聚光热电系统电池阵列特性及关联参数影响

优选出性能较好的空间太阳电池阵列和砷化镓电池阵列进行聚光实验,研究两种电池阵列聚光特性和特性参数受聚光条件影响,对其建立数学模型,分析系统特性受关联参数的影响。实验表明,空间电池阵列I-V特性曲线随聚光比增加变成直线,其填充因子FF也随聚光比增加而减小,效率η先增加后减少,在8.48倍聚光比时达到最高为8.65%;砷化镓电池阵列I-V曲线随聚光比增加保持较好特性,填充因子FF有所下降,η增加。高光强引起温度的升高对电池阵列输出性能有较大影响,且砷化镓电池阵列受到的影响大于空间电池阵列。计算表明,系统特性参数对性能有不同程度的影响,其中,反射镜面光学效率对系统性能影响最大,为系统优化设计首要考虑因素。     

CPC型聚光光伏光热系统的性能分析

根据能量守恒定律,建立了分析CPC型聚光光伏光热系统性能的动态模型,并研究了系统的结构尺寸、冷却水流量等参数对系统性能的影响。当冷却水流量一定时,随着系统长度的增加,系统日发电效率和系统日集热效率逐渐降低。当系统长度一定时,增加冷却水流量能降低冷却水的出口温度,提高系统的发电效率。但是,随着冷却水流量的逐渐增加,各指标的变化趋势将逐渐平缓,系统的发电效率与水温之间存在一个基于流量的优化关系。     

抛物面聚光太阳能PV/T系统的热电性能分析

建立了带有散热翅片的聚光太阳能PV/T热电联产系统内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,分析了空气质量流速、入射光强度、聚光比、环境温度、上部通道高度及翅片参数对系统的空气温度、电池板温度及系统热、电效率的影响.结果表明:随着入射光强、聚光比的增加,空气出口温度和电池板温度都会增加,系统热电总效率增加;通过增空气流量可以有效降低电池温度,提高电池的光电转换效率和系统的总能量利用效率;吸热板背面的翅片可以强化通道内空气的传热过程,降低电池板的温度,系统效率可增加约2%;在相同的光照条件下,人口空气温度越低,上部通道越窄,系统热效率越高.研究结果为聚光太阳能PV/T热电联产系统的设计和运行提供了理论依据.     

聚光太阳能吸热管的火用效率优化

利用聚光太阳能吸热管的物理模型和炯方程式,分析聚光吸热管的吸热传热性能并优化系统炯效率.随着聚光热流密度的提高,聚光吸热管吸热效率先增加后减少,而增加流速可以降低管壁温度并提高吸热效率,增大管径则提高管壁温度并降低吸热效率.沿着流动方向,主流温度、工作流体内能流量与炯流量线性升高,而炯效率则先增加后降低.进口温度升高时,红外辐射热损失增加,吸热管吸热效率降低,而流体内能炯效率则显著提高,因此聚光吸热管整体(火用)效率先增加后降低,在进口温度为优化温度时达到最大值.     

聚光条件下螺旋式微通道散热器传热性能研究

基于高倍聚光砷化镓电池冷却问题,研究螺旋式微通道散热器结构尺寸、冷却水流速等参数对光伏光热系统性能的影响,得到了系统热、电效率随高导热陶瓷基板(PCB板)尺寸、流道圈数的变化规律。研究表明:PCB板尺寸对电池表面温度影响较小,当其长度为30~127 mm时,随着长度的增加系统热效率降低,电效率升高,总效率降低幅度小于1%;随着流道圈数的增加,电池表面温度、系统热效率及总效率先迅速降低后再缓慢升高,电效率则相反;在直射辐照度(DNI)为1000 W/m2、聚光倍数为811X条件下,微通道螺旋圈数为6圈时,可得到较高的电效率和冷却效果,当流速为0.55 m/s时,电池表面平均温度为79.34℃,出口流体温度为68.32℃,可作为膜蒸馏系统驱动热源。该研究对砷化镓电池微通道散热器优化、提高光伏光热系统综合效率,实现能源梯级利用提供理论依据。     

基于分形换热器的聚光太阳能PV/T一体化系统数值研究

建立基于分形换热器的聚光太阳能光伏光热一体化(PV/T)系统三维物理模型和稳态传热数学模型。采用控制容积法对系统模型进行求解,获得层流状态下不同雷诺数、不同聚光条件下系统内冷却流体的速度场分布、电池温度分布以及系统的电、热性能参数。计算结果表明:在一定范围热电联合效率随雷诺数的增大而增大,随聚光强度增强而增加,随入口温度的降低而增大;太阳电池板表面最大温差随雷诺数增大而减小。     

平板闸门闭门过程水流流态数值模拟研究

本文以某水利枢纽工程多道闸门为研究对象,采用VOF方法、UDF命令与动网格技术对其进行了数值模拟,得到了平板闸门闭门过程的水流流态与压力分布,发现随着开度减小,速度先增大后减小,压力先减小后增大,最值区域出现在开度0.6～0.7之间,最小平均压力27866Pa,最大平均压力36754Pa,揭示了水流流态与压力分布规律,随闸门开度减小会出现旋涡与水体分流现象,上下游顶缘压力均先减小后增大,下游底缘压力顺水流减小,上游底缘压力顺水流方向先减小后增大。研究了入口速度对水流流态的影响,发现入口流速不同对流道速度值有一定影响,对水流流态分布没有影响。     

菲涅尔聚光PV/T系统热电输出特性分析

基于螺旋式微通道冷却的菲涅尔聚光PV/T系统性能进行研究,分析太阳直射辐照度(DNI,G)、冷却水流速及入射角对其热电性能的影响。结果表明,增大冷却水流速可提高PV/T系统的光电转换效率,但当流速大于某一值后,系统光电转换效率基本保持不变;光热转换效率随流速的增大呈先增后减的趋势,且随着G的增大光热转换效率逐渐升高,当G为1000 W/m~2,冷却水流速为3.8 m/s时,系统光热转换效率可达43%;当G在200~1000 W/m~2范围时,光电光热综合效率最大值为79.55%,DNI对其影响较小;入射角的增大对系统能量转化与利用均产生不利影响,为保证系统高效运行入射角应控制在0.3°以内;同时,对菲涅尔聚光PV/T系统的输出性能进行试验测试,结果表明,呼和浩特冬季一日内,系统峰值功率13.89 W出现在G最大时,但光电转换效率最大值26%出现在G突降时刻。     

聚光光伏冷却系统的实验研究

加工聚光太阳电池组件系统及其强制水冷装置并对其进行实验研究,采集一天中该电池的温度、发电功率、效率等数据,与固定安放的太阳电池进行对比。实验结果显示,聚光太阳电池在测量时段内的输出电功率始终明显大于固定太阳电池,采用水冷的聚光太阳电池的温度基本在60℃以下,此外,还分析冷却水流量对聚光太阳电池热效率和电效率的影响。     

槽式均匀聚光系统设计及分析

为提高槽式聚光系统的聚光均匀性,提出一种槽式均匀聚光系统,建立了该系统反射聚光器模型,并对其聚光效果进行了分析.对系统的几何参数分析表明,随着反射镜面数量的增加其宽度在逐渐减小而其倾角却在逐渐增加,系统最大几何聚光比随系统的几何高宽比δ增大而增加.利用蒙特卡罗光线追迹方法对该聚光器的聚光效果进行模拟,结果表明该系统的聚光均匀性明显优于传统的槽式聚光器聚光效果,能够满足设计需求.