影响光伏系统高效利用太阳能的因素实验研究

【摘要】：能源是国家生产发展的命脉，也是世界各国国家战略的出发点和核心内容。然而由于化石能源的有限性和不可再生性，化石能源最终将消耗殆尽，同时其带来的环境污染问题日益严重。开发和利用可再生能源已成为能源发展的必由之路。太阳能资源是可再生能源的重要组成部分，有储量大，分布广等特点，具有巨大的发展潜力，太阳能光伏发电将太阳能直接转换为电能，近年来得到飞速发展。 呼和浩特地区属于太阳能辐照二类地区，光照条件好，可利用率高。基于此，本文在呼和浩特地区开展了不同安装方式对光伏系统性能影响的研究，对光伏组件固定倾角安装，双轴跟踪，垂直轴跟踪，南北轴跟踪等安装方式下所获得的太阳辐射量进行了模拟计算和实验研究。结果表明：采用跟踪装置后，单位采光平面上获得的太阳辐射量与水平面相比有较大提高，双轴跟踪、垂直轴跟踪获得的太阳辐射量分别提高80%和68%；四种跟踪方式的月利用系数都具有冬季高夏季低的特点，双轴跟踪、垂直轴跟踪和南北轴跟踪的瞬时利用系数具有早晚高、正午低的特点，37°倾角的瞬时利用系数在全天中变化平缓；对于全年利用的并网型光伏系统，垂直轴跟踪的成本较低，结构简单，性价比高，选用垂直轴跟踪可以获得较高的收益。 针对光伏组件板背温度升高引起其效率下降的问题，本文开展了太阳能光伏光热一体化研究，设计了“迷宫式”太阳能光伏光热一体化系统，并开展了实验研究。结果表明：在进口水温恒定和水的质量恒定两种情况下，冷却前后的PV/T系统中的光伏组件的功率分别升高9.1%和7.3%；在冷却水质量恒定的情况下，PV/T系统的光伏组件温度大幅降低，可使冷却水温达35℃以上，光伏光热综合效率可达50%以上。 光伏组件表面的阴影会改变其输出特性，本文研究了局部阴影遮挡对光伏组件和光伏发电系统输出性能的影响。对光伏组件在不同比例局部阴影遮挡，以及光伏系统在10%的阴影遮挡下的输出特性进行了实验研究。结果表明：光伏系统中的任意一块光伏组件的遮挡都会对整个系统的输出功率造成衰减；当光伏组件有超过10%部分被遮挡时，光伏系统的输出功率损失达85%以上，输出功率损失随着遮挡面积增大而增大；集中遮挡造成的功率损失大于分散遮挡，遮挡越分散对光伏系统造成的功率衰减越小。 【关键词】：光伏发电 跟踪方式 PV/T系统 阴影遮挡
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-11
• 1.1.1 我国能源发展现状8-9
• 1.1.2 太阳能资源的优势9-10
• 1.1.3 太阳能光伏发电10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 课题的主要研究工作13-14
• 第二章 太阳能电池的输出特性及影响因素14-20
• 2.1 太阳能电池的工作原理14-15
• 2.2 太阳能电池的输出特性15-17
• 2.2.1 太阳能电池的输出功率15-16
• 2.2.2 太阳能电池的填充因子16-17
• 2.2.3 太阳能电池的效率17
• 2.3 影响太阳能电池性能的因素17-20
• 2.3.1 太阳辐照度对太阳能电池性能的影响17-18
• 2.3.2 温度对太阳能电池性能的影响18-19
• 2.3.3 阴影遮挡对太阳能电池性能的影响19-20
• 第三章 光伏阵列跟踪特性研究20-32
• 3.1 不同跟踪方式的数学模型20-24
• 3.1.1 不同跟踪方式下的太阳入射角20-23
• 3.1.2 任意倾斜平面上的太阳辐射强度23-24
• 3.2 计算结果与分析24-27
• 3.2.1 不同跟踪方式下的月利用系数分析24-25
• 3.2.2 同种跟踪方式下的瞬时利用系数分析25-27
• 3.3 实验及数据分析27-31
• 3.3.1 实验装置与方案27-29
• 3.3.2 实验结果与分析29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 “迷宫式”PV/T 系统光伏光热性能实验研究32-42
• 4.1 实验装置与方案32-36
• 4.1.1 实验装置32-35
• 4.1.2 实验方案35-36
• 4.2 实验结果与分析36-40
• 4.2.1 系统的电性能36-38
• 4.2.2 PV/T 系统的热性能38-39
• 4.2.3 组件温度与风速的关系39-40
• 4.3 PV/T 系统的效率40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 局部阴影遮挡影响光伏系统性能实验研究42-50
• 5.1 实验装置42-43
• 5.2 局部阴影遮挡对光伏系统的影响43-49
• 5.2.1 光伏组件变比例阴影遮挡对光伏系统的影响44-45
• 5.2.2 光伏组件 10%阴影遮挡对光伏系统的影响45-47
• 5.2.3 光伏系统 10%阴影遮挡对系统的影响47-49
• 5.3 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-53
• 6.1 结论50-51
• 6.2 本文工作的创新点51
• 6.3 展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 在读期间取得的科研成果58-59

