论文部分内容阅读
化石能源日趋紧缺、环保压力不断加大,各国都在大力研究可再生能源,太阳能利用技术作为新兴的可再生能源利用产业备受青睐。太阳能在发电过程中无需运输,没有污染。太阳能的有效利用促使人类社会迈入减少污染、减少能源浪费的时代。农业科技迅速发展,温室内各种设备均需供电,会产生能耗。所以设计效率较高的温室供电系统具有重要的理论意义与实用价值。为解决温室内常规的能源供电能耗大和传统太阳能供电模式下利用效率低的问题,本文先结合温室特点设计了CPC型聚光光伏/温差联合发电系统,联合发电单元中主要包括聚光、联合发电及冷却三个部分。聚光采用CPC型聚光器,将光伏电池、温差电池热端和扁平热管蒸发段紧密结合为一体并放于CPC型聚光器光路出口处,光伏电池吸收光能只有一小部分实现光伏发电,其余部分转化为热能,此刻光伏温度升高,作为热源将热量传给温差发电电池热端。与此同时,设计温差电池的冷端与扁平热管紧密结合,这样联合发电中产生的废热通过扁平热管传递到热管冷凝段上,通过冷却液体对流,实现系统降温,既能提高光伏发电效率,又使得温差电池冷、热端产生温度差值,从而发电。与此同时,为进一步提高发电性能,实现最大功率点跟踪,本文还对联合发电控制系统的总体结构和控制方案进行了设计,主MPPT控制电路采用双CUK变换电路。然后搭建了系统的试验平台,采用实验研究方法对CPC型聚光光伏/温差联合发电系统性能进行试验研究。结果显示,系统联合发电效率大于光伏发电、温差发电单独发电的效率,实现了能源的梯级利用。在CPC型聚光光伏/温差联合发电系统瞬时性能的试验期间联合效率最大可达到20.06%,瞬时发电功率最大值为125.98W。在全天性能测试期间,CPC型聚光光伏/温差联合发电系统全天的发电效率在18.57以上。CPC型聚光光伏/温差联合发电系统的发电性能优于已有的联合发电系统。所获得的电能基本满足寒地温室内环境监控系统、照明系统的供电要求。最后,建立了CPC型聚光光伏/温差联合发电系统的数学模型,对CPC型聚光光伏/温差联合发电系统的能量转换进行分析,经过模拟仿真计算出CPC型聚光光伏/温差联合发电系统在一天内的发电功率、发电效率情况。然后利用验证后的模型又不同太阳光辐射强度、冷却液流量对整个系统的影响进行研究分析。