兩類溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)性能特性的研究.pdf

1、為了有效地利用各種品位的廢熱,實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用,本文在分析溫差熱電器、硅太陽能電池、染料敏化電池、真空熱離子發(fā)電器和光子增強(qiáng)熱離子發(fā)電器的性能特性基礎(chǔ)上,建立光伏電池與半導(dǎo)體溫差熱電器和熱離子發(fā)電器與半導(dǎo)體溫差熱電器這兩類混合發(fā)電系統(tǒng)模型,研究這些混合發(fā)電系統(tǒng)的性能特性,分析混合系統(tǒng)的性能參數(shù)對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化性能的影響,確定混合系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行區(qū)間和最優(yōu)性能區(qū)域,獲得混合系統(tǒng)的優(yōu)化參數(shù)。所獲得的結(jié)論可為混合能量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化運(yùn)行提供理論基礎(chǔ)

2、。本碩士論文的主要研究工作包括如下:
　　1.建立低倍聚光光伏–溫差熱電混合發(fā)電系統(tǒng)的理論模型,基于非平衡態(tài)熱力學(xué)和半導(dǎo)體理論,導(dǎo)出該混合發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和效率表達(dá)式,詳細(xì)分析了熱導(dǎo)率、光伏電池工作電流、太陽輻照度、聚焦率和溫差熱電器的優(yōu)值系數(shù)等重要性能參數(shù)對(duì)混合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的影響,給出了一些重要參數(shù)的優(yōu)化判據(jù),確定了最佳匹配負(fù)載。所獲得的結(jié)果表明,混合發(fā)電系統(tǒng)不僅可以提供比單一光伏電池或單一溫差熱電器更多的輸出功率,而且具

3、有更高的能量轉(zhuǎn)換效率。
　　2.提出了一個(gè)包括多種不可逆損失的新理論模型用來描述在穩(wěn)恒狀態(tài)下工作的染料敏化電池–溫差熱電器混合發(fā)電系統(tǒng)的性能特性,對(duì)一些潛在的關(guān)鍵問題和混合系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)特征進(jìn)行了分析。從能量轉(zhuǎn)換角度出發(fā),結(jié)合非平衡態(tài)熱力學(xué)理論和染料敏化電池的伏安特性方程,導(dǎo)出該混合發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和效率表達(dá)式,確定混合發(fā)電系統(tǒng)在最大輸出功率和效率時(shí)的優(yōu)化條件,獲得染料敏化電池和溫差熱電器的最佳匹配電阻,討論了一些主要性能參數(shù)對(duì)

4、混合發(fā)電系統(tǒng)性能特性的影響。對(duì)比研究了染料敏化電池與溫差熱電器共同驅(qū)動(dòng)負(fù)載和各自驅(qū)動(dòng)負(fù)載的性能特性。結(jié)果表明使用半導(dǎo)體溫差熱電器可有效地利用染料敏化電池所產(chǎn)生的低品位的廢熱,從而提高混合發(fā)電系統(tǒng)整體的輸出功率和效率。
　　3.建立受恒溫?zé)嵩春吞柲茯?qū)動(dòng)的真空熱離子–溫差熱電器混合發(fā)電系統(tǒng)的理論模型,導(dǎo)出這兩種混合發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和效率的一般表達(dá)式,研究它們的性能特性及其優(yōu)化性能,獲得了混合系統(tǒng)的基本優(yōu)化關(guān)系曲線,確定了一些重要性