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)濟性、實用性和產(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)。采用液體冷媒強化冷卻高能流密度下GaAs電池的同時，收集熱能加以利用。
　　 針對目前碟式聚光技術(shù)存在聚光器造價高，制作工藝復(fù)雜，光強分布不均勻的問題，在碟式系統(tǒng)中采用“化整為零”的思想，嘗試利用平面玻璃

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、聚光光強分布均勻性好等優(yōu)點，可極大地提高電池組件的光伏輸出效率和運行安全性。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)計的微通道強化傳熱、噴射流動等方式來增強冷媒對光伏電池的冷卻效果，冷卻光伏電池的同時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)特點及

3、運行機理，采用理論模擬和實驗研究相結(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、聚焦以及光強分布的均勻性等光學特性分別進行研究。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。運用TracePro分析了9個矩形子碟構(gòu)成的聚光器的聚光特性，并試制出樣機。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)計參數(shù)，并成功試制出樣機。
　　 對高倍聚光后處于高熱流密度條件下的復(fù)合接收器的傳熱機理及流場特性進行理論模擬和實驗研究。運用Fluent軟件對噴射/微通道復(fù)合式接收器建立仿真模型，并與實驗進行對比，模擬計算了接收器換熱性能，最后通過在樣機上實驗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

5、算優(yōu)化了接收器設(shè)計參數(shù)，并根據(jù)理論計算得出的參數(shù)制作了該種冷卻接收器，在聚光器樣機上測試其性能。
　　 搭建了碟式聚光PV/T系統(tǒng)試驗測試平臺，對高倍聚光后PV/T系統(tǒng)熱、電性能進行了初步實驗研究，初步實驗獲取的系統(tǒng)平均瞬時熱效率為35.9％，最高瞬時效率為47.8％;系統(tǒng)電池瞬時發(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