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溫室聚光光伏/溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)

發(fā)布時(shí)間:2021-09-16 20:15
  為解決溫室常規(guī)能源供電能耗大及太陽能供電模式利用效率低的問題,該文根據(jù)溫室特點(diǎn)設(shè)計(jì)了CPC(compound parabolic concentrator)型聚光光伏/溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),利用CPC型聚光器進(jìn)行聚光,建立光伏、溫差聯(lián)合發(fā)電模式,采用扁平熱管作為傳熱元件,利用水對(duì)流給系統(tǒng)冷卻。為測試溫室聚光光伏/溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)性能,對(duì)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行了分析,分析不同光輻射強(qiáng)度、冷卻水流量對(duì)系統(tǒng)的影響。同時(shí)搭建了系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)水冷扁平熱管型CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)(compound parabolic concentrator-photovoltaic/thermoelectric hybrid power generation system,CPC-PV/TE)進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,系統(tǒng)聯(lián)合發(fā)電效率大于單獨(dú)一種發(fā)電方式的效率,實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。在CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)瞬時(shí)性能的試驗(yàn)期間聯(lián)合效率最大可達(dá)到20.06%,發(fā)電功率最大值為125.98 W。在全天性能測試期間,CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)全天的發(fā)電效率在18.57%以上,CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)... 

【文章來源】:農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015,31(14)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】:8 頁

【部分圖文】:

溫室聚光光伏/溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)


不同光輻照強(qiáng)度下的效率圖

示意圖,聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),冷卻水流量


/(J·(kg·K)-1)800溫差電池?zé)釋?dǎo)率ThermalconductivityofTE/(W·m-1·K-1)1.6熱電偶個(gè)數(shù)TotalnumberofTE127光伏電池發(fā)射率EmissivityofPV0.88光伏電池吸收率AbsorptivityofPV0.9光伏電池反射率ReflectivityofPV0.1光伏電池的比熱容SpecificheatcapacityofPV/(J·(kg·K)-1)800隔熱層厚度Thicknessofwatertankinsulation/mm40隔熱層導(dǎo)熱系數(shù)Thermalconductivityofwatertankinsulation/(W·m-1·K-1)0.032圖3不同光輻照強(qiáng)度下的效率圖Fig.3Efficienciesundervarioussolarradiationlevels圖4為CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)在不同冷卻水流量下聯(lián)合發(fā)電效率的變化趨勢,隨著冷卻水流量增加,對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率增加,但增加趨勢越來越平緩。其原因?yàn)槔鋮s水流量越大,換熱系數(shù)越大,相應(yīng)的提高了發(fā)電效率,但超過了一定的冷卻水流量使得溫差電池冷端溫度接近環(huán)境溫度,發(fā)電效率將趨于穩(wěn)定。綜合考慮,本文試驗(yàn)采用5.2L/min的水流量給系統(tǒng)降溫。圖4不同冷卻水流量下CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的效率圖Fig.4EfficienciesofCPC-PV/TEsystemunderdifferentwaterflowrate3性能試驗(yàn)及結(jié)果分析3.1試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)為驗(yàn)證CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可行性,在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)搭建了試驗(yàn)平臺(tái),在2015年4月7日到4月11日對(duì)CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并在2015年4月10日對(duì)CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)瞬時(shí)性能分析。系統(tǒng)冷卻水流量為5.2L/min,入口冷卻水溫度為277.6K,試驗(yàn)裝置單元測試連接示意圖如圖5所示。其聚光接收面與水平面所成角度根據(jù)哈爾濱地區(qū)緯度(N45.75°)和常年使用要求,將調(diào)節(jié)范圍設(shè)定在40°~50°之間。注:T1~T9為測量溫度所用的熱電偶;M為測量冷卻水流量質(zhì)量的流量計(jì)。Note:T1-T9arethermocouplesusedforme

示意圖,單元測試,系統(tǒng)試驗(yàn),示意圖


,發(fā)電效率將趨于穩(wěn)定。綜合考慮,本文試驗(yàn)采用5.2L/min的水流量給系統(tǒng)降溫。圖4不同冷卻水流量下CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的效率圖Fig.4EfficienciesofCPC-PV/TEsystemunderdifferentwaterflowrate3性能試驗(yàn)及結(jié)果分析3.1試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)為驗(yàn)證CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可行性,在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)搭建了試驗(yàn)平臺(tái),在2015年4月7日到4月11日對(duì)CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并在2015年4月10日對(duì)CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)瞬時(shí)性能分析。系統(tǒng)冷卻水流量為5.2L/min,入口冷卻水溫度為277.6K,試驗(yàn)裝置單元測試連接示意圖如圖5所示。其聚光接收面與水平面所成角度根據(jù)哈爾濱地區(qū)緯度(N45.75°)和常年使用要求,將調(diào)節(jié)范圍設(shè)定在40°~50°之間。注:T1~T9為測量溫度所用的熱電偶;M為測量冷卻水流量質(zhì)量的流量計(jì)。Note:T1-T9arethermocouplesusedformeasuringtemperature;Misflowmeterusedformeasuringthewaterflowrate.圖5單元測試系統(tǒng)試驗(yàn)裝置連接示意圖Fig.5Diagramoftestapparatusconnectioninunittestingsystem試驗(yàn)主要是對(duì)CPC-PV/TE聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的熱性能和電性能進(jìn)行測試,分別在光伏電池上表面布置熱電偶T2、T3(PT100)來測量TPV,T4熱電偶測量Th,為不影響溫差電池傳熱,在熱管下表面交錯(cuò)布置T5~T8若干熱電偶用來測量Tc(即與溫差電池冷端的接觸面)及在集熱水箱進(jìn)出口管道內(nèi)(Twi、Two)布置熱電偶T1、T9。通過NI-USB-6211數(shù)據(jù)采集卡與電腦聯(lián)機(jī)采集溫度、光伏電池和溫差電池的輸出電壓(UPV、UL)、電流(IPV、ITEG)數(shù)據(jù)。同時(shí),試驗(yàn)過程中環(huán)境溫度、光輻射強(qiáng)度及風(fēng)速等參數(shù)測量后與電腦相連記錄數(shù)據(jù),測量電路中,外加負(fù)載由JR-21變阻箱來實(shí)現(xiàn)。連接自來水的管道上安裝有轉(zhuǎn)子流量計(jì),用于

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[9]太陽能集熱器的研制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 班婷,朱明,王海.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2011(S1)
[10]CPC型聚光光伏光熱系統(tǒng)的性能分析[J]. 劉亞雷,張紅,許輝,萬懿.  可再生能源. 2011(01)

碩士論文
[1]基于溫差發(fā)電的汽車低度混合動(dòng)力系統(tǒng)的研究與仿真[D]. 范文.武漢理工大學(xué) 2013



本文編號(hào):3397223

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