太阳能电池冷却及余热发电研究

【摘要】：太阳能光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaics,简称BIPV)是应用太阳能发电的一种新概念,是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术,在实际工作情况下的太阳能电池组件的效率将比组件在标准测试条件下的效率低20%,甚至更低。在影响电池组件实际工作性能的四个主要影响因素(电池组件工作温度,太阳能辐照量,组件光学损失,太阳光谱变化)中,温度的影响在大多情况下是最为关键的。因此,因此研究如何去除太阳能电池上的多余热量,并将其有效利用意义重大。 本文研究的内容是将太阳能电池板、集热器、热电发电片结合起来,设计并开发制成了一套光伏/热电(PV/TV)系统,将此系统利用在光伏建筑上可在利用太阳能电池发电的同时,将热量收集并利用其发电,提高单位面积的发电量。详细的介绍了光伏热电系统工作的基本原理,系统的分析了热能在太阳能电池板工作时所产生的作用及如何将热量收集。在此基础上对该装置的设计进行了深入的研究,将这种能量发电系统在北京地区进行了室外模拟实验,对该系统的电学性能和热学性能进行了实际测量,得到了较为准确的测量结果。 本文测试并讨论了该系统在4-10月的发电性能,结合fluent软件的模拟,对PV/TV系统的能量转换效率进行了计算,并将该系统在光伏建筑中的应用进行了初步的探讨。结果表明,PV/TV系统相对于单纯的光伏发电系统,单位面积发电效率有5%-15%的提高。 本文对光伏/热(PV/T)系统进行了初步的研究。此系统是将太阳能电池板、集热器、热水箱结合起来,在利用太阳能电池发电的同时,将热量收集并存储利用。对此系统在4-10月的电学及热学性能进行了测试,结合理论模拟分析了该系统的工作原理。 本文通过对光伏／热电系统的和光伏／热系统模型的建立,实现了降低太阳能电池工作温度,提高其发电效率,并将热能进行收集并利用的目的。 【关键词】：光伏/热电系统(PV/TV) 光伏建筑一体化(BIPV) 温差发电 集热
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4;TM617
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 光伏建筑一体化8-11
• 1.1.1 太阳能利用的发展现状8-9
• 1.1.2 光伏建筑一体化的概念9-11
• 1.2 光伏建筑一体化热性能的研究11-14
• 1.2.1 光伏建筑一体化热性能的理论研究12-13
• 1.2.2 光伏建筑一体化热性能的实验研究13
• 1.2.3 光伏建筑一体化电性能的研究13-14
• 1.3 光伏系统与建筑能耗14-17
• 1.3.1 我国建筑能耗的现状14-15
• 1.3.2 光伏组件系统对建筑热负荷影响的研究15-16
• 1.3.3 建筑负荷模型的研究16-17
• 2 光伏热电系统的理论模型17-34
• 2.1 温度对太阳能电池性能影响的研究17-21
• 2.1.1 温度对晶体硅光伏电池性能影响机理17-18
• 2.1.2 太阳能电池热量的来源18-19
• 2.1.3 传统的降低电池温度的处理方法与不足19-20
• 2.1.4 聚光光伏系统20-21
• 2.2 热电发电21-24
• 2.2.1 热电器件的概述21-23
• 2.2.2 温差发电机工作原理23-24
• 2.3 建筑用光伏/热电器件24-30
• 2.3.1 光伏热电系统概念的提出24-29
• 2.3.2 屋顶光伏并网发电系统29-30
• 2.4 数学物理模型的建立30-34
• 2.4.1 太阳能电池列的输出功率30-31
• 2.4.2 PV/TV系统的传热模型31-34
• 3 光伏热电系统试验研究34-54
• 3.1 中国太阳能资源分布特点34-35
• 3.2 实验装置的理论模型及测试条件35-42
• 3.2.1 实验装置理论模型35-37
• 3.2.2 测定额定工作温度的方法37-38
• 3.2.3 晶体硅太阳能电池及其测试原理38-40
• 3.2.4 光伏系统并网技术要求40-41
• 3.2.5 光伏系统性能测量41-42
• 3.3 光伏热电装置性能实验研究42-46
• 3.3.1 试验方案42-43
• 3.3.2 实验结果分析43-46
• 3.3.3 本节小结46
• 3.4 光伏热电系统(PV/TV)试验研究46-54
• 3.4.1 实验和计算模型46-47
• 3.4.2 PV/TV系统的传热模型47-49
• 3.4.3 实验测试及结果分析49-50
• 3.4.4 计算模型及结果分析50-52
• 3.4.5 本节小结52-54
• 4 光伏/热装置的性能研究54-61
• 4.1 PV/T系统的构成与理论分析54-57
• 4.1.1 PV/T系统的建立54-56
• 4.1.2 PV/T系统的传热模型56-57
• 4.1.3 PV/T系统的评价标准57
• 4.2 实验测试及结果讨论57-60
• 4.3 本章结论60-61
• 5 结论与展望61-62
• 5.1 结论61
• 5.2 本文的创新点61
• 5.3 展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 致谢67-69

