太陽能熱電光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中熱電模塊的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、隨著能源問題的日趨嚴(yán)重,新能源的開發(fā)和利用已經(jīng)成為當(dāng)今科研工作者的研究熱點問題。其中太陽能熱電光電復(fù)合發(fā)電技術(shù)是一種基于太陽能全光譜的新能源利用方式,本文基于太陽能熱電光電復(fù)合發(fā)電技術(shù),對熱電模塊進(jìn)行了設(shè)計和優(yōu)化,根據(jù)熱電模塊結(jié)構(gòu),對溫差發(fā)電器件及冷端散熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　首先,太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電分布式電站示范系統(tǒng)項目規(guī)模為5～10kW,要求復(fù)合發(fā)電示范系統(tǒng)的發(fā)電效率達(dá)到25％以上,其中熱電發(fā)電的發(fā)電貢獻(xiàn)率達(dá)到5％以上

2、。要滿足此要求對應(yīng)的溫差發(fā)電的高溫端在500攝氏度左右,這就需要設(shè)計在適用于此溫度范圍內(nèi)的寬溫域熱電發(fā)電器件。本文第一部分在分析ANSYS數(shù)值模擬設(shè)計優(yōu)化溫差發(fā)電器件精度的前提下,提出了數(shù)值模擬設(shè)計和優(yōu)化溫差發(fā)電器件的方法。分析了分段式熱電器件的分段比、電偶臂面積比、熱電材料參數(shù)、負(fù)載、接觸熱阻、接觸電阻等對熱電發(fā)電器件性能的影響,并分別給出了兩段式和三段式熱電發(fā)電器件的效率與各項參數(shù)的變化曲線。
　　其次,在熱電模塊的設(shè)計基礎(chǔ)上

3、,對熱電模塊的冷端散熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。本文重點應(yīng)用ANSYS數(shù)值模擬軟件對空冷散熱器的翅片高度、基板厚度等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,并分析了散熱器與重力方向夾角對散熱器性能的影響。然后對太陽能熱電光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中的熱電模塊進(jìn)行了實驗研究,搭建了熱電發(fā)電器件性能測試平臺,并測試分析了直管型水冷散熱器對熱電模塊性能的影響。
　　最后,對太陽能熱電光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的能量流動、系統(tǒng)的集成拼裝及相應(yīng)的能量流動損失進(jìn)行了分析,本文的研究成果和結(jié)論對