版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、 中国科学 E 辑: 技术科学 2009 年 第 39 卷 第 5 期 的输出功率对聚光器聚光比也十分敏感 , 随着聚光 比增加 , 电池输出功率成直线增大 , 聚光器聚光比 2000 时, 电池输出功率密度为 1.8 W/cm , 当聚光比 2 高出近 300 K, 这是由于滤波器可将电池无法转换波 段的光子反射回辐射器以重新利用. 同时由图 7 可以 看出 , 滤波器可以大大减小电池中所产生的废热量 , 在含有滤波器的 STPV 系统中, 当辐射器表面温度达 到 1890 K 时, 电池中所产生的废热不会超过 5 W/cm2, 而不含有滤波器的系统中 , 当辐射器温度为 1600 K 时,
2、 电池中产生的废热就高达 16 W/cm2, 电池中过多 的废热将引起电池性能的下降 , 增加了对散热器的 需求, 由此可见滤波器是至关重要的. 升高到 8000 时, 电池输出功率密度增大到 2.9 W/cm . 由此可见, 应提高聚光器的会聚能力 , 在材料允许范 围内尽量提高辐射器表面温度 , 以实现系统效率的 升高. 图 6 示出在各聚光比下, 系统效率随辐射器表面 温度的变化 . 由图 6 可见 , 在各个聚光比下 , 系统效 率随辐射器表面温度的变化趋势类似 , 随着辐射器 温度的升高 , 系统效率先增大, 这是由于辐射器温度 升高, 其发出的辐射能量显著增加, 且其发出的辐射 光
3、谱和电池的可转换波段更为匹配 , 使得透过滤波 器的能量增加因此系统效率增高 . 但是当温度升高 到一定值时 , 系统效率反而减小 , 这是因为随着辐射 器温度的升高, 由采光口射出的辐射能量增高, 当损 失的能量超过一定范围时, 系统效率降低 . 即存在一 最优温度可使得系统效率达到最大值 . 随着聚光比 的增大, 该最优温度由聚光比为 2000 时的 1750 K 升 高到聚光比为 8000 时的 1950 K, 而最高系统效率也 由 21%上升到 34%. 2 图7 滤波器对辐射器温度及系统性能的影响 3.4 电池温度的影响 图 8 示出聚光器聚光比为 8000, 电池温度在 300 3
4、80 K 范围内变化时的电池输出特性以及电池效率的 变化情况 . 由图 8(a可以看出 , 电池温度的变化对短 路电流几乎没有影响 , 这由 (16式亦可看出 . 但是随 着电池温度的升高, 电池开路电压逐渐减小, 由 300 K 时的 0.49 V 下降到 380 K 时的 0.38 V, 电池的最优 工况点也逐渐向左下方移动 . 电池的输出功率对电 池温度也十分敏感, 当电池温度为 300 K 时, 电池输 出功率密度为 2.9 W/cm2, 而当电池温度升高到 380 K 时, 系统的输出功率降为 2.3 W/cm2. 由图 8(b可以 看出 , 电池温度的升高对电池效率以及系统总效率
5、图6 系统效率随聚光比及辐射器温度的变化 也有很大的影响, 当电池温度从 300 K 升高到 400 K 时, 电池效率降低了 15 个百分点 , 从而使得系统效 率降低了 10 个百分点. 由此可以看出, 电池温度的升 高对系统性能有很大的负作用 , 因此必须采用良好 的散热系统以消除电池中产生的废热 , 同时提高滤 波器的性能 , 尽量使得不可转化波段的辐射光子反 射回辐射器重新利用. 1031 3.3 光谱控制对系统的影响 图 7 示出采用性能较为优良的 Si/SiO2 光子晶体 滤波器和不采用滤波器时辐射器表面平均温度及电 池中所产生废热的比较. 由图 7 可见, 有滤波器时的 辐射器
6、温度要比没有滤波器时辐射器表面平均温度 陈雪等: 太阳能热光伏系统性能分析研究 图8 电池温度对系统性能的影响 3.5 上下反射层性能的影响 图 9 示出辐射器和电池间区域上下端反射层的 过程的数理模型 , 讨论了聚光器聚光比对辐射器温 度以及系统性能的影响 , 同时也分析了辐射器表面 温度、电池温度、滤波器等对系统效率的影响, 得出 结论如下. 1 聚光器的会聚能力对辐射器的温度有很大 反射率对辐射器温度及系统效率的影响 , 聚光器聚 光比取为 8000, 电池温度为 300 K. 由图可见, 随着 反射层反射率的减小 , 辐射器表面温度及系统效率 均成线型下降 , 随着反射材料对辐射能的吸
7、收率的 增大, 部分辐射能无法到达电池表面 , 使得电池的输 出功率减小 , 而电池无法吸收的能量又不能完全反 射回辐射器重新吸收, 也使得辐射器的温度降低 , 造 成了能量极大的损失. 可以看出 , 反射层的反射率每 降低 10%, 辐射器表面平均温度降低 10 K, 而效率随 之降低 1.8%. 因此在太阳能热光系统的实际搭建中 , 要注意该项影响参数 , 尽量选用高反射率材料以减 少能量的损失. 影响 , 随着聚光器聚光比的增大 , 辐射器表面温度 升高. 2 辐射器温度是影响系统性能的一个关键参数, 随着辐射器表面温度升高 , 电池输出功率及系统效 率也随之升高 . 在每个聚光比下都存
8、在一最优温度 , 当超过该极限值 , 辐射能的泄漏量大大提高, 反而使 得系统效率降低. 3 光谱控制装置的滤光能力对系统性能有着很 大的影响 , 滤波器在提高辐射器温度的同时也减小 了电池中产生的废热. 4 电池温度的升高将导致其输出功率及系统效 率的减小, 因此, 保持电池温度稳定也是提高系统性 能的关键所在. 5 反射层的反射率降低使得辐射器表面温度及 系统效率均有所下降 , 因此在实际应用中 , 应尽量选 择高反射材料, 减少其对辐射能的吸收, 提高能量的 有效利用. 本文在进行数值模拟过程中 , 仍然忽略了一些 图9 反射层的反射率对系统性能的影响 参数的影响 , 如辐射器外表面和电
