非对称非跟踪聚光光伏光热系统性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bushliu
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开发利用太阳能对于能源结构的转型以及可持续发展有着重大意义。光伏光热一体化技术兼具热能与电能的输出的功能,是重要的太阳能利用方法。聚光器一方面可以提高单位面积的辐射强度,另一方面也减小了光伏板与集热器面积。因此,对聚光型光伏光热系统展开研究,对于太阳能应用有着重要意义。本文以非对称非跟踪聚光光伏光热系统为研究对象,以分析不同因素对系统效率的影响情况与论证系统应用的可行性为目的,通过实验研究与理论分析相结合的方法,确定了相应的稳态模型与动态的TRNSYS模型。通过模型对各影响因素进行了分析,并结合系统经济性分析方法提出了相应的应用建议。根据非对称非跟踪聚光光伏光热系统原理,结合系统评价方法,搭建了相应实验台,并在实验台完成了稳态实验与动态实验。测得在稳态实验条件下,最高光热效率约为31%,最高光伏效率约为11%。在动态实验条件下,光热效率为26%以上,光电效率不低于8.5%。通过稳态模型与动态模型,对系统影响因素进行了分析。结合影响因素分析情况,对影响因素的影响程度进行了分析,对于光热效率的而言,光伏板与吸热板间热阻>质量流量>水箱容积>聚光比;对于光电效率的而言,聚光比>光伏板与吸热板间热阻>质量流量,同时水箱容积对光电效率影响较不显著。通过多元逐步回归得到光热效率与各影响因素关系式以及光电效率与各影响因素关系式。将系统经济性分析与影响因素回归分析相结合,提出了针对系统应用中的设计建议,在设计别墅建筑中,单位面积集热器对应水箱容积为300-400L/m~2,单位面积集热器对应质量流量为50-100kg/h时,系统输出较高,成本回收周期较短。同时以大连地区某别墅为例进行应用计算,算得成本回收周期为5.3年。最后,在研究中发现了非对称非跟踪系统存在全年输出不均匀问题,因此针对此问题设计出一种复合平面双侧型聚光器。通过模拟,将该聚光器系统全年运行情况与原有聚光器系统全年运行情况进行对比,证明了该系统冬夏季输出差异较原有系统更小,具有一定可行性。结合聚光器结构特点,本文也总结了聚光系统与建筑相结合的方式。
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