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能电池板双轴跟踪能量增效的研究    马慧慧;白连平;

光伏电池板在阴影影响下输出特性    胡义华;陈昊;徐瑞东;昝小舒;

固定式太阳电池方阵最佳倾角的实验研究    常泽辉;田瑞;

太阳电池光伏光热一体化系统的性能研究    常泽辉;田瑞;侯静;

单晶硅太阳电池的温度和光强特性    金井升;舒碧芬;沈辉;李军勇;陈美园;

阴影遮挡下空间太阳电池串联组件输出特性分析    李国良;李明;王六玲;项明;黄波;郑土逢;魏生贤;王云峰;

太阳跟踪装置应用的经济性分析    刘庆才;沈辉;

我国的大气透明度及其计算    王炳忠,潘根娣

抛物柱面聚焦的几种跟踪方式的光学性能分析    陈维,李戬洪

太阳能光伏光热一体化系统的实验研究    季杰,程洪波,何伟,陆剑平,T.T.Chow

双轴跟踪装置对太阳能发电系统增效的理论研究    卢育发;李旗号;李倩;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

太阳能利用跟踪技术的研究进展    许启明;冯俊伟;宫明;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

新疆哈密十三间房地区大型并网太阳能电站和风力发电站的互补性研究    康乐;李兴亮;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

农业资源现状及农村能源建设对策    王颖伟;

光伏发电温室的现状及技术前景研究    魏晓明;周长吉;丁小明;鲁少尉;曹楠;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

太阳能光伏技术与建筑应用    李蔚;

国内外太阳能空间结构的应用与技术探讨    罗尧治;饶力;

上海地区大气透明度变化特征分析    韩晶晶;

光伏建筑一体化防雷设计    孙忠欣;袁茂荣;邬铭法;

管式扩散中POCl_3使用量的测量及对扩散工艺的影响    陈琼;蔡希松;李钟华;刘秀兰;潘盛;刘志刚;孙铁囤;

蓄冷降温式太阳电池组件的研究开发    秦红;沈辉;张仁元;史保新;梁振南;

新型的光伏热建筑一体化系统    钱剑峰;张吉礼;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究    郭小松

蓄冷降温式太阳电池组件材料和热特性的理论与实验研究    秦红

中国地面太阳辐射长期变化特征及短期预报方法研究    马金玉

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

双轴跟踪装置对太阳能发电系统增效的理论研究    卢育发;李旗号;李倩;

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

独立光伏系统最佳倾角计算新方法    顾超,崔容强

固定式太阳电池方阵最佳倾角的实验研究    常泽辉;田瑞;

硅太阳电池数学模型的简化    陈中华;赵敏荣;葛亮;李慧玉;

