透射式太阳能CPV/T系统的设计及性能研究
发布时间：2022-11-11 21:07
化石能源紧缺日益成为制约人类社会发展的瓶颈,改变能源结构势在必行。而太阳能是公认的清洁、环保、可持续发展的新能源,因此太阳能的利用已得到了极大关注。本文在总结了现有太阳能透射式CPV/T系统研究成果的基础上,设计并提出了两种透射式太阳能CPV/T系统:实体CPC聚光光伏/热/采光系统和转轮菲涅尔聚光光伏/热系统,对其性能进行了深入的研究。通过聚光器光路分析提出了实体CPC聚光光伏/热/采光系统中抛物线方程的推导方法以及临界入射角的确定方法,利用光学仿真研究了光线入射角以及入射点的不同位置对实体CPC聚光性能的影响,利用试验测试了实体CPC在实际天气下的透过率,结果表明:仿真中在正午太阳光入射角为0°时,直射光的透过率为0;在入射角大于60°时,透过率接近100%。在试验测试当天,正午透过率最低值为32%,最大透过率为60%左右。实体CPC盖板透过率的试验结果与光学仿真结果有较好的一致性。对实体CPC聚光光伏/热/采光系统进行了热特性仿真研究和热特性稳态试验研究,并在稳态试验的基础上,对实际天气条件下透射式CPC聚光PV/T/D系统进行性能测试,测试结果表明:在透过率较低的时段（10:0...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 太阳能光伏、光热利用
1.2.1 光热利用
1.2.2 光伏发电
1.3 国内外聚光光伏/热系统的研究现状及发展趋势
1.3.1 PV/T系统的研究进展
1.3.2 CPV/T系统的研究进展
1.4 本文的主要研究内容
第2章 透射式实体CPC聚光原理
2.1 实体CPC聚光原理
2.1.1 CPC的特征参数计算
2.1.2 临界入射角?0的确定
2.2 实体CPC聚光光学仿真
2.2.1 实体CPC三维建模
2.2.2 单个实体CPC光路追踪
2.2.3 多个实体CPC光路追踪
2.3 实体CPC透过率试验测试
2.3.1 实体CPC盖板制作
2.3.2 试验测试方法
2.3.3 试验结果及讨论
2.4 本章小结
第3章 透射式实体CPC聚光PV/T/D系统性能研究
3.1 透射式实体CPC聚光PV/T/D系统设计
3.2 PV/T/D系统热特性仿真研究
3.2.1 PV/T/D系统外部各表面温度分布
3.2.2 PV/T/D装置中空气温度与速度分布
3.2.3 不同风速下装置中空气得热效率
3.2.4 不同进气孔位置仿真对比
3.2.5 不同进气孔径对装置温度分布的影响
3.3 PV/T/D系统热特性稳态试验研究
3.3.1 试验装置
3.3.2 试验结果与仿真结果对比
3.3.3 不同底板通风孔数的稳态试验
3.3.4 不同加热功率的稳态温度分布试验
3.3.5 不同风速对装置热特性的影响
3.4 实际天气下PV/T/D系统的性能测试
3.4.1 实际天气下的热特性试验
3.4.2 实际天气下光/热/电联供试验
3.5 本章小结
第4章 透射式菲涅尔聚光PV/T系统设计
4.1 透射式菲涅尔聚光器设计方法
4.1.1 外表面为圆形截面
4.1.2 椭圆形截面
4.1.3 抛物线形截面
4.2 透射式菲涅尔聚光器光学仿真
4.2.1 跟踪误差对光斑影响
4.2.2 光线轴向入射角对光斑影响
4.3 基于透射式菲涅尔聚光器的PV/T系统构建与优化
4.3.1 透射式菲涅尔聚光PV/T系统构建
4.3.2 侧翼反射器设计
4.3.3 PV/T接收装置设计及热特性数值分析
4.4 本章小结
第5章 透射式菲涅尔聚光PV/T系统试验研究
5.1 试验系统建立
5.1.1 试验系统原理
5.1.2 单块砷化镓高聚光电池性能测试
5.1.3 试验用砷化镓高聚光电池组性能测试
5.2 PV/T系统性能测试
5.2.1 热/电输出特性测试
5.2.2 结合仿真结果分析热/电输出特性
5.3 本章小节
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]菲涅耳透镜对平行光的成像特性分析[J]. 张兰,严惠民,施柏煊,李彩凤. 光学仪器. 2000(01)
