非晶硅光伏发电系统电池组件废热利用的研究

论文摘要

光伏组件的散热问题是建筑光伏系统应用中的关键问题之一。现阶段工程上应用的非晶硅光伏电池的光电转换效率范围在4%-13%左右,光伏电池板吸收的太阳能有80%以上转换成了电池板的热能,使得电池组件的温度升高,这在一定程度上降低了电池板的光伏转换效率。但如果能把光伏组件产生的废热有效地利用起来,既可以降低光伏电池的温度,又可以利用废热,提高系统的综合能量利用效率。本文阐述了光伏光热联用系统的原理和特点,分析了目前国内外光伏光热联用系统的发展水平和利用现状。对光伏光热联用系统的两种主要形式:空冷型和水冷型系统结构形式和工作原理进行了介绍,并建立光伏光热联用系统（PV/T）传热模型,对其进行了理论模拟,研究了光伏光热联用系统的不同的结构参数对其性能的影响。搭建了一套适用于建筑光伏一体化安装方式的非晶硅光伏光热联用研究的实验系统。通过一系列实验来研究非晶硅光伏组件联用系统运行时不同工况对组件的温度、系统热效率等特性的影响,研究在保持系统较高的净输出效率情况下光伏光热联用系统的性能。本论文研究的两种不同模式下的光伏光热联用系统表现出良好的性能,模拟与实验结果吻合程度较好。本研究能为以后非晶硅建筑光伏组件的安装形式和废热利用方式上提供一定的参考;并对以后建筑光伏系统的余热利用研究提供一些利用方法和热利用性能研究方面的新思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 太阳能光伏光热联用（PV/T）技术
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 温度对光伏电池性能影响研究
• 1.3.2 光伏系统散热研究
• 1.3.3 PV/T 系统研究
• 1.3.4 PV/T 系统应用状况
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 光伏光热联用（PV/T）系统原理及类型
• 2.1 光伏电池发电原理
• 2.2 温度对光伏电池性能的影响
• 2.3 PV/T 系统的基本形式
• 2.3.1 空冷型PV/T 系统
• 2.3.2 水冷型PV/T 系统
• 2.3.3 两种系统应用特点比较
• 3 光伏光热联用（PV/T）系统实验装置及方法
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 建筑一体化光伏组件实验装置
• 3.1.2 空冷型非晶硅PV/T 系统实验装置
• 3.1.3 水冷型非晶硅PV/T 系统实验装置
• 3.2 测量仪器、方法和数据采集
• 3.2.1 辐照度测量
• 3.2.2 电功率测量
• 3.2.3 温度测量
• 3.2.4 流量测量
• 3.2.5 环境参数测量
• 3.2.6 数据采集器
• 3.3 实验数据处理
• 3.3.1 非晶硅PV/T 系统热效率
• 3.3.2 非晶硅PV/T 系统净输出电功率
• 3.3.3 非晶硅PV/T 系统能量利用效率
• 3.4 实验误差分析
• 4 空冷型非晶硅PV/T 系统的理论模拟及实验研究
• 4.1 空冷型非晶硅PV/T 系统的理论模型
• 4.1.1 空冷型非晶硅PV/T 系统的传热模型
• 4.1.2 PV/T 系统的能量平衡
• 4.1.3 PV/T 系统的传热分析
• 4.1.4 各参数的确定
• 4.2 空冷型非晶硅PV/T 系统的理论结果
• 4.2.1 通道风速对PV/T 系统性能的影响
• 4.2.2 电池板长度对PV/T 系统性能的影响
• 4.2.3 环境风速对PV/T 系统性能的影响
• 4.3 空冷型非晶硅PV/T 系统的实验研究
• 4.3.1 实验条件
• 4.3.2 实验结果
• 4.4 结论
• 5 水冷型非晶硅PV/T 系统的理论模拟及实验研究
• 5.1 水冷型非晶硅PV/T 系统的理论模型
• 5.1.1 水冷型非晶硅PV/T 系统的传热模型
• 5.1.2 PV/T 系统的能量平衡
• 5.1.3 PV/T 系统的传热分析
• 5.1.4 各参数的确定
• 5.2 水冷型非晶硅PV/T 系统的理论模拟结果
• 5.2.1 水流速对PV/T 系统性能的影响
• 5.2.2 电池板长度对PV/T 系统性能的影响
• 5.2.3 环境风速对PV/T 系统性能的影响
• 5.3 水冷型非晶硅PV/T 系统的实验研究
• 5.3.1 实验条件
• 5.3.2 实验结果
• 5.4 结论
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果