太陽能熱光伏發(fā)電系統(tǒng)研究.pdf

1、太陽能熱光伏發(fā)電(Solar Thermophotovoltaic，STPV)是目前對太陽光熱綜合利用的又一種途徑。STPV系統(tǒng)較一般太陽能光伏系統(tǒng)的能量密度大、轉(zhuǎn)換效率高。本文針對某STPV系統(tǒng)，進行了較為詳細的研究。 本文首先在考慮加工水平與成本的基礎(chǔ)上，對STPV系統(tǒng)聚光器進行了合理選型，并根據(jù)STPV系統(tǒng)輻射器運行要求初步計算了聚光器的采光面面積。其次，設計了STPV系統(tǒng)中熱光伏轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，對其中的輻射器、光伏電池分別

2、展開討論。并采用了光學濾波器、石英玻璃窗口、石英玻璃真空隔熱罩等熱控制方法，以減少熱光伏系統(tǒng)內(nèi)部能量損失。再次，研究了應用于STPV系統(tǒng)的水冷式散熱器。根據(jù)STPV系統(tǒng)的散熱要求，綜合考慮材料、加工、密封、耗功等因素，對其結(jié)構(gòu)進行了設計。借助商用CFD軟件對散熱器的傳熱與流動性能進行了數(shù)值模擬，并對其進行了實驗研究，結(jié)果表明流動阻力損失與模擬值比較接近，在系統(tǒng)所能達到的輻射器溫度水平下能夠保持電池運行溫度在較低水平。第四，對適合于本ST

3、PV系統(tǒng)的自動跟蹤系統(tǒng)進行了機械傳動機構(gòu)的設計與加工，在綜合考慮各種負載的情況下對驅(qū)動步進電機進行了選型與計算。以STC11F16XE單片機為控制核心，設計了采用視日運動軌跡計算跟蹤方式的控制系統(tǒng)硬件電路，并根據(jù)STPV系統(tǒng)運行要求編寫了軟件控制代碼。通過單片機系統(tǒng)仿真軟件對所設計的單片機控制系統(tǒng)電路及控制程序進行了仿真調(diào)試。并在此基礎(chǔ)上制作了跟蹤系統(tǒng)控制模塊。最后，對整個STPV系統(tǒng)進行了現(xiàn)場實驗測試。從輻射器溫度來看，在實驗時間段內(nèi)