聚光热电系统电池阵列特性及关联参数影响

优选出性能较好的空间太阳电池阵列和砷化镓电池阵列进行聚光实验,研究两种电池阵列聚光特性和特性参数受聚光条件影响,对其建立数学模型,分析系统特性受关联参数的影响。实验表明,空间电池阵列I-V特性曲线随聚光比增加变成直线,其填充因子FF也随聚光比增加而减小,效率η先增加后减少,在8.48倍聚光比时达到最高为8.65%;砷化镓电池阵列I-V曲线随聚光比增加保持较好特性,填充因子FF有所下降,η增加。高光强引起温度的升高对电池阵列输出性能有较大影响,且砷化镓电池阵列受到的影响大于空间电池阵列。计算表明,系统特性参数对性能有不同程度的影响,其中,反射镜面光学效率对系统性能影响最大,为系统优化设计首要考虑因素。     

一种改进型槽式聚光电热联供系统的性能研究

提出一种改进型的槽式聚光电热联供系统,该系统在电热联供系统的基础上增加一个金属腔体再热级,实现输出高品质电能的同时输出较高温位的热能。构建改进型槽式聚光电热联供系统实验装置,通过测试实验,发现改进型系统的电输出性能和热输出性能均有所提高。分析改进型槽式聚光电热联供系统与单晶硅平板光伏系统、太阳能热水系统三者之间的经济效益,结果表明,改进型系统的经济性能高于单晶硅平板光伏系统,低于太阳能热水系统。     

槽式聚光太阳能热电联供复合循环

提出一种新型的太阳能光伏发电与供热复合循环系统,该复合循环系统有效利用太阳辐射能量,提高光伏系统电池功率,并将光伏电池所产生的热量有效回收,实现同一聚光集热器对外供电、供热.构建了槽式聚光太阳能热电复合循环实验装置,实验表明,在10倍太阳聚光作用下,单晶硅电池功率可放大5.05倍,并可有效回收太阳电池所产生的热量.太阳能热电联供系统能有效提高太阳能综合利用率.     

高聚光条件下砷化镓光伏电池特性的实验研究

设计并搭建了一种碟式聚光光伏发电系统,介绍了系统的结构,阐述了系统工作原理,并对其进行了户外实验研究。根据实验结果,该碟式聚光光伏系统的几何聚光倍数为150倍,其峰值功率为1.5315W/cm2,平均效率为26.58%,电池平均工作温度为46.875℃。太阳直接辐射强度和电池温度是影响三结砷化镓光伏电池性能的主要因素。与现有的单晶硅光伏电池片相比,三结砷化镓聚光光伏电池具有转换效率高、电学性能好等特点,所收集的电池温度、输出功率、效率等数据对碟式聚光光伏系统的进一步研究具有一定参考价值。     

单晶硅太阳电池在槽式聚光与普通光照条件下伏安特性的对比研究

为进一步对开发聚光热电联供系统提供依据与指导,在槽式聚光器中,设计了槽式单晶硅太阳能电池热电联供测试系统,并在太阳聚光条件下对单晶硅太阳电池进行了伏安特性的测试.测试结果表明,普通单晶硅太阳能电池在聚光10倍左右的情况下,开路电压变化不大,开路电流放大了4.1倍左右,伏安特性曲线基本满足线性关系.     

复合抛物面聚光太阳能PV/T系统的实验研究

设计并搭建了CPC低倍聚光太阳能PV/T单通道空气系统实验台,对不同工作环境下聚光PV/T系统的热电性能进行了实验研究。实验研究结果显示:在聚光条件下,系统的各表面温度随光照强度的增加而升高,随下部通道入口空气流速的增加而降低。聚光PV/T系统的最大输出功率可达到60W,比对应相同电池面积平板系统最大输出功率高20W。聚光PV/T系统的各效率随光照强度增加而增大,系统的最大电效率为11%,最大热效率为70%,最大火用效率为16%,比单纯发电时最大火用效率提高约5%。实验获得了一批新的有价值的实验数据,为聚光太阳能光伏光热系统的进一步研究提供了依据。     

两级聚光光伏系统中砷化镓电池特性的实验研究

针对一般聚光系统中光斑不均匀而导致电池性能下降的问题,设计并搭建了具有二级聚光器的碟式聚光光伏发电系统,介绍了系统的结构及工作原理,进行了户外实验。在相同聚光比条件下(150X),与单级聚光系统相比,三结砷化镓光伏电池的平均峰值功率为1.515 W/cm2,平均效率为29.29%,平均峰值功率和平均效率分别提高了23.32%和9.12%。     

微热管阵列光伏光热组件瞬时效率实验研究

将新型平板热管——微热管阵列应用于太阳电池的散热,制成光伏光热一体化组件,在降低电池温度提高发电效率的同时对余热进行收集利用,达到热电联供的目的。为了测试微热管阵列光伏光热组件的性能,对该组件进行瞬时效率实验,测得瞬时热效率曲线的截距η0可达到41.4%,斜率FRUL为3.95,20℃入口温度时的太阳能利用总效率可达到50%以上,综合性能效率达70%以上;瞬时热效率随室外环境温度的升高而增加,随冷却介质入口温度的增加而减小,环境温度为6℃和19℃时的瞬时热效率相差10%以上,入口温度是20℃的瞬时热效率比40℃时高8.5%。背板温度是影响电效率的关键因素,在测试期间,光伏光热组件电效率保持在10.5%~12.3%之间。     

基于某百千瓦级微型燃气轮机的HAT循环热力系统设计与分析

为了研究基于微型燃气轮机的湿空气透平(humid air turbine, HAT)循环用于热电联供的热力性能,建立了某百千瓦级回热循环微型燃气轮机及其HAT循环的热力性能模型,优化了循环参数,分析了压损与换热温差对循环效率的影响,并对HAT循环热电联供效率与回热循环进行了比较分析。研究表明基于回热循环微型燃气轮机构建的HAT循环折合发电效率可以达到29.66%,比回热循环提高4.28个百分点。HAT循环的热电比范围为0～2.8,回热循环的热电比范围为0～2.4。当热电比为0～1.6时,HAT循环热电联供效率高于回热循环;当热电比为1.6～2.4时,回热循环效率高于HAT循环。本研究为HAT循环热电联供系统的设计与应用提供参考。     

基于单螺杆膨胀机的分布式太阳能热电联供系统

分布式太阳能热电联供系统可实现热电联供,满足居民的用电以及生活热水和供暖的需求,在城市和农村建筑中具有广阔的市场。单螺杆膨胀机具有受力平衡、寿命长、振动噪音小等优点,十分符合分布式太阳能热电联供系统的要求。单螺杆膨胀机分布式太阳能热电联供系统,主要包括非跟踪中温太阳能集热简单有机朗肯循环热电联供系统、分布式槽式或线性菲涅尔太阳能聚光带回热两级有机朗肯循环热电联供系统和分布式碟式太阳能聚光蒸汽朗肯循环热电联供系统三种。本文的课题组攻克了单螺杆膨胀机螺杆和星轮的加工技术,研制了五种型号的单螺杆膨胀机,并进行了压缩空气和有机朗肯循环性能试验,试验结果表明研制的单螺杆膨胀机最高效率可达70%以上,最大功率172kW,最小功率5kW。