太阳能热光伏系统机理与实验研究
发布时间：2023-09-14 02:50
随着能源的日益紧缺,世界各国致力于寻求新型发电装置。太阳能作为一种洁净能源,既是一次能源,又是可再生能源,有着矿物质能源不可比拟的优越性。太阳能热光伏发电(Solar Thermophotovoltaic, STPV)是目前对太阳光热综合利用的又一种途径。STPV系统具有高功率密度、高转换效率、无运动部件、易于维护等优点,具有广阔的应用前景。本文的目的是研究太阳能热光伏系统的运行机理,优化设计各组成部件,并开展全面的实验研究。具体研究内容主要包括以下几个方面： (1)太阳能热光伏系统机理研究 针对STPV系统建立了完整的理论分析模型,采用蒙特卡洛法研究了碟式反射聚光器的会聚性能,分析了太阳光不平行度、跟踪误差、镜面反射误差等对焦面光斑大小及位置的影响；构建了热光伏转换装置间热交换及热电转换过程的物理模型,讨论了各性能参数对电池输出特性的影响；对整个STPV系统建立了效率求解模型,深入探讨了聚光器会聚比、辐射器温度、电池温度、散热器流速等特性参数间的相互影响关系,从而为优化设计STPV系统提供了必要的理论指导。 (2)太阳能热光伏系统设计计算 对STPV系统的主要组成部件—辐射器、滤波器...
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 STPV系统工作原理介绍
1.3 国内外研究现状
1.4 本文研究内容
2 太阳能热光伏系统转换机理研究
2.1 太阳能热光伏系统模型介绍
2.1.1 各组件性能参数
2.1.2 各组件结构参数
2.2 聚光器会聚特性计算模型
2.2.1 物理模型
2.2.2 焦面热流的蒙特卡洛法求解
2.2.3 蒙特卡洛法求解条件及参数设定
2.3 辐射吸收器计算模型
2.3.1 辐射器温度计算模型
2.3.2 辐射传递系数的蒙特卡洛法求解
2.3.3 辐射器温度场数值计算方法
2.4 光谱控制模块计算模型
2.4.1 滤波器光谱效率计算模型
2.4.2 滤波器热效应计算模型
2.5 光电池建模分析
2.5.1 理想光电池计算模型
2.5.2 实际光电池计算模型
2.6 STPV系统性能研究
2.6.1 热电转换模块计算模型
2.6.2 系统效率计算模型
2.7 STPV系统各部件性能及影响因素分析
2.7.1 聚光器性能及影响因素分析
2.7.2 辐射器特性计算结果及分析
2.7.3 滤波器性能评估及分析
2.7.4 光电池性能及影响因素
2.7.5 系统性能分析
2.8 本章小结
3 太阳能热光伏系统设计计算
3.1 辐射吸收器热设计
3.1.1 不同结构辐射器性能研究
3.1.2 辐射吸收器材料特性研究
3.2 周期性光谱控制装置设计研究
3.2.1 周期性一维微结构滤波器的设计
3.2.2 周期性滤波器性能评估及分析
3.3 电池散热系统设计及理论研究
3.3.1 水冷式散热器结构设计及建模
3.3.2 散热器性能分析研究
3.4 本章小结
4 太阳能热光伏系统热分析
4.1 辐射器空腔对流换热研究
4.1.1 辐射器空腔对流模型建立
4.1.2 辐射器空腔对流影响分析
4.2 光电转换装置热效应研究
4.2.1 辐射器—电池间换热模型建立
4.2.2 对流换热影响及参数匹配特性研究
4.3 本章小结
5 太阳能热光伏系统优化及热力学第二定律研究
5.1 集热装置的优化设计
5.1.1 选择性薄膜优化设计方法
5.1.2 选择性薄膜优化结果分析
5.2 太阳能热光伏系统热力学第二定律研究
5.2.1 系统各部件熵产模型建立
5.2.2 系统熵产及影响因素分析
5.3 本章小结
6 太阳能热光伏系统实验研究
6.1 STPV系统各部件实验设计
6.1.1 太阳能聚光器设计
6.1.2 热光伏转换器设计研究
6.1.3 太阳自动跟踪装置
6.2 STPV系统各部件性能实验测试
6.2.1 聚光器性能测试研究
6.2.2 电池性能测试
6.2.3 散热器性能测试
6.3 STPV系统整体实验研究
6.3.1 系统整体实验装置
6.3.2 辐射器温度测试结果分析