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

低温差下半导体温差发电器分析    李伟江;李玉东;腊冬;秦伟;李茂德;

太阳能电池冷却器的设计与研究    蔡康;关欣;刘鹏;唐应堂;

太阳能电池在光伏建筑一体化上的应用    郑雨;

太阳能建材技术的研究与开发(Ⅰ)——光伏屋顶热性能的调查    赵春江,崔容强

太阳电池效率与串联电阻的近似指数关系    魏晋云

热性能对晶体硅太阳能电池的效率影响研究    褚玉芳;陈维;沈辉;舒碧芬;

最大功率条件下串联太阳电池电流方程的确定    翟载腾;程晓舫;丁金磊;查珺;茆美琴;

建筑能耗比例与建筑节能目标    龙惟定

高性能热电材料的高温高压合成研究    宿太超

环境友好型硅化物和氧化物热电材料的研究    周爱军

热电材料的现状及特点    周金金;张文丽;

3kW家用型太阳能光伏发电(PV)系统并网后的运行和监测    赵春江;刘永生;杨金焕;

10kW建筑一体化屋顶光伏发电系统的研制    苏乘风;赵春江;洪崇恩;

太阳能光伏电池冷却技术研究    杨晶晶;刘永生;谷民安;彭麟;张玉凤;高湉;

现阶段住宅照明与节能    孙燕;段勇;

新型除湿技术的研究进展    赵伟杰;张立志;裴丽霞;

能源合理利用与人类住区的可持续发展    李云霞;郭志良;韩金亮;

热电材料低维化的研究进展    吴旌贺;史小波;赵先林;

高层建筑外部尺度及节能设计初探    于宏武;王晓波;陈红;

建筑节能初期设计阶段的能耗模拟与分析    刘金霞;杨小凤;种净植;杨嘉;张洪宇;

我国太阳能建筑技术的应用发展探讨    邸芃;王垚;

长沙市宾馆酒店建筑用能现状及分析    倪吉;李念平;周慧;林爱麟;

试论建筑节能的科学发展观    龙惟定;

我国建筑节能与节能建筑的发展思考    马宏权;龙惟定;

自然通风在适宜地域建筑设计中的运用    金月梅;刘福智;

低技术节能策略在教育建筑设计中的运用——四川音乐学院美术系教学楼方案设计    陈川;杨祖贵;

某火车站的节能标准权衡判断研究    王磊;徐玉党;雷飞;谭绍光;

某火车站自然采光与照明能耗的经济性探讨    王磊;徐玉党;

燃气空调向何处去    龙惟定;

某建筑自然通风设计及其实验验证    刘加根;李晓峰;朱颖心;

集成GUD系统的低能耗建筑设计研究    石峰

船舶空调系统的建模与仿真    何治斌

分光谱太阳能光电转换系统研究    赵源

基于系统辨识的太阳能—相变蓄热新风供暖系统控制策略研究    李鹏

藏西南边远地区直接受益式太阳能采暖研究    肖伟

含过渡元素金属碲化物的设计与热电性能研究    付红

我国华北寒冷地区农村可持续住宅建设与设计研究    王舒扬

建筑节能科学观的构建与应用研究    余晓平

自然通风条件下高层居住建筑周围空气污染物扩散研究    王建辉

汽车尾气热电发电技术研究及应用仿真    靳鹏

NaCo_2O_4热电材料掺杂的研究    韩卫宁

大型热电厂间接连接供暖系统对新型墙体节能建筑供暖能耗分析    赵博

Zn-Sb纳米膜热电材料的脉冲电化学法制备及性能研究    刘丹

唐山市公共建筑节能管理研究    党开春

生态视野下的办公建筑“绿色中庭”设计研究    姜树新

冶金工业厂区绿色建筑技术应用策略研究    张永祥

流体管网系统的水力平衡优化研究    单力钧

相变储能石蜡材料的制备及性能研究    王世宏

寒冷地区高校学生公寓建筑形态的气候适应性设计研究    彭博

北京地区住宅建筑被动式节能设计研究    刘东旭

硅太阳电池工程用数学模型    苏建徽,余世杰,赵为,吴敏达,沈玉梁,何慧若

聚光条件下太阳电池的热电特性分析    吴玉庭,朱宏晔,任建勋,梁新刚

太阳电池效率与串联电阻的近似指数关系    魏晋云

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

半导体温差发电器的输出功率    吴丽清，陈金灿，严子浚

串联型电能质量控制器注入电压的研究    张秀娟,杨潮,唐志,刘炳,韩英铎

一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究    陈幼平,杜志强,艾武,周祖德

太阳能发电变频器驱动系统的最大功率追踪控制法    戴欣平,马广,杨晓红

不同系统联结方式下通用电能质量控制器的功率分析    王群,耿云玲,何益宏

最大功率条件下串联太阳电池电流方程的确定    翟载腾;程晓舫;丁金磊;查珺;茆美琴;

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红