[2]θmax较大时CPC装置的性质研究[J]. 雷桂林. 河南农业大学学报. 2001(01)
[3]浅述太阳能热发电的发展历史和现状[J]. 白瑞明. 中国建设动态(阳光能源). 2007(01)
[4]国际能源竞争与合作[J]. 刘继森. 国际经贸探索. 2006(01)
[5]中国的可再生能源战略[J]. 何祚庥. 特区实践与理论. 2006(04)
[6]太阳能电热联用系统研究进展[J]. 王一平,刘永辉,田玮. 太阳能学报. 2005(05)
[7]太阳能光伏光热一体化系统的实验研究[J]. 季杰,程洪波,何伟,陆剑平,T.T.Chow. 太阳能学报. 2005(02)
[8]PV／T电、热联产系统在理想条件下的性能简化分析[J]. 葛新石,叶宏. 太阳能学报. 2006(01)
[9]一种新型全铝扁盒式PV/T热水系统[J]. 季杰,陆剑平,何伟,周天泰,裴刚. 太阳能学报. 2006(08)
[10]太阳能热发电系列文章（4） 太阳能热发电技术现状与前景[J]. 张文进,孙利国,刘晓晖,徐宁,王军. 太阳能. 2006(04)
博士论文
[1]聚光式太阳能海水淡化系统热物理问题研究[D]. 常泽辉.北京理工大学 2014
[2]高倍聚光光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 陈海飞.中国科学技术大学 2014
[3]关于太阳能电热综合利用中若干关键问题的研究[D]. 谢飞.上海大学 2013
[4]线性菲涅耳反射太阳能聚光器的理论分析与实验研究[D]. 张谦.中国科学技术大学 2013
[5]非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究[D]. 李桂强.中国科学技术大学 2013
[6]新型PV-Trombe墙系统的理论与实验研究[D]. 易桦.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]太阳能聚光PV/T热电联产系统的应用研究[D]. 马瑞.华北电力大学 2014
[2]碟式太阳能聚光系统的聚光与传热特性的研究[D]. 帅鸥.浙江大学 2012
[3]一种太阳模拟器的光学系统设计及辐照特性研究[D]. 钟民.长春理工大学 2011
[4]菲涅尔太阳能聚光器研究[D]. 吴贺利.武汉理工大学 2010
[5]聚光光伏系统的研究[D]. 高益兵.南京航空航天大学 2009
[6]光伏热系统的实验与模拟研究[D]. 段征强.天津大学 2007
[7]太阳能电池及其应用技术研究[D]. 王远.华中科技大学 2006
本文编号：3705749
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 太阳能光伏、光热利用
1.2.1 光热利用
1.2.2 光伏发电
1.3 国内外聚光光伏/热系统的研究现状及发展趋势
1.3.1 PV/T系统的研究进展
1.3.2 CPV/T系统的研究进展
1.4 本文的主要研究内容
第2章 透射式实体CPC聚光原理
2.1 实体CPC聚光原理
2.1.1 CPC的特征参数计算
2.1.2 临界入射角?0的确定
2.2 实体CPC聚光光学仿真
2.2.1 实体CPC三维建模
2.2.2 单个实体CPC光路追踪
2.2.3 多个实体CPC光路追踪
2.3 实体CPC透过率试验测试
2.3.1 实体CPC盖板制作
2.3.2 试验测试方法
2.3.3 试验结果及讨论
2.4 本章小结
第3章 透射式实体CPC聚光PV/T/D系统性能研究
3.1 透射式实体CPC聚光PV/T/D系统设计
3.2 PV/T/D系统热特性仿真研究
3.2.1 PV/T/D系统外部各表面温度分布
3.2.2 PV/T/D装置中空气温度与速度分布
3.2.3 不同风速下装置中空气得热效率
3.2.4 不同进气孔位置仿真对比
3.2.5 不同进气孔径对装置温度分布的影响
3.3 PV/T/D系统热特性稳态试验研究
3.3.1 试验装置
3.3.2 试验结果与仿真结果对比
3.3.3 不同底板通风孔数的稳态试验
3.3.4 不同加热功率的稳态温度分布试验
