發(fā)布時間：2020-07-16 08:28

【摘要】：針對由菲涅爾透鏡表面積塵引起的聚光損失,砷化鎵電池表面能流分布不均和系統(tǒng)熱電輸出性能下降等方面的問題,本文基于風(fēng)沙氣候條件以菲涅爾HCPVT系統(tǒng)為研究對象,根據(jù)不同積塵特性,理論分析并建立了積塵對系統(tǒng)電輸出性能的預(yù)測模型,對系統(tǒng)的聚光特性進(jìn)行試驗研究和仿真模擬,通過試驗和理論對比的方法研究積塵對系統(tǒng)熱電輸出性能的影響規(guī)律。本文通過分析積塵機(jī)理及其對聚光器透射率的影響,將砷化鎵電池單指數(shù)模型與積塵重疊模型進(jìn)行耦合,建立考慮入射角的三結(jié)砷化鎵電池單指數(shù)預(yù)測模型,通過模型預(yù)測出DNI為800 W/m~2時,透鏡表面潔凈時的電流為5.13 A,而積塵密度為5 g/m~2時的電流為3.76 A,積塵后下降約26.71%;透射率由潔凈時的92%降至積塵密度為5g/m~2的77.9%左右,整體降幅約14.1%;將模型預(yù)測的透射率理論值與實測值對比,誤差最大約8%左右。通過人工布塵的試驗測試方法,分析積塵對聚光器透射率及波長的影響規(guī)律,定量分析積塵密度、積塵粒徑對菲涅爾透鏡透射率、吸光度的影響。結(jié)果表明,在200nm~400 nm波段內(nèi),透射率由0快速增加到90%左右,在波長為400 nm~1000 nm時,透鏡透射率緩慢增高到92%;隨著積塵密度的增加,透鏡的透射率逐漸降低,從潔凈狀態(tài)的91.71%下降到積塵密度為3.12 g/m~2時的69.14%,平均積塵密度增加1 g/m~2,透射率下降約7.23%;對比透鏡表面潔凈和積塵密度為3.12 g/m~2時的吸光度,其值分別為0.065和0.182,平均積塵密度增加1 g/m~2,其吸光度增加約0.031,增長幅度約為47.27%。本文建立了積塵的三維模型,利用蒙特卡洛追跡法,研究積塵對系統(tǒng)聚光效率、電池表面能流分布及光斑均勻性等聚光性能的影響規(guī)律,同時,分析了積塵特性及結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)聚光性能的影響。結(jié)果表明;積塵密度小于10 g/m~2時,平均積塵密度增加1 g/m~2,能流密度下降約4.77%,其聚光效率下降約4.12%;對比在入射角為0~1°和1~2°時的聚光效率,分別下降約22.02%和28.61%,呈現(xiàn)聚光效率下降幅度增大的趨勢;裝配距離在350 mm~360 mm時,光斑均勻性由45.3%左右快速下降至1.91%左右,在360 mm~380 mm時,光斑均勻性快速增大到89%左右。通過人工布塵的方式進(jìn)行試驗測試,研究分析積塵密度對系統(tǒng)熱電輸出性能的影響,試驗結(jié)果表明,系統(tǒng)電壓隨著積塵密度的增大幾乎不變,而系統(tǒng)電流則隨著積塵密度的增大而逐漸降低,在積塵密度小于8 g/m~2時,平均積塵密度增加1 g/m~2,電流下降0.23 A;積塵對系統(tǒng)熱性能的影響程度大于積塵對電性能的影響程度,平均積塵密度增加1 g/m~2,熱功率下降6.8%,熱效率下降6.17%,電效率下降5.4%,電功率下降約5.8%,系統(tǒng)發(fā)電量下降約6.9%。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM615;TK513.1
【圖文】：

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，學(xué)者們將目光轉(zhuǎn)向太陽能聚光技術(shù)，特別是太陽聚光裝置將太陽輻射匯聚到小尺寸的太陽能電池提高聚光比來減小焦斑的大小，增加電池表面能4]，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)表示，目前太陽能電池的光電轉(zhuǎn)率分別可以超過 40%[5-6]和 35%[7]，但是對于采用高系統(tǒng)而言，為了盡可能的降低成本，需采用菲涅爾