抛物面式太阳能聚能系统聚光特性模拟    帅永;张晓峰;谈和平;

空间太阳电池槽式聚光热电联供系统特性分析    项明;李明;王六玲;何建华;李承晴;徐永锋;张兴华;王云峰;

平板式与槽式聚光太阳能电池组件性能分析    王云峰;李明;林文贤;王六玲;魏生贤;徐永锋;张兴华;项明;

太阳能光电-光热综合利用系统    魏葳;骆仲泱;赵佳飞;寿春晖;张艳梅;武婷婷;倪明江;

不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算    杨金焕,毛家俊,陈中华

太阳能光伏发电技术(9) 光伏系统的维护与检修    马胜红;陆虎俞;

非对称聚光跟踪光伏系统产业化优势    李杰吾;

建筑光伏系统的设计、工程管理与维护    王东;

太阳光伏系统设计浅析    张德科;宁芙;

某职工宿舍屋顶光伏系统的设计方案研究    李光明;刘祖明;何京鸿;赵恒利;

光伏系统分布式功率的优化    王坤;施火泉;

美国拟开发即插即用式光伏系统推进分布式太阳能应用    本刊编辑部;

史立山:应重点支持建设分布式光伏系统    史立山;

多晶硅-光伏系统碳排放环节分析    刘臣辉;詹晓燕;范海燕;吕信红;

基于Matlab/Simulink的光伏系统仿真研究    高俊营;龚信华;王飞龙;董博;常迪;

光伏系统应用中的若干误区    杨金焕;陈中华;

并网光伏系统对配电网的影响及安全生产管理对策    张月超;梁冰;

光子晶体热辐射器应用于热光伏系统中的研究进展    杜盼盼;许静;李宇杰;陈金宏;

光伏系统用中小功率逆变电源的现状与展望    杨宏;王鹤;

广州地区倾角对光伏系统性能影响实验研究    陈维;沈辉;王宁;施晓丹;杨振宝;

聚光跟踪常规单晶光伏系统的产业化趋势    李杰吾;

并网光伏发电系统孤岛现象的混沌检测方法    李波涛;李鹏;张宏滨;王志强;马梦朝;

应用于光伏系统之直流／直流模组化转换器研制    陈建富;梁从主;赵兴国;

太阳能供电器推广应用中的几个问题初探    徐晓晨;马影辉;邵广义;

太阳能供电器推广应用中的几个问题初探    徐晓晨;马影辉;邵广义;

光伏系统是租赁还是购买    见习记者 徐瑶

大力推广光伏产业的实用工程    记者 李志强

中环光伏在宁打造光伏系统集成基地    记者 张希　通讯员 王静

欧洲政策调整助推中小光伏成主流    本报记者 李永强

中小光伏渐成新宠    本报记者 李桂琴

山东省博物馆光伏系统并网发电    赵国陆

中国大力发展光伏系统发电    秦京午

开发光伏系统市场前景广阔    中信集团武汉市建筑设计院 李蔚

分布式光伏应用安全隐患不容忽视    国网能源研究院 孙李平

我们的事业充满阳光    周慧　本报记者 吴长锋

基于Z源网络的三端口光伏系统研究    高志强

并网型户用光伏系统的孤岛检测技术研究    刘芙蓉

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

热光伏系统数值模拟及其光谱控制方法研究    茆磊

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

热光伏系统的实验和理论研究    吴玺

并网光伏系统中混沌现象的研究    陈浩

混合光伏系统的数字化控制方案设计及实现    于冰

北京地区光伏系统发电功率预测的研究    张勃

光伏系统并网管理应用项目研究    杨晓红

光伏系统实验平台及控制策略的研究与实现    谢伟

光伏系统的数据仿真和管理    孙宁励

稀土辐射器热光伏系统余热发电研究    庞志伟

多逆变器光伏系统的优化控制策略研究    王飞

基于直流微网的光伏系统研究    孙濛濛

建筑模块化光伏系统及其控制策略    周毓颖