太阳能热电光电复合发电系统中热电模块地数值模拟及实验研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringNumericalandExperimentalStudyofThermoelectricModuleinthePhotovoltaicThermoelectricHybridSystemCandidate:YangHuafengMajor:EngineeringThermophysicsSupervisor:Prof.LiuWeiHuazhongUniversityofScience&Techno

2、logyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2011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

3、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，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。本论文不保密□。属于（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：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着能源问题的日趋严重，新能源的开发和利用已经成为当今科研工作者的研究热点问题。其中太阳能热电光电复合发电技术是一种基于太阳能全光谱的新能源利用方式，本文基于太阳能热电光电复合发电技术，对热电模块进行了设计和优化，根据热电模块结构，对温差发电器件及冷端散热器进行了优化设计。首先，太阳能热电—

4、光电复合发电分布式电站示范系统项目规模为5～10kW，要求复合发电示范系统的发电效率达到25％以上，其中热电发电的发电贡献率达到5％以上。要满足此要求对应的温差发电的高温端在500摄氏度左右，这就需要设计在适用于此温度范围内的宽温域热电发电器件。本文第一部分在分析ANSYS数值模拟设计优化温差发电器件精度的前提下，提出了数值模拟设计和优化温差发电器件的方法。分析了分段式热电器件的分段比、电偶臂面积比、热电材料参数、负载、接触热阻、接触电阻等对热电发电器件性能的影响，并分别给出了两段式和三段式热电发电器件的效率与各项参数的变化曲线。其次，在热电模块的设计基础上，对热电模块的冷端

5、散热器进行了优化设计。本文重点应用ANSYS数值模拟软件对空冷散热器的翅片高度、基板厚度等进行了优化设计，并分析了散热器与重力方向夹角对散热器性能的影响。然后对太阳能热电光电复合发电系统中的热电模块进行了实验研究，搭建了热电发电器件性能测试平台，并测试分析了直管型水冷散热器对热电模块性能的影响。最后，对太阳能热电光电复合发电系统的能量流动、系统的集成拼装及相应的能量流动损失进行了分析，本文的研究成果和结论对太阳能热电光电复合发电系统的设计及优化具有重要的指导意义。关键词：光伏热电复合系统散热器I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThedevelopmentandutil

6、izationofnewenergyhasbecomeahotspotbytoday’sresearchersasariseresultoftheseriousenergyproblem.Thephotovoltaicthermoelectrichybridpowergenerationtechnologyisanewenergyutilizationmethodbasedonsolarfullspectral,thispaperfocusonthethermoelectricmoduleandmakeadesignandoptimization,afterthat,theo

7、ptimizationdesignofthethermalsinkisproposedaccordingtothethermoelectricmodule.First,thescalerequirementsofthephotovoltaicthermoelectrichybridpowergenerationdistributedsystemis5~10KW,andthethermoelectricefficiencyneedstoabove5%ofthetotally25%efficiencyoft