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文損害越嚴(yán)重，進(jìn)而影響系統(tǒng)的聚光性能，因此還可以將積塵和堿性積塵[47]。光特性的影響機(jī)理存在各種成分的灰塵微粒及水汽，太陽輻射進(jìn)入地球大氣層灰塵微粒和水汽吸收并散射，從而聚光器接收到的太陽輻射化。由于透鏡表面積塵大多數(shù)為非透明固體顆粒，太陽輻射中，積塵會對入射光線產(chǎn)生反射、吸收和透射作用，改變了播路徑如圖 2-2 所示，從而造成光學(xué)損失，使得電池表面

第二章 積塵機(jī)理及其預(yù)測模型中，對于菲涅爾透鏡聚光系統(tǒng)，主要利用的是透過積塵表面到陽輻射能，其他均可視為光學(xué)損失。在太陽輻射傳輸過程中，法直接測出，同時積塵對太陽輻射的反射部分所占比例很小，模型鎵電池單指數(shù)模型于太陽能電池的等效電路模型比較常見的有兩種模型，分別是管模型[49]，但雙二極管模型計算中所用參數(shù)較多且復(fù)雜，并且[22]，為計算方便，本文采用單二極管模型，將電池看成一個統(tǒng)串聯(lián)電阻及并聯(lián)電阻的模型，其原理如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳潔;;表面積塵對集熱器蓋板透射比影響的實驗研究[J];中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報;2015年06期

2 高德東;孟廣雙;王珊;辛元慶;鄭浩峻;;荒漠地區(qū)電池板表面灰塵特性分析[J];可再生能源;2015年11期

3 史志國;閆素英;王勝捷;田瑞;郭嘉;;菲涅爾聚光PV/T系統(tǒng)輸出特性分析及優(yōu)化[J];工程熱物理學(xué)報;2015年08期

4 臧建彬;王亞偉;王曉東;;灰塵沉積影響光伏發(fā)電的理論和試驗研究[J];太陽能學(xué)報;2014年04期

5 郭麗敏;衛(wèi)明;楊光輝;代明崇;王智勇;;高倍聚光光伏可拆卸型二次反射鏡設(shè)計與研究[J];紅外與激光工程;2013年S2期

6 鮑官軍;張林威;蔡世波;蔣建東;胥芳;賈桂紅;;光伏面板積灰及除塵清潔技術(shù)研究綜述[J];機(jī)電工程;2013年08期

7 彭樂樂;孫以澤;林學(xué)龍;孟Ze;;工程用太陽電池模型及參數(shù)確定法[J];太陽能學(xué)報;2012年02期

8 楊金孝;朱琳;;基于Matlab/Simulink光伏電池模型的研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2011年24期

9 龐博;張銀龍;王丹;;城市不同功能區(qū)內(nèi)葉面塵與地表灰塵的粒徑和重金屬特征[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2009年04期

10 劉春華;岑況;;北京市街道灰塵粒度特征及其來源探析[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2007年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 徐寧;菲涅爾式高倍聚光發(fā)電供熱系統(tǒng)的理論和實驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 陳海飛;高倍聚光光伏光熱綜合利用系統(tǒng)的理論和實驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

3 翟載騰;任意條件下光伏陣列的輸出性能預(yù)測[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

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1 張旭;沙漠沙塵對光伏組件輸出特性影響的實驗研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2018年

2 馬靖;基于季節(jié)變化的線性菲涅爾聚光鏡場優(yōu)化與集熱性能分析[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2018年

3 常征;非均勻能流分布下高寒地區(qū)槽式聚光集熱器特性研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2018年

4 牛坤;荒漠化地區(qū)光伏板表面沙塵沉積過程仿真及其對光透過率影響研究[D];寧夏大學(xué);2018年

5 王濤;納米流體微通道散熱器在菲涅爾CPVT系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2017年

6 李彥潔;基于余熱回收利用的菲涅爾聚光PV/T系統(tǒng)熱電性能研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2016年

7 金祝嶺;兩種點(diǎn)聚焦式菲涅爾聚光光伏光熱系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

8 孫歡偉;積灰對光伏系統(tǒng)發(fā)電效率影響及改善[D];大連理工大學(xué);2015年

9 侯yN;積塵對平板型太陽能集熱系統(tǒng)性能的影響[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

10 馬俊;積塵對平板型太陽能集熱器性能影響的研究[D];湖南大學(xué);2011年

本文編號：2757769