6.3.3 不同辐射器入口条件下温度比较
6.3.4 辐射器温度对系统输出特性的影响
6.3.5 散热器入口流速对电池温度及输出特性的影响
6.3.6 并联电池输出特性研究
6.3.7 系统效率研究
6.4 本章小节
7 结束语
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 下一步工作展望
致谢
攻读博士期间发表的相关论文
参考文献
本文编号：3846409
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
目录
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 STPV系统工作原理介绍
1.3 国内外研究现状
1.4 本文研究内容
2 太阳能热光伏系统转换机理研究
2.1 太阳能热光伏系统模型介绍
2.1.1 各组件性能参数
2.1.2 各组件结构参数
2.2 聚光器会聚特性计算模型
2.2.1 物理模型
2.2.2 焦面热流的蒙特卡洛法求解
2.2.3 蒙特卡洛法求解条件及参数设定
2.3 辐射吸收器计算模型
2.3.1 辐射器温度计算模型
2.3.2 辐射传递系数的蒙特卡洛法求解
2.3.3 辐射器温度场数值计算方法
2.4 光谱控制模块计算模型
2.4.1 滤波器光谱效率计算模型
2.4.2 滤波器热效应计算模型
2.5 光电池建模分析
2.5.1 理想光电池计算模型
2.5.2 实际光电池计算模型
2.6 STPV系统性能研究
2.6.1 热电转换模块计算模型
2.6.2 系统效率计算模型
2.7 STPV系统各部件性能及影响因素分析
2.7.1 聚光器性能及影响因素分析
2.7.2 辐射器特性计算结果及分析
2.7.3 滤波器性能评估及分析
2.7.4 光电池性能及影响因素
2.7.5 系统性能分析
2.8 本章小结
3 太阳能热光伏系统设计计算
3.1 辐射吸收器热设计
3.1.1 不同结构辐射器性能研究
3.1.2 辐射吸收器材料特性研究
3.2 周期性光谱控制装置设计研究
3.2.1 周期性一维微结构滤波器的设计
3.2.2 周期性滤波器性能评估及分析
3.3 电池散热系统设计及理论研究
3.3.1 水冷式散热器结构设计及建模
3.3.2 散热器性能分析研究
3.4 本章小结
4 太阳能热光伏系统热分析
4.1 辐射器空腔对流换热研究
4.1.1 辐射器空腔对流模型建立
4.1.2 辐射器空腔对流影响分析
4.2 光电转换装置热效应研究
4.2.1 辐射器—电池间换热模型建立
4.2.2 对流换热影响及参数匹配特性研究
4.3 本章小结
5 太阳能热光伏系统优化及热力学第二定律研究
5.1 集热装置的优化设计
5.1.1 选择性薄膜优化设计方法
5.1.2 选择性薄膜优化结果分析
5.2 太阳能热光伏系统热力学第二定律研究
5.2.1 系统各部件熵产模型建立
5.2.2 系统熵产及影响因素分析
5.3 本章小结
6 太阳能热光伏系统实验研究
6.1 STPV系统各部件实验设计
6.1.1 太阳能聚光器设计
6.1.2 热光伏转换器设计研究
6.1.3 太阳自动跟踪装置
6.2 STPV系统各部件性能实验测试
6.2.1 聚光器性能测试研究
6.2.2 电池性能测试
6.2.3 散热器性能测试
6.3 STPV系统整体实验研究
6.3.1 系统整体实验装置
6.3.2 辐射器温度测试结果分析
6.3.3 不同辐射器入口条件下温度比较
6.3.4 辐射器温度对系统输出特性的影响
6.3.5 散热器入口流速对电池温度及输出特性的影响
6.3.6 并联电池输出特性研究
6.3.7 系统效率研究
6.4 本章小节
7 结束语
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 下一步工作展望
致谢
攻读博士期间发表的相关论文
参考文献
本文编号：3846409
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3846409.html
