太陽能碟式聚光發(fā)電供熱綜合利用系統(tǒng)研究.pdf

1、本文基于太陽能光伏光熱綜合利用技術(shù)，從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度出發(fā)，解決現(xiàn)有碟式聚光PV/T(photovoltaic/thermal)系統(tǒng)中存在的問題，取得了整套系統(tǒng)獨(dú)立研發(fā)技術(shù)，提出了新型的高倍聚光GaAs發(fā)電供熱系統(tǒng)。采用液體冷媒強(qiáng)化冷卻高能流密度下GaAs電池的同時(shí)，收集熱能加以利用。
　　 針對目前碟式聚光技術(shù)存在聚光器造價(jià)高，制作工藝復(fù)雜，光強(qiáng)分布不均勻的問題，在碟式系統(tǒng)中采用“化整為零”的思想，嘗試?yán)闷矫娌Ａ?/p>

2、分段式逼近拋物面的聚光方式來替代連續(xù)曲面的聚光方式，具有加工制作難度小、聚光光強(qiáng)分布均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，可極大地提高電池組件的光伏輸出效率和運(yùn)行安全性。針對400倍以上太陽聚光的高能流密度(＞40 W/cm2)，本文研制新型復(fù)合式接收器，通過特殊設(shè)計(jì)的微通道強(qiáng)化傳熱、噴射流動(dòng)等方式來增強(qiáng)冷媒對光伏電池的冷卻效果，冷卻光伏電池的同時(shí)將熱能加以收集利用，提高系統(tǒng)的太陽能綜合利用率。
　　 結(jié)合高倍碟式聚光GaAs發(fā)電集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及

3、運(yùn)行機(jī)理，采用理論模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對高倍聚光條件下的多碟共焦和多平面鏡線性組合兩種聚光構(gòu)件的反射、聚焦以及光強(qiáng)分布的均勻性等光學(xué)特性分別進(jìn)行研究。對多碟共焦聚光構(gòu)件，研究了圓形、矩形、六邊形和八邊形四種形狀子碟的幾何聚光特性，給出了各形狀子碟的面積效率因子，研究結(jié)果表明矩形開口面較適合做為子碟聚光構(gòu)件。運(yùn)用TracePro分析了9個(gè)矩形子碟構(gòu)成的聚光器的聚光特性，并試制出樣機(jī)。對多平面鏡組合聚光器構(gòu)件，從鏡陣中鏡面數(shù)量、焦距

4、、平面鏡尺寸等相互耦合的方面研究了其聚光特性，結(jié)合余弦效率概念，分析了焦平面處的能流分布情況，給出了多平面鏡線性組合的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，并成功試制出樣機(jī)。
　　 對高倍聚光后處于高熱流密度條件下的復(fù)合接收器的傳熱機(jī)理及流場特性進(jìn)行理論模擬和實(shí)驗(yàn)研究。運(yùn)用Fluent軟件對噴射/微通道復(fù)合式接收器建立仿真模型，并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，模擬計(jì)算了接收器換熱性能，最后通過在樣機(jī)上實(shí)驗(yàn)測試確定其工作性能。建立直流微通道式換熱器熱阻模型，通過理論計(jì)

5、算優(yōu)化了接收器設(shè)計(jì)參數(shù)，并根據(jù)理論計(jì)算得出的參數(shù)制作了該種冷卻接收器，在聚光器樣機(jī)上測試其性能。
　　 搭建了碟式聚光PV/T系統(tǒng)試驗(yàn)測試平臺，對高倍聚光后PV/T系統(tǒng)熱、電性能進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究，初步實(shí)驗(yàn)獲取的系統(tǒng)平均瞬時(shí)熱效率為35.9％，最高瞬時(shí)效率為47.8％;系統(tǒng)電池瞬時(shí)發(fā)電最大效率為16.99％，平均效率15.67％;最大輸出功率為50.48W，平均輸出功率46.67W，填充因子最大為71.17％。
　　 建