受热面,从而提高太阳光热利用率。最后,利用PSO-BP神经网络方法实...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１温差发电系统的连接阵列??
国内研宄人员对于温差发电方面的研宄进展较为滞后，目前主要的的改进以及热电器件的研制方面。如宋瑞银等对温差发电器件进行仿真分析后负载电阻对半导体发电性能的影响［４５１。我国张清杰教授与日本学者新野正电技术与光伏发电技术结合起来，发明制造了世界上第一台光电复合发电实示。国内专利公告号ＣＮ１０５５２９９５５Ａ［４７］公开了一种菲涅尔聚光温差发电装置，聚光镜的聚光方式有效的提高聚光能流，将吸热涂料涂刷在半导体温差发电热端吸热太阳辐射能的能力，利用太阳聚光装置以及太阳光吸热涂料可以提热端温度，该装置结构简单、成本低、便于安装，适用于小功率电器。??差发电技术的应用研宄领域中较为重要的发展方向就是温差发电装置的可穿由特殊材料制作的柔性热电发电装置可以利用人体表面的温度作为发电的热出了用室温发电的柔性薄膜ＢｅＴｉ温差电堆［３７】。而使用人体散发的热能作为研宂人员的关注焦点，通过将温差电堆制作到皮带上或者衣服上，为穿戴式器械以及微型电子元件，进行供电ｔ３８］。也有一些学者将振动发电技术应用到此提高发电量［３９］。??
同的材料通过导线连接成一个闭合回路，当左右两端有温度差时，回路中的指南针会有偏转现象??发生，根据安培定则可知在该回路中有电流产生，即存在电动势［４９］，这就是塞贝克电动势。??如图２－１所示，在由两种不同材料ｘ与Ｙ构成的回路中，当左右两端的温度不同时，即当材??料的左边和右边同时处于不同的固定环境温度ｒａ和７；（７；＞?７；），回路中产生塞贝克电压，定??义为Ａ＆，其表达式为。??ＡＫｄ＝ａ？，（Ｔａ－Ｔｂ）?＝?ａｎＡＴ?（２－１）??式中表示ｊ点的温度（Ｋ）；?表示ｂ点的温度（Ｋ）＿；?ｏｒ表示塞贝克系数（Ｖ／Ｋ｝。??Ｔａ??ｃ?ｄ??—＂？—??图２－１塞贝克效应示意图［４９］??当ａ点和ｂ点之间的温度差ＡＴ?＝?７；－７；很小时，为常数，即与Ａ７１之间呈线性关??系，则称为这两种热电材料ｘ，ｙ的相对塞贝克系数［５°］：??ａ?＝?ｌｉｍ?（２－２）??＾?ＡＴ＾０＾ｔ?ｄＴ??常用热电材料的塞贝克系数见表２－１。通常来说，的数值比较小，它的单位由塞贝克效应??的定义式中得出为：ＺｉＦ／欠，同时有正负之分，所以既有绝对值大小，也有符号的正负，??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于温差发电供能的无源无线测温系统的设计[J]. 陈前,张国钢,刘竞存,耿英三,王建华. 电测与仪表. 2017(17)
[2]基于PMMA的菲涅尔透镜聚光性能的模拟分析[J]. 张燕军,赵中里,吴大鸣,张惠茹. 塑料. 2016(05)
[3]环境不利因素对大功率LED灯翅片散热性能影响研究[J]. 郭开元,刘红军,林坤,管菁. 装备制造技术. 2016(07)
[4]线性菲涅尔集热器镜场设计理论与光学分析[J]. 宋景慧,马继帅,代彦军. 可再生能源. 2016(01)
[5]TJ-WRF逐时地面太阳辐射的预报订正[J]. 黄鹤,王佳,刘爱霞,刘寿东,冯帅. 高原气象. 2015(05)
[6]浅析当前我国新能源发展现状及面临的挑战[J]. 刘钰. 中国电力教育. 2014(24)
[7]清洁新能源的开发与发展[J]. 高丽娜. 能源与节能. 2013(10)
[8]平板集热太阳热电器件建模及结构优化[J]. 刘磊,张锁良,马亚坤,吴国浩,郑树凯,王永青. 物理学报. 2013(03)
[9]宁夏本地化WRF辐射预报订正及光伏发电功率预测方法初探[J]. 孙银川,白永清,左河疆. 中国沙漠. 2012(06)
[10]固定式光伏最佳水平倾角及朝向的模拟分析——以宁夏银川地区为例[J]. 魏子东,霍小平,贺生云,尹宁. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2012(05)
硕士论文
[1]基于神经网络的光伏发电功率预测研究[D]. 李松威.沈阳工程学院 2017
[2]免跟踪菲涅尔式太阳能集热系统的设计与研究[D]. 张燕军.北京化工大学 2016
[3]半导体制冷器散热特性及封装湿热性能的研究[D]. 徐加俊.武汉工程大学 2016
[4]氧化铜选择性吸收涂层的制备及在微尺度通道太阳能集热器上的应用[D]. 张青.华南理工大学 2015
[5]小型温差发电系统研究与实现[D]. 李勇.北京理工大学 2015
[6]高倍聚光菲涅尔透镜设计及光学性能研究[D]. 白红艳.云南师范大学 2014
[7]菲涅尔透镜聚光性能研究[D]. 陈志明.中国计量学院 2013
[8]光伏并网发电系统短期发电功率预测研究[D]. 张佳伟.南京信息工程大学 2013
[9]基于温差发电的工业无线测温系统设计[D]. 陈岗.中南大学 2013
[10]高匀光性菲涅尔聚光光学系统的设计[D]. 张丽.中国计量学院 2013
本文编号：3589526
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１温差发电系统的连接阵列??
