基于CPC的复合平面聚光器的设计及其性能研究
发布时间：2022-10-19 10:45
随着化石能源的日益枯竭,太阳能的利用备受瞩目,尤其是光伏发电技术。但由于光伏发电成本远高于常规发电成本,其推广应用受到极大的制约。聚光光伏系统被认为是降低光伏发电成本的有效途程之一,其中,复合抛物面聚光器（Compound Parabolic Concentrator,CPC）因结构简单、不需要跟踪而受到极大的关注。但考虑到CPC吸收体上光照的不均匀性,抛物面的加工难度较大,本研究提出了将CPC反射面改成多个平面,形成复合平面聚光器的设想,探索作为CPC替代聚光器的复合平面聚光器的优化设计及所能达到的光学性能。本文首先依据等接收半角的设计原则,从理论上找出复合平面聚光器（CPC-A）各平面镜的共同接收半角与平面数量和CPC结构参数的关系,然后,利用光线模拟分析不同的平面镜数量（N）所构成的CPC-A的光学效率与投影入射角的关系,结合太阳几何学与水平面月总辐射,对比分析了CPC-A和CPC光学性能。研究表明:随着复合平面聚光器反射面平面数量N的增加,其光学效率越接近于CPC。在两倾角调节运行模式下,N=5时的CPC-A的年采光量可达到CPC的99%以上;N=2时CPC-A的年采光量达到C...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
术语及符号说明
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 我国能源使用情况
1.3 太阳能的利用
1.3.1 太阳能的光热利用
1.3.2 太阳能光伏发电
1.3.3 太阳能光伏光热综合利用
1.4 太阳能聚光与CPC研究发展
1.4.1 抛物面槽式聚光器
1.4.2 V型槽聚光器
1.4.3 碟式聚光器
1.4.4 塔式聚光器
1.4.5 菲涅尔透镜聚光
1.4.6 复合抛物面聚光器
1.5 研究内容及目的
1.6 论文的创新点
第2章 复合抛物面聚光器
2.1 CPC聚光原理
2.2 二次反射模型的CPC光学效率
2.3 CPC日采光量的计算
2.4 理论计算与Tracepro模拟分析的对比
2.5 本章小结
第3章 复合平面聚光器的优化设计及光学性能
3.1 基于等效接收半角原理的复合平面的设计方法
3.2 复合平面聚光器的光学效率
3.2.1 复合平面聚光器物理模型的建立
3.2.2 反射率对聚光器光学效率的影响
3.3 CPC-A与CPC光学性能对比
3.3.1 CPC-A与CPC光学效率对比
3.3.2 CPC-A与CPC的年采光量对比
3.4 基于年采光量最大的设计原则所设计的CPC-A
3.5 CPC-A与CPC光强分布对比
3.6 本章小结
第4章 基于CPC-A和CPC聚光光伏系统对比实验研究
4.1 实验仪器的选择
4.1.1 平板型太阳能电池组件
4.1.2 聚光系统
4.1.3 测量电路
4.2 实验
4.2.1 固定负载下的CPC和CPC-A聚光光伏系统的光伏输出对比
4.2.2 CPC和复合平面聚光系统东西向放置时电池特性的对比分析
4.3 本章小结
第5章 论文结论与展望
5.1 论文结论
5.2 存在的问题与展望
5.2.1 存在的问题
5.2.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]塔式、槽式太阳能光热发电技术方案分析[J]. 郭丽萍. 机械工程师. 2013(07)
[2]双V型槽式低倍聚光光伏系统实验研究[J]. 王金平,孙利国,徐寅,张耀明. 东南大学学报(自然科学版). 2012(04)
[3]三维CPC太阳能聚集特性的数值模拟[J]. 戴贵龙,夏新林,李德富. 太阳能学报. 2011(09)
[4]复合抛物面聚光器（CPC）截短对其性能的影响[J]. 马鸣,郑宏飞,李家春. 太阳能. 2011(07)
[5]CPC聚光型太阳能PV/T系统性能实验[J]. 崔文智,廖全,王科. 工程热物理学报. 2010(11)
[6]基于TracePro软件的复合抛物面聚光器光学性能分析[J]. 孙健. 能源技术. 2010(04)
[7]关于复合抛物面聚光器设计参数的研究[J]. 汪飞,隋成华,叶必卿. 光学仪器. 2010(03)
[8]抛物面聚光太阳能PV/T系统的热电性能分析[J]. 孙健,施明恒. 太阳能学报. 2009(11)
[9]CPC空隙设计及光能损失[J]. 吴茂刚,唐润生,程艳斌,王志刚. 农业工程学报. 2009(01)
