隨著能源的日益緊缺,世界各國(guó)致力于尋求新型發(fā)電裝置。太陽(yáng)能作為一種潔凈能源,既是一次能源,又是可再生能源,有著礦物質(zhì)能源不可比擬的優(yōu)越性。太陽(yáng)能熱光伏發(fā)電(Solar Thermophotovoltaic, STPV)是目前對(duì)太陽(yáng)光熱綜合利用的又一種途徑。STPV系統(tǒng)具有高功率密度、高轉(zhuǎn)換效率、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。本文的目的是研究太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理,優(yōu)化設(shè)計(jì)各組成部件,并開(kāi)展全面的實(shí)驗(yàn)研究。具體研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： (1)太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)機(jī)理研究 針對(duì)STPV系統(tǒng)建立了完整的理論分析模型,采用蒙特卡洛法研究了碟式反射聚光器的會(huì)聚性能,分析了太陽(yáng)光不平行度、跟蹤誤差、鏡面反射誤差等對(duì)焦面光斑大小及位置的影響；構(gòu)建了熱光伏轉(zhuǎn)換裝置間熱交換及熱電轉(zhuǎn)換過(guò)程的物理模型,討論了各性能參數(shù)對(duì)電池輸出特性的影響；對(duì)整個(gè)STPV系統(tǒng)建立了效率求解模型,深入探討了聚光器會(huì)聚比、輻射器溫度、電池溫度、散熱器流速等特性參數(shù)間的相互影響關(guān)系,從而為優(yōu)化設(shè)計(jì)STPV系統(tǒng)提供了必要的理論指導(dǎo)。 (2)太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)STPV系統(tǒng)的主要組成部件—輻射器、濾波器...

【文章頁(yè)數(shù)】：176 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 STPV系統(tǒng)工作原理介紹
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
2 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)轉(zhuǎn)換機(jī)理研究
    2.1 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)模型介紹
        2.1.1 各組件性能參數(shù)
        2.1.2 各組件結(jié)構(gòu)參數(shù)
    2.2 聚光器會(huì)聚特性計(jì)算模型
        2.2.1 物理模型
        2.2.2 焦面熱流的蒙特卡洛法求解
        2.2.3 蒙特卡洛法求解條件及參數(shù)設(shè)定
    2.3 輻射吸收器計(jì)算模型
        2.3.1 輻射器溫度計(jì)算模型
        2.3.2 輻射傳遞系數(shù)的蒙特卡洛法求解
        2.3.3 輻射器溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法
    2.4 光譜控制模塊計(jì)算模型
        2.4.1 濾波器光譜效率計(jì)算模型
        2.4.2 濾波器熱效應(yīng)計(jì)算模型
    2.5 光電池建模分析
        2.5.1 理想光電池計(jì)算模型
        2.5.2 實(shí)際光電池計(jì)算模型
    2.6 STPV系統(tǒng)性能研究
        2.6.1 熱電轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算模型
        2.6.2 系統(tǒng)效率計(jì)算模型
    2.7 STPV系統(tǒng)各部件性能及影響因素分析
        2.7.1 聚光器性能及影響因素分析
        2.7.2 輻射器特性計(jì)算結(jié)果及分析
        2.7.3 濾波器性能評(píng)估及分析
        2.7.4 光電池性能及影響因素
        2.7.5 系統(tǒng)性能分析
    2.8 本章小結(jié)
3 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
    3.1 輻射吸收器熱設(shè)計(jì)
        3.1.1 不同結(jié)構(gòu)輻射器性能研究
        3.1.2 輻射吸收器材料特性研究
    3.2 周期性光譜控制裝置設(shè)計(jì)研究
        3.2.1 周期性一維微結(jié)構(gòu)濾波器的設(shè)計(jì)
        3.2.2 周期性濾波器性能評(píng)估及分析
    3.3 電池散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)及理論研究
        3.3.1 水冷式散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建模
        3.3.2 散熱器性能分析研究
    3.4 本章小結(jié)
4 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)熱分析
    4.1 輻射器空腔對(duì)流換熱研究
        4.1.1 輻射器空腔對(duì)流模型建立
        4.1.2 輻射器空腔對(duì)流影響分析
    4.2 光電轉(zhuǎn)換裝置熱效應(yīng)研究
        4.2.1 輻射器—電池間換熱模型建立
        4.2.2 對(duì)流換熱影響及參數(shù)匹配特性研究
    4.3 本章小結(jié)
5 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)優(yōu)化及熱力學(xué)第二定律研究
    5.1 集熱裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        5.1.1 選擇性薄膜優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        5.1.2 選擇性薄膜優(yōu)化結(jié)果分析
    5.2 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)熱力學(xué)第二定律研究
        5.2.1 系統(tǒng)各部件熵產(chǎn)模型建立
        5.2.2 系統(tǒng)熵產(chǎn)及影響因素分析
    5.3 本章小結(jié)
6 太陽(yáng)能熱光伏系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 STPV系統(tǒng)各部件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.1.1 太陽(yáng)能聚光器設(shè)計(jì)
        6.1.2 熱光伏轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究
        6.1.3 太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置
    6.2 STPV系統(tǒng)各部件性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        6.2.1 聚光器性能測(cè)試研究
        6.2.2 電池性能測(cè)試
        6.2.3 散熱器性能測(cè)試
    6.3 STPV系統(tǒng)整體實(shí)驗(yàn)研究
        6.3.1 系統(tǒng)整體實(shí)驗(yàn)裝置
        6.3.2 輻射器溫度測(cè)試結(jié)果分析
        6.3.3 不同輻射器入口條件下溫度比較
        6.3.4 輻射器溫度對(duì)系統(tǒng)輸出特性的影響
        6.3.5 散熱器入口流速對(duì)電池溫度及輸出特性的影響
        6.3.6 并聯(lián)電池輸出特性研究
        6.3.7 系統(tǒng)效率研究
    6.4 本章小節(jié)
7 結(jié)束語(yǔ)
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 下一步工作展望
致謝
攻讀博士期間發(fā)表的相關(guān)論文
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3846409