3.3.5 不同风速对装置热特性的影响
3.4 实际天气下PV/T/D系统的性能测试
3.4.1 实际天气下的热特性试验
3.4.2 实际天气下光/热/电联供试验
3.5 本章小结
第4章 透射式菲涅尔聚光PV/T系统设计
4.1 透射式菲涅尔聚光器设计方法
4.1.1 外表面为圆形截面
4.1.2 椭圆形截面
4.1.3 抛物线形截面
4.2 透射式菲涅尔聚光器光学仿真
4.2.1 跟踪误差对光斑影响
4.2.2 光线轴向入射角对光斑影响
4.3 基于透射式菲涅尔聚光器的PV/T系统构建与优化
4.3.1 透射式菲涅尔聚光PV/T系统构建
4.3.2 侧翼反射器设计
4.3.3 PV/T接收装置设计及热特性数值分析
4.4 本章小结
第5章 透射式菲涅尔聚光PV/T系统试验研究
5.1 试验系统建立
5.1.1 试验系统原理
5.1.2 单块砷化镓高聚光电池性能测试
5.1.3 试验用砷化镓高聚光电池组性能测试
5.2 PV/T系统性能测试
5.2.1 热/电输出特性测试
5.2.2 结合仿真结果分析热/电输出特性
5.3 本章小节
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]菲涅耳透镜对平行光的成像特性分析[J]. 张兰,严惠民,施柏煊,李彩凤. 光学仪器. 2000(01)
[2]θmax较大时CPC装置的性质研究[J]. 雷桂林. 河南农业大学学报. 2001(01)
[3]浅述太阳能热发电的发展历史和现状[J]. 白瑞明. 中国建设动态(阳光能源). 2007(01)
[4]国际能源竞争与合作[J]. 刘继森. 国际经贸探索. 2006(01)
[5]中国的可再生能源战略[J]. 何祚庥. 特区实践与理论. 2006(04)
[6]太阳能电热联用系统研究进展[J]. 王一平,刘永辉,田玮. 太阳能学报. 2005(05)
[7]太阳能光伏光热一体化系统的实验研究[J]. 季杰,程洪波,何伟,陆剑平,T.T.Chow. 太阳能学报. 2005(02)
[8]PV／T电、热联产系统在理想条件下的性能简化分析[J]. 葛新石,叶宏. 太阳能学报. 2006(01)
[9]一种新型全铝扁盒式PV/T热水系统[J]. 季杰,陆剑平,何伟,周天泰,裴刚. 太阳能学报. 2006(08)
[10]太阳能热发电系列文章（4） 太阳能热发电技术现状与前景[J]. 张文进,孙利国,刘晓晖,徐宁,王军. 太阳能. 2006(04)
博士论文
[1]聚光式太阳能海水淡化系统热物理问题研究[D]. 常泽辉.北京理工大学 2014
[2]高倍聚光光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 陈海飞.中国科学技术大学 2014
[3]关于太阳能电热综合利用中若干关键问题的研究[D]. 谢飞.上海大学 2013
[4]线性菲涅耳反射太阳能聚光器的理论分析与实验研究[D]. 张谦.中国科学技术大学 2013
[5]非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究[D]. 李桂强.中国科学技术大学 2013
[6]新型PV-Trombe墙系统的理论与实验研究[D]. 易桦.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]太阳能聚光PV/T热电联产系统的应用研究[D]. 马瑞.华北电力大学 2014
[2]碟式太阳能聚光系统的聚光与传热特性的研究[D]. 帅鸥.浙江大学 2012
[3]一种太阳模拟器的光学系统设计及辐照特性研究[D]. 钟民.长春理工大学 2011
[4]菲涅尔太阳能聚光器研究[D]. 吴贺利.武汉理工大学 2010
[5]聚光光伏系统的研究[D]. 高益兵.南京航空航天大学 2009
[6]光伏热系统的实验与模拟研究[D]. 段征强.天津大学 2007
[7]太阳能电池及其应用技术研究[D]. 王远.华中科技大学 2006
本文编号：3705749
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3705749.html