[10]增加复合抛物面聚光器（CPC）最大聚光角的几种方法及结果比较[J]. 郑宏飞,陶涛,何开岩,陈子乾. 工程热物理学报. 2008(09)
博士论文
[1]中国温室气体排放权交易制度的构建与完善[D]. 肖红蓉.武汉大学 2010
[2]经济发展与生态环境的协调发展研究[D]. 蔡平.新疆大学 2004
硕士论文
[1]我国太阳能的空间分布及地区开发利用综合潜力评价[D]. 沈义.兰州大学 2014
[2]菲涅尔透镜及复合抛物面聚光器的设计与研究[D]. 姜磊.吉林大学 2011
本文编号：3693218
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
术语及符号说明
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 我国能源使用情况
1.3 太阳能的利用
1.3.1 太阳能的光热利用
1.3.2 太阳能光伏发电
1.3.3 太阳能光伏光热综合利用
1.4 太阳能聚光与CPC研究发展
1.4.1 抛物面槽式聚光器
1.4.2 V型槽聚光器
1.4.3 碟式聚光器
1.4.4 塔式聚光器
1.4.5 菲涅尔透镜聚光
1.4.6 复合抛物面聚光器
1.5 研究内容及目的
1.6 论文的创新点
第2章 复合抛物面聚光器
2.1 CPC聚光原理
2.2 二次反射模型的CPC光学效率
2.3 CPC日采光量的计算
2.4 理论计算与Tracepro模拟分析的对比
2.5 本章小结
第3章 复合平面聚光器的优化设计及光学性能
3.1 基于等效接收半角原理的复合平面的设计方法
3.2 复合平面聚光器的光学效率
3.2.1 复合平面聚光器物理模型的建立
3.2.2 反射率对聚光器光学效率的影响
3.3 CPC-A与CPC光学性能对比
3.3.1 CPC-A与CPC光学效率对比
3.3.2 CPC-A与CPC的年采光量对比
3.4 基于年采光量最大的设计原则所设计的CPC-A
3.5 CPC-A与CPC光强分布对比
3.6 本章小结
第4章 基于CPC-A和CPC聚光光伏系统对比实验研究
4.1 实验仪器的选择
4.1.1 平板型太阳能电池组件
4.1.2 聚光系统
4.1.3 测量电路
4.2 实验
4.2.1 固定负载下的CPC和CPC-A聚光光伏系统的光伏输出对比
4.2.2 CPC和复合平面聚光系统东西向放置时电池特性的对比分析
4.3 本章小结
第5章 论文结论与展望
5.1 论文结论
5.2 存在的问题与展望
5.2.1 存在的问题
5.2.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]塔式、槽式太阳能光热发电技术方案分析[J]. 郭丽萍. 机械工程师. 2013(07)
[2]双V型槽式低倍聚光光伏系统实验研究[J]. 王金平,孙利国,徐寅,张耀明. 东南大学学报(自然科学版). 2012(04)
[3]三维CPC太阳能聚集特性的数值模拟[J]. 戴贵龙,夏新林,李德富. 太阳能学报. 2011(09)
[4]复合抛物面聚光器（CPC）截短对其性能的影响[J]. 马鸣,郑宏飞,李家春. 太阳能. 2011(07)
[5]CPC聚光型太阳能PV/T系统性能实验[J]. 崔文智,廖全,王科. 工程热物理学报. 2010(11)
[6]基于TracePro软件的复合抛物面聚光器光学性能分析[J]. 孙健. 能源技术. 2010(04)
[7]关于复合抛物面聚光器设计参数的研究[J]. 汪飞,隋成华,叶必卿. 光学仪器. 2010(03)
[8]抛物面聚光太阳能PV/T系统的热电性能分析[J]. 孙健,施明恒. 太阳能学报. 2009(11)
[9]CPC空隙设计及光能损失[J]. 吴茂刚,唐润生,程艳斌,王志刚. 农业工程学报. 2009(01)
[10]增加复合抛物面聚光器（CPC）最大聚光角的几种方法及结果比较[J]. 郑宏飞,陶涛,何开岩,陈子乾. 工程热物理学报. 2008(09)
博士论文
[1]中国温室气体排放权交易制度的构建与完善[D]. 肖红蓉.武汉大学 2010
[2]经济发展与生态环境的协调发展研究[D]. 蔡平.新疆大学 2004
硕士论文
[1]我国太阳能的空间分布及地区开发利用综合潜力评价[D]. 沈义.兰州大学 2014
[2]菲涅尔透镜及复合抛物面聚光器的设计与研究[D]. 姜磊.吉林大学 2011
本文编号：3693218
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3693218.html
