太阳能光伏—温差混合发电系统的研究

发布时间：2017-08-24 16:29

  本文关键词：太阳能光伏—温差混合发电系统的研究

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【摘要】：在能源危机和环境污染问题的大背景和太阳能光伏背板“变黄”开裂的小背景下,提出太阳能光伏-温差(Photovoltaic-Thermoelectric,PV-TE)混合发电系统,既解决了太阳能电池板因温度过高导致“变黄”开裂的问题,延长了PV电池寿命,又能利用太阳能电池的废热能进行发电,提高了对太阳能的利用率。同时,南昌市溪霞水库水电站为满足周边用户用电需求和提高其供电可靠性,拟将建设一个兆瓦级的水-光-蓄微电网联合发电系统,其中将建造2兆瓦级太阳能PV-TE混合发电系统,所以对太阳能PV-TE混合发电系统的研究具有重要的实际意义和理论参考价值。首先,本文对PV-TE混合系统的两个重要组成模块:太阳能光伏电池(photovoltaic cells,PV)和温差发电器(thermoelectric generators,TEG),分别根据其数学模型在仿真平台Matlab/Simulink搭建的仿真模型,分析其各自的输出特性,为混合系统的研究做准备。其次,相对于传统的自然冷却和循环蓄水冷却方式,本文应用因根据水库发电,提出的PV-TE混合系统的冷却系统采用水库非循环水对温差发电器冷端降温,提高了系统的发电效率。接着,根据太阳能PV-TE混合系统的能量关系搭建了混合系统的仿真模型,在设定环境下对混合系统进行仿真及分析,并与传统PV系统进行对比研究。实验仿真结果表明:冷却系统的水流量,光伏电池板的热传系数和温差发电器的优值系数是混合系统的三个重要影响因子。且与传统的光伏发电系统相比,PV-TE混合系统的输出功率和发电效率都得到了提高。同时,以250Wp的发电系统发电量为例,太阳能PV-TE混合系统进行了与传统的PV系统对比性的投资经济分析。通过各方面的成本分析本系统预计可在10年后实现盈利,同时混合系统还具有很好的环境效益。最后,研究了太阳能PV-TE混合系统的DC/DC并网问题,提出了双输入Boost升压变换器,并利用仿真验证了该变换电路的可行性。
【关键词】：太阳能光伏-温差混合发电系统 太阳能光伏电池 温差发电器 水冷却系统 经济性分析 双输入Boost升压变换器
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题来源8-11
• 1.1.1 溪霞水库简介8-9
• 1.1.2 溪霞水库供电现状及问题9-10
• 1.1.3 解决办法10-11
• 1.2 课题研究的意义11-12
• 1.3 国内外研究发展状况12-16
• 1.3.1 水库光伏发电国内外发展状况12-13
• 1.3.2 太阳能PV-TE混合发电国内外研究发展状况13-16
• 1.4 本文主要研究内容及章节安排16-17
• 第2章 太阳能光伏电池的研究17-28
• 2.1 太阳能光伏电池概述17-19
• 2.1.1 光伏电池的分类17-18
• 2.1.2 光伏电池的结构及功能18
• 2.1.3 光伏电池的工作原理18-19
• 2.2 太阳能光伏电池的数学模型19-22
• 2.3 太阳能光伏电池仿真模型的建立22-23
• 2.4 太阳能光伏电池特性仿真及分析23-26
• 2.5 光伏电池在实际应用中存在的主要问题26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 温差发电模块的研究28-39
• 3.1 温差发电基本介绍28
• 3.2 温差发电基本工作原理28-29
• 3.3 温差电模块基本性能参数29-31
• 3.4 温差电模块数学模型的建立31-33
• 3.5 温差发电模块的输出特性仿真及分析33-38
• 3.5.1 TEG仿真模型33-35
• 3.5.2 TEG特性仿真分析35-36
• 3.5.3 TEG输出特性分析36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 太阳能PV-TE混合发电系统的研究39-55
• 4.1 PV-TE混合发电系统的介绍39-41
• 4.1.1 混合系统的结构及原理39-40
• 4.1.2 混合系统的冷却系统40-41
• 4.2 混合发电系统数学模型的建立41-44
• 4.3 PV-TE混合发电系统仿真及分析44-52
• 4.3.1 混合系统的仿真参数设置及模型44-47
• 4.3.2 混合系统的特性仿真及分析47-50
• 4.3.3 PV-TE混合发电系统与传统PV系统对比分析50-52
• 4.4 混合发电系统的投资经济性分析52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 太阳能PV-TE混合发电系统的并网研究55-64
• 5.1 DC/DC变换器的介绍及选择55-56
• 5.2 传统升压斩波电路(Boost电路)的工作原理56-57
• 5.3 双输入Boost变换器57-60
• 5.3.1 双输入Boost变换器的工作原理57-60
• 5.3.2 双输入Boost变换器的计算60
• 5.4 双输入Boost变换器仿真及分析60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第6章 工作总结及展望64-66
• 6.1 本文的主要结论64-65
• 6.2 尚需解决的问题65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71

【参考文献】

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本文编号：732364