太阳能热电—光电复合发电系统的发电功率与效率模型

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要在地球环境污染和能源形势日趋严峻的今天，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点，越来越受到人们的重视，太阳能发电技术的应用更是目前关注的焦点。本文综述了太阳能发电的发展概况、研究动态及应用前景，并在此基础上对太阳能热电发电器件、光电发电器件和热电一光电复合发电系统进行了研究。本文首先从热电发电的基本原理出发，建立了热电发电器件的热一电模型和光一热一电模型，并用传热学理论进行分析。认为热电发电子系统的输出功率和效率随器件热端和冷端接触层热导的增加而增加，随器件热导的减小而增加，且器件热导的影响远大于接触层热导的影响：当热电

2、器件低端温度不变时，输出功率随聚光比的增加丽增加，效率随聚光比的增加先增加后减小；在高聚光比下。热损失主要由热端热辐射造成且对器件输出功率和效率影响较大。自然对流换热造成的热损失可忽略不计；此外，集热体发射率和吸收率对热电器件功率和效率影响也很大，且吸收率的影响大于发射率的影响。对于光伏发电子系统，本文基于光伏发电的基本原理，建立了光一电模型和光一电一热模型并进行研究。结果表明，温度对光伏电池的功率和效率影响很大。聚光比低于50倍的工况，可采用增加散热片面积的方式降低电池的工作温度；而对于超过50倍聚光比的工况，必须采用水冷等其它的散热措施。最后，本文在前面工作的基础上建立了太阳能

3、热电一光电复合发电系统模型，并研究了分光波长对复合发电系统输出功率和效率的影响。结果表明，热电发电子系统的功率随分光波长的增加而减小，效率随着分光波长的增加先增加后减小；光伏发电子系统和复合发电系统的功率和效率都随分光波长的增加先增加后减小，且都在光伏电池的截止波长处达到最大值。因此，复合发电系统的最佳分光波长应该取在光伏电池的截止波长处。本文主要从理论的角度，对太阳能热电一光电复合发电系统进行了分析优化，对复合发电系统的设计具有一定的指导意义。关键词：热电；光电；复合发电：效率；功率：模型+本论文研究得到国家高技术发展研究计划项目“太阳能热电一光电复合发电关键技术与分布式电站示范

4、系统”(No．2007AA052444)的资助．武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththebackgroundofseriouspollutionandenergycrisistoday,thesolarenergy,asanovelgreenandrenewableenergy,whichisabundant,economicandnon—pollution,attractslotsofattentions，andtheapplicationofthesolarthermoelectricandphotovoltaicenergytechnologyhasbe％the

5、focuswhichpeopleattendto．Thesurvey,developmentandapplicationforegroundofsolarthermoelectricandphotovoltaicenergytechnologyaregivenandthestudyofsolarhybridgeneratorsystemarepresented，thethermoelectricgenerator,thephotoelectricgeneratorandthesolarhybridgeneratorsystemarealsostudiedinthispaper．Th

6、ethermoelectricmodelandthelight-thermoelectriccouplingmodelarcestablishedandanalyzedaccordingtothetheoryofthermodynamics．Theresultsshowthat,theoutputpowerandtheefficiencyincreasewiththeincreaseofthecontactlayer’Sthermalconductance，theyalsoincreasewiththedecreaseofthegenerator’Sthermalconductan

7、ce，andtheimpactofthegenerator'sthermalconductanceisfargreaterthanofthecontactlayer．WhenthelowtemperatureisfLxed，theoutputpowerincreaseswiththeincreaseofthefocusratio，theefficiencyincreasesfirstanddecreaseslateLIfthefocusratioisverylarge