9、池间不能完全密 封, 且在该区域中不能保证完全真空, 存在一定的对 流换热, 电池计算模型比较理想等等, 因此对系统模 型的分析还有待进一步完善. 4 结论 本文构建了 STPV 系统能量吸收及热辐射发电 1032 中国科学 E 辑: 技术科学 2009 年 第 39 卷 第 5 期 参考文献 1 2 3 Horne E. Hybrid Thermophotovoltaic Power Systems. Consultant Report, California Energy Commission. 2002 Andreev V M, Vlasova S, Khvostikov V P, et
10、 al. Solar thermophotovoltaic converters based on tungsten emitters. T ASME, 2007, 129(3: 298303 Stone K W, McDonnell D, Huntington B, et al. Solar thermophotovoltaic power experiments at McDonnell Douglas. In: Proc 29th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. Monterey: American Insti
11、tute of Aeronautics and Astronautics, 1994. 16921696 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 刘广平, 宣益民, 韩玉阁. 一维光子晶体在热光伏技术中的应用. 光子学报, 2007, 37(1: 115119 徐南荣, 卞南华. 红外辐射与制导. 北京: 国防工业出版社, 1997 沈辉, 曾祖勤. 太阳能光伏发电技术. 北京: 化学工业出版社, 2004 卞伯绘. 辐射换热的分析与计算. 北京: 清华大学出版社, 1988 宣益民. 计算传热学. 南京: 南京理工大学出版社, 1994 刘恩科, 朱秉生, 罗晋生, 等. 半导
12、体物理学. 西安: 西安交通大学出版社, 1997 Qiu K, Haydena A C S, Mauk M G, et al. Generation of electricity using InGaAsSb and GaSb TPV cells in combustion-driven radiant sources. Sol Energ Mat Sol C, 2006, 68(81: 6881 Ferguson L G, Frass L M. Theoretical study of Gasb PV cell efficiency as a function of temperature
13、. Sol Energ Mat Sol C, 1995, 39(1: 1118 MacMurray D W. Modeling and performance of microscale thermophotovoltaic energy conversion devices. IEEE T Energy Conver, 2002, 17(1: 130141 Zenker M, Heinzel A, Stollwerck G, et al. Efficiency and power density potential of combustion-driven thermophotovoltaic syste
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2024年商业广场共建协议
- 2024年国际货物买卖合同(汽车)
- 2024年工程设备租赁居间协议
- 2024年广告发布合同媒体责任界定协议
- 2024年农副产品销售合同
- 货运交通组织学课程设计
- 2024年工程项目居间合同书样本
- 2024年居间合同违约诉讼模板
- (2024版)包含定制设计商品的买卖合同
- 2024年人力资源服务与派遣合同
- 沪科版(2024新版)八年级全册物理第一学期期中学情评估测试卷(含答案)
- 浙江省宁波市余姚市兰江中学2022-2023学年七年级上学期12月月考数学试题
- 2024至2030年中国高低压开关柜行业市场全景分析及投资策略研究报告
- 《新时代公民道德建设实施纲要》、《新时代爱国主义教育实施纲要》知识竞赛试题库55题(含答案)
- 2024年国家开放大学电大《职业素质》形成性考核四
- 2024年全国社会保障基金理事会招聘18人历年(高频重点复习提升训练)共500题附带答案详解
- 工厂安全培训考试题(完美)
- DL∕T 5210.4-2018 电力建设施工质量验收规程 第4部分:热工仪表及控制装置
- 2024-2025学年牛津版小学六年级英语上册期中检查试题及答案
- SAP项目实施服务合同(2024版)
- 集体荣誉感主题教育班会
评论
0/150
提交评论