太阳能热电发电系统优化地研究

《太阳能热电发电系统优化地研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringOptimizationofSolarThermoelectricPowerGenerationSystemPh.D.Candidate:BimrewTamratAdmasuMajor:ThermalPowerEngineeringSupervisor:Prof.Xiao-BingLUOHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430

2、074,P.R.ChinaMay18,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学博士学位论文摘要太阳能热电发电是除光伏发电外的另一种直接将太阳辐射转化为电能的方式，并且已经成为近几年来太阳能利用的新热点。本论文通过详细的理论分析和实验研究来优化太阳能热电发电系统。首先，本文陈述了不同热电效应的基本原理及其相互关系，设计并制造了不同装置的样品，如具有不同表面轮廓的太阳能接收器、应用于热沉的水冷器，和空冷翅片型热沉的设计及优化

4、等。基于扩散焦点方法（DFP），设计了具有高照度均匀度的菲涅尔聚光器并用蒙特卡洛光线追迹方法进行了模拟，模拟结果表明，相比于传统的设计方法，DFP方法能够显著地提高太阳能热接收器上的照度均匀度。其次，本文对具有/不具有均匀温度分布的热电发电系统进行了对比。在模拟和试验过程中，对两个系统的输出电流、输出功率、开路电压和系统效率进行了对比，模拟和实验结果表明，保持热电发电系统的热接收器上表面温度均匀能够获得更好的输出。此外，本文提出了一个完整的数学模型来揭示汤姆逊热和热接触电阻对太阳能热电发电系统的影响。模型的分析方程由冷热结点温度、冷热接点间的热导率、输出功率、最大输出功率、系统效率、系统

5、最优效率、输出电压和输出电流等参数导出。基于此模型的一个工程实例表明，忽略汤姆逊热和界面间的热接触电阻将严重影响太阳能热电发电系统的输出。最后，本文设计实验研究了太阳能热接收器的上表面轮廓对系统优化的影响。实验结果表明，当使用一个平顶的太阳能热接收器时，系统具有更优的输出性能。在理论研究之外，我们用数值模拟方法分析了长度、厚度、热电材料的横截面形状、外部连接负载、匹配负载以及品质因数对太阳能热电系统优化过程的影响。当匹配负载为Ro=Re时，系统达到最大输出和最高系统效率，并且这一最大输出的数值主要决定于Th值。另外，我们发现双级太阳能热电发电系统比单级太阳能热电发电系统有更高的输出。关键

6、词：太阳能；太阳能热电；温度依赖型材料特性；系统优化；不均衡热力学I万方数据华中科技大学博士学位论文AbstractSolarthermoelectricpowergenerationisanotherwaytoconvertsolarradiationdirectlyintoelectricitybesidesphotovoltaictechnology,andhasbecomenewhotspotsolarenergyutilizationinrecentyears.Inthisthesis,detailedtheoreticalanalysisandexperimentalstud

7、ieswereconductedtooptimizethesolarthermoelectricpowergenerationsystem.Firstly,descriptiononthebasicprinciplesofdifferentthermoelectriceffectsandtheirinterrelationshipswerepresented.Designingandprototypemanufacturingofd