聚焦光伏系統(tǒng)余熱發(fā)電的研究.pdf

1、聚焦光伏系統(tǒng)余熱發(fā)電的研究,以導(dǎo)熱油為介質(zhì)對(duì)聚光工作下的砷化鎵電池進(jìn)行冷卻,導(dǎo)熱油帶走的余熱利用于有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)進(jìn)行再發(fā)電。
　　進(jìn)行系統(tǒng)元器件的選擇與設(shè)計(jì),并對(duì)系統(tǒng)熱力性能做了分析。由于冷卻介質(zhì)選擇的是導(dǎo)熱油,故需對(duì)ORC循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行匹配選擇。充分考慮各種因素,選取臭氧耗損潛值（ODP)為0的四種工質(zhì):R600、R134a、R236fa、R245fa作為候選工質(zhì)。對(duì)工質(zhì)應(yīng)用于ORC的熱力性能做了對(duì)比分析。從熱力學(xué)第一定律

2、分析,隨著蒸發(fā)溫度的升高,工質(zhì)的蒸發(fā)壓力、輸出凈功、熱效率以及膨脹比都是升高的;從熱力學(xué)第二定律分析,熱力完善度(?效率)是先升高后下降,存在一個(gè)最大值,此時(shí)系統(tǒng)的總不可逆損失最小。綜合考慮,得出R245fa具有較好的環(huán)保性和安全性,以及較高的熱效率和熱力完善度;適用于低溫余熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
　　太陽(yáng)能砷化鎵電池與導(dǎo)熱油的光熱轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn),聚光下的砷化鎵電池采用導(dǎo)熱油冷卻與水冷和風(fēng)冷同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:三種冷卻方式中,導(dǎo)熱

3、油冷卻與水冷和風(fēng)冷相比,砷化鎵電池的平均溫度分別降低了5.75℃和40.04℃;平均輸出功率高出0.69W和4.81W;平均轉(zhuǎn)換效率提高了1.83％和11.96%。
　　為了平衡 ORC與聚光砷化鎵電池對(duì)蒸發(fā)溫度的不同要求,需要對(duì)ORC的蒸發(fā)溫度進(jìn)行優(yōu)化。首先使用層次分析法將蒸發(fā)溫度的優(yōu)化分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三個(gè)層次。準(zhǔn)則層分別為系統(tǒng)能效準(zhǔn)則、熱經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則、系統(tǒng)輸出能量準(zhǔn)則。指標(biāo)層分別為總能效率、當(dāng)量?效率、APR(面積功率

4、比)、VPR(體積功率比)、系統(tǒng)凈輸出功率。使用不同的指標(biāo)去優(yōu)化蒸發(fā)溫度得出的結(jié)論不一致。因此,進(jìn)一步使用層次分析法-熵值法對(duì)蒸發(fā)溫度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)綜合評(píng)價(jià),最后得出目標(biāo)層,蒸發(fā)溫度在76℃時(shí),ORC的綜合評(píng)價(jià)值最高。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),蒸發(fā)溫度從85℃降到76℃,ORC熱效率降低了2.76%,而聚光砷化鎵電池轉(zhuǎn)換效率提高了3.58%;整體效率提高了0.82%。ORC輸出功率降低了17.7W,而聚光砷化鎵電池輸出功率升高了36W;整體輸