【摘要】：光伏光熱一體機(jī)采用聚光跟蹤技術(shù)，把數(shù)倍太陽(yáng)光匯聚到光伏電池上，提高了單位面積光伏電池的發(fā)電量；采用層壓工藝，將光伏電池與熱交換器層壓成一體，確保光伏電池的工作溫度低于60℃，保證光伏電池得到較高光電轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)，又獲取無(wú)法轉(zhuǎn)化為電能的光熱，從而實(shí)現(xiàn)光伏和光熱的綜合利用。聚光單元作為光伏光熱一體機(jī)的主要部件，影響著光伏光熱一體機(jī)的工作性能，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證其工作性能和使用壽命，都有著重要的工程意義。 根據(jù)課題的需要，主要對(duì)以下幾個(gè)方面展開(kāi)了研究： 1）光伏光熱一體機(jī)聚光單元有限元模型的建立與靜強(qiáng)度分析。運(yùn)用Hypermesh和ANSYS Workbench進(jìn)行聯(lián)合仿真，建立聚光單元的有限元模型，并進(jìn)行靜態(tài)分析。在垂直光伏組件方向8級(jí)大風(fēng)等效均布載荷作用下，對(duì)聚光單元進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度分析。 2）在垂直光伏組件方向8級(jí)大風(fēng)等效均布載荷作用下，對(duì)聚光單元的關(guān)鍵部位進(jìn)行應(yīng)變電測(cè)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)靜強(qiáng)度分析的結(jié)果，選取聚光單元上的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行應(yīng)變電測(cè)實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)比靜強(qiáng)度分析的結(jié)果，校核有限元分析模型，從而得到可靠的有限元模型；最后考慮重力作用，運(yùn)用該有限元模型，分別在垂直光伏組件方向的等效8級(jí)風(fēng)載和等效12級(jí)風(fēng)載作用下，對(duì)聚光單元的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了分析。 3）聚光單元的動(dòng)態(tài)分析。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，在ADAMS中建立聚光單元虛擬樣機(jī)模型，對(duì)聚光單元在水平方向等效8級(jí)風(fēng)載作用下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，算出聚光單元運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大受力位置，然后對(duì)其進(jìn)行動(dòng)強(qiáng)度和剛度分析。 4）光伏光熱一體機(jī)聚光單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用ANSYS Workbench中的DesignXplorer模塊，對(duì)一體機(jī)聚光單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化聚光單元中鏡架懸臂梁、鏡架支撐鋼管和鏡架連接塊的尺寸，在保證聚光單元強(qiáng)度和剛度的前提下，減少聚光單元的耗材，減輕了聚光單元的重量，降低了成本。 通過(guò)以上研究，對(duì)現(xiàn)有光伏光熱一體機(jī)聚光單元的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了有限元分析，在保證聚光單元工作性能的前提下，對(duì)聚光單元進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而降低聚光單元的重量達(dá)8.0%左右，減少聚光單元鋼材消耗11.2%左右。
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK513
【圖文】：

2.1 光伏光熱一體機(jī)光伏光熱一體機(jī)采用聚光跟蹤光伏發(fā)電技術(shù)，獲取數(shù)倍的光照強(qiáng)度，在相同的發(fā)電功率條件下，減少了光伏電池使用量，降低了光伏發(fā)電的成本；采用特殊結(jié)構(gòu)和層壓工藝的聚光光伏電池組件，具備熱交換和溫控功能，確保晶硅電池片在 60℃以下工作，解決了聚光帶來(lái)晶硅電池片溫升過(guò)高而降低其光電轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)難題，并把聚光電池組件上無(wú)法轉(zhuǎn)變成電能的光熱以熱水形式收集起來(lái)，再通過(guò)高效平板集熱器對(duì)聚光電池組件熱交換器流出的溫水進(jìn)行二次加熱，獲取 80℃以上利用價(jià)值高的熱水，使得光電光熱綜合轉(zhuǎn)換效率大于 55%。達(dá)到太陽(yáng)能光電—光熱綜合利用的高效、低成本、實(shí)用化效果。光伏光熱一體機(jī)樣機(jī)，如圖 2.1 所示，含有四個(gè)聚光單元 1，四個(gè)聚光單元 1 全部固定于方位角傳動(dòng)長(zhǎng)軸 4 上。該方位角傳動(dòng)長(zhǎng)軸 4 由多個(gè)三角架支撐，通過(guò)方位角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5 帶動(dòng)方位角傳動(dòng)長(zhǎng)軸 4 轉(zhuǎn)動(dòng)，使所有的聚光單元 1 聯(lián)動(dòng)，同步跟蹤太陽(yáng)方位角。所有的聚光單元 1 又都可繞各自的高度角傳動(dòng)軸 2 轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)高度角聯(lián)動(dòng)架 3 把所有的聚光單元1 連接在一起，通過(guò)高度角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 6 推動(dòng)高度角聯(lián)動(dòng)架 3，從而帶動(dòng)所有聚光單元 1 聯(lián)動(dòng)，同步跟蹤太陽(yáng)高度角。

元單元聚光光路圖及其相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定單元聚光光路圖一體機(jī)聚光單元的底部安裝有一排平面鏡，聚光光伏組件固定元通過(guò)光電傳感器、電控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，聚光單元始終保持一定的位置關(guān)系，使單位面積的晶硅電池片單位面積晶硅電池片的發(fā)電量，聚光原理如圖 2.2 所示。圖中部的鏡架懸臂梁 1 上，通過(guò)跟蹤機(jī)構(gòu)，使得太陽(yáng)光線始終與鏡太陽(yáng)光經(jīng)平面鏡 2 反射的光線均勻地匯聚到聚光電池組件 3 上電池組件 3 的背部還安裝了一塊面向太陽(yáng)的集熱板 4，直接吸收的熱水溫度。

111 C DA ，HLD AOarctan21211 方程： x L1tan 1得 BD2的直線方程： BB y x x1tan 2 程（2-2）和（2-3）可以求得交點(diǎn) D2坐標(biāo)為：1111tantan2tantan22 BBLyx， 11tantan2tantan2 yxLyBBD塊平面鏡的寬度為： 22122121DDDD DD x x y y

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780971