国内研宄人员对于温差发电方面的研宄进展较为滞后，目前主要的的改进以及热电器件的研制方面。如宋瑞银等对温差发电器件进行仿真分析后负载电阻对半导体发电性能的影响［４５１。我国张清杰教授与日本学者新野正电技术与光伏发电技术结合起来，发明制造了世界上第一台光电复合发电实示。国内专利公告号ＣＮ１０５５２９９５５Ａ［４７］公开了一种菲涅尔聚光温差发电装置，聚光镜的聚光方式有效的提高聚光能流，将吸热涂料涂刷在半导体温差发电热端吸热太阳辐射能的能力，利用太阳聚光装置以及太阳光吸热涂料可以提热端温度，该装置结构简单、成本低、便于安装，适用于小功率电器。??差发电技术的应用研宄领域中较为重要的发展方向就是温差发电装置的可穿由特殊材料制作的柔性热电发电装置可以利用人体表面的温度作为发电的热出了用室温发电的柔性薄膜ＢｅＴｉ温差电堆［３７】。而使用人体散发的热能作为研宂人员的关注焦点，通过将温差电堆制作到皮带上或者衣服上，为穿戴式器械以及微型电子元件，进行供电ｔ３８］。也有一些学者将振动发电技术应用到此提高发电量［３９］。??
同的材料通过导线连接成一个闭合回路，当左右两端有温度差时，回路中的指南针会有偏转现象??发生，根据安培定则可知在该回路中有电流产生，即存在电动势［４９］，这就是塞贝克电动势。??如图２－１所示，在由两种不同材料ｘ与Ｙ构成的回路中，当左右两端的温度不同时，即当材??料的左边和右边同时处于不同的固定环境温度ｒａ和７；（７；＞?７；），回路中产生塞贝克电压，定??义为Ａ＆，其表达式为。??ＡＫｄ＝ａ？，（Ｔａ－Ｔｂ）?＝?ａｎＡＴ?（２－１）??式中表示ｊ点的温度（Ｋ）；?表示ｂ点的温度（Ｋ）＿；?ｏｒ表示塞贝克系数（Ｖ／Ｋ｝。??Ｔａ??ｃ?ｄ??—＂？—??图２－１塞贝克效应示意图［４９］??当ａ点和ｂ点之间的温度差ＡＴ?＝?７；－７；很小时，为常数，即与Ａ７１之间呈线性关??系，则称为这两种热电材料ｘ，ｙ的相对塞贝克系数［５°］：??ａ?＝?ｌｉｍ?（２－２）??＾?ＡＴ＾０＾ｔ?ｄＴ??常用热电材料的塞贝克系数见表２－１。通常来说，的数值比较小，它的单位由塞贝克效应??的定义式中得出为：ＺｉＦ／欠，同时有正负之分，所以既有绝对值大小，也有符号的正负，??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于温差发电供能的无源无线测温系统的设计[J]. 陈前,张国钢,刘竞存,耿英三,王建华. 电测与仪表. 2017(17)
[2]基于PMMA的菲涅尔透镜聚光性能的模拟分析[J]. 张燕军,赵中里,吴大鸣,张惠茹. 塑料. 2016(05)
[3]环境不利因素对大功率LED灯翅片散热性能影响研究[J]. 郭开元,刘红军,林坤,管菁. 装备制造技术. 2016(07)
[4]线性菲涅尔集热器镜场设计理论与光学分析[J]. 宋景慧,马继帅,代彦军. 可再生能源. 2016(01)
[5]TJ-WRF逐时地面太阳辐射的预报订正[J]. 黄鹤,王佳,刘爱霞,刘寿东,冯帅. 高原气象. 2015(05)
[6]浅析当前我国新能源发展现状及面临的挑战[J]. 刘钰. 中国电力教育. 2014(24)
[7]清洁新能源的开发与发展[J]. 高丽娜. 能源与节能. 2013(10)
[8]平板集热太阳热电器件建模及结构优化[J]. 刘磊,张锁良,马亚坤,吴国浩,郑树凯,王永青. 物理学报. 2013(03)
[9]宁夏本地化WRF辐射预报订正及光伏发电功率预测方法初探[J]. 孙银川,白永清,左河疆. 中国沙漠. 2012(06)
[10]固定式光伏最佳水平倾角及朝向的模拟分析——以宁夏银川地区为例[J]. 魏子东,霍小平,贺生云,尹宁. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2012(05)
硕士论文
[1]基于神经网络的光伏发电功率预测研究[D]. 李松威.沈阳工程学院 2017
[2]免跟踪菲涅尔式太阳能集热系统的设计与研究[D]. 张燕军.北京化工大学 2016
[3]半导体制冷器散热特性及封装湿热性能的研究[D]. 徐加俊.武汉工程大学 2016
[4]氧化铜选择性吸收涂层的制备及在微尺度通道太阳能集热器上的应用[D]. 张青.华南理工大学 2015
[5]小型温差发电系统研究与实现[D]. 李勇.北京理工大学 2015
[6]高倍聚光菲涅尔透镜设计及光学性能研究[D]. 白红艳.云南师范大学 2014
[7]菲涅尔透镜聚光性能研究[D]. 陈志明.中国计量学院 2013
[8]光伏并网发电系统短期发电功率预测研究[D]. 张佳伟.南京信息工程大学 2013
[9]基于温差发电的工业无线测温系统设计[D]. 陈岗.中南大学 2013
[10]高匀光性菲涅尔聚光光学系统的设计[D]. 张丽.中国计量学院 2013
本文编号：3589526
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