菲涅尔高倍聚光光伏光热系统研究

发布时间：2020-10-01 20:13

　　太阳能储量大、分布广、绿色清洁,具有很大的利用空间,在能源危机及环境问题受到世界广泛关注的时候,太阳能的优势得以体现。光伏发电技术如今已经不断成熟完善,但是普通晶硅电池制造过程高耗能高污染并且发电效率较低。聚光光伏技术可以大大降低光伏电池的使用量,多结聚光光伏电池的光电转换效率较普通晶硅电池也大幅度提高,随着电池制造技术的完善高倍聚光光伏发电系统成本不断降低。介绍了菲涅尔高倍聚光光伏系统的基本原理及其系统组成,针对高倍聚光必需的双轴跟踪系统及常用跟踪方式进行了综述和讨论。光伏系统为达到更好的输出性能需要实时对其最大功率点进行跟踪,罗列了几种目前最常用的最大功率点跟踪方法,分析其运用在菲涅尔高倍聚光光伏系统中的情况并进行讨论,得出不同MPPT策略的优缺点。通过总结和分析得出:对于高倍聚光光伏系统跟踪方式,光敏跟踪与视日轨迹跟踪相结合的方法能够更好的保证系统运行中准确、稳定的跟踪太阳光,保证系统的安全运行;高倍聚光光伏系统的最大功率点跟踪采用导纳增量法虽然成本略高,但该方法稳定、精确,更适合高倍聚光光伏系统。对于高倍聚光光伏系统的研究主要集中在能流的均匀性及散热系统的设计等方面,聚光光伏电池具有较好的耐高温、耐辐射性能,在背板翅片自然散热的情况下高倍聚光光伏模组仍能保持较高的光电转换效率。为了更大限度的利用太阳能,采用光伏光热一体化系统不仅可以降低电池温度提高发电效率,而且可以将收集到的热能加以利用。对菲涅尔高倍聚光光伏模组进行了一系列实验,分别对不同辐照度、不同电池芯片温度及不同跟踪偏离角度下模组输出性能进行了测试。在另外两个条件相近的条件下测试单一变量对于模组输出特性的影响,实验测得在固定聚光比下随着直接辐照度的上升模组电效率提高;随着电池芯片温度的升高,模组开路电压降低,输出效率降低;跟踪偏离角度对于模组性能输出影响很大,在偏离角度1度时模组功率相对下降50%以上。考虑北方冬季低温水冷模块容易冻结的问题,提出强制空冷散热的HCPV/T系统。试制空冷模块,将其安装在聚光光伏模组上进行实验。通过实验结果对冷却模块进行改进,改进之后的散热效果仍然不够理想。将冷却模块以1:1比例进行建模,并在ANSYS中进行流场的模拟计算,由计算结果分析得出最佳的进口风速,通过内部流场对比分析得出空冷模块的优化模型,对优化模型再进行计算得出最佳的空冷模块结构。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM615;TK513
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国新能源资源概况
        1.1.2 我国太阳能资源概况
        1.1.3 太阳能利用技术
        1.1.4 太阳能聚光技术
    1.2 研究现状
        1.2.1 光伏光热一体化研究现状
        1.2.2 高倍聚光太阳能电池研究现状
    1.3 研究意义及主要工作
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 主要工作
第二章菲涅尔聚光光伏系统介绍及MPPT策略分析
    2.1 菲涅尔聚光光伏系统
        2.1.1 高倍聚光太阳能电池
        2.1.2 菲涅尔聚光光伏模组
        2.1.3 太阳跟踪系统
    2.2 聚光光伏跟踪方式
        2.2.1 光电跟踪
        2.2.2 视日轨迹跟踪
        2.2.3 混合跟踪策略
    2.3 菲涅尔高倍聚光光伏MPPT策略讨论
        2.3.1 恒定电压控制法（CVT）
        2.3.2 扰动观测法(Perturb㤘Observe Algorithms)
        2.3.3 导纳增量法
    2.4 本章小结
第三章菲涅尔高倍聚光光伏模组户外实验研究
    3.1 实验设备
    3.2 辐照对菲涅尔聚光光伏模组输出特性影响实验
    3.3 温度对菲涅尔聚光光伏输出特性影响实验
        3.3.1 实验目的
        3.3.2 实验原理
        3.3.3 实验方法及数据处理
    3.4 跟踪偏离对菲涅尔聚光光伏性能影响实验
        3.4.1 实验目的及方法
        3.4.2 太阳运动规律及方位角计算
        3.4.3 跟踪偏离对模组输出功率的影响
    3.5 本章小结
第四章空冷CPV/T模组实验及仿真优化
    4.1 菲涅尔聚光光伏冷却模块的试制
    4.2 空气强制对流冷却菲涅尔聚光光伏系统实验
    4.3 菲涅尔聚光光伏空冷模块仿真优化
        4.3.1 空冷模块建模
        4.3.2 网格划分
        4.3.3 流场计算
        4.3.4 结果分析
        4.3.5 结构优化分析
    4.4 本章小结
结论
    1 结论
    2 展望
参考文献
致谢
在读期间取得的科研成果

【参考文献】