基于余熱回收利用的菲涅爾聚光PV-T系統(tǒng)熱電性能研究.pdf

1、聚光光伏光熱系統(tǒng)運(yùn)行中，聚光電池溫度和能流密度分布的不均會(huì)對(duì)其熱電性能產(chǎn)生不利影響，針對(duì)以上問題，本文采用菲涅爾透鏡、光漏斗和光棱鏡組成高倍聚光結(jié)構(gòu)均光，并優(yōu)化該結(jié)構(gòu)；然后，將系統(tǒng)的余熱進(jìn)行回收，作為膜蒸餾的驅(qū)動(dòng)熱源，分析其可行性，并對(duì)實(shí)際運(yùn)行中影響系統(tǒng)熱電性能的因素進(jìn)行討論；最后，對(duì)菲涅爾高倍聚光PV/T系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到的主要結(jié)論如下：
　　1.高倍聚光結(jié)構(gòu)采用非均勻分區(qū)4焦點(diǎn)菲涅爾透鏡、高27mm傾角82°的光漏斗

2、和高55mm傾角80.77°的光棱鏡時(shí)，聚光系統(tǒng)光學(xué)性能最優(yōu)，其光斑均勻性為89.11％，光學(xué)效率為89.29%，接收角為1.09°，與菲涅爾單級(jí)聚光相比，其光斑均性提升63.05%，接收角增大0.731°。
　　2.增大冷卻水流速可提高PV/T系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)化效率，但當(dāng)流速大于某一值后，系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率基本保持不變；光熱轉(zhuǎn)化效率隨流速的增大呈先增大后減小的趨勢，且隨著DNI的增大光熱轉(zhuǎn)化效率逐漸升高，當(dāng)DNI為1000W/m2，冷

3、卻水流速為3.8m/s時(shí)，系統(tǒng)光熱轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到43%；DNI由200W/m2變化至1000W/m2時(shí)，光電光熱綜合效率最大值在79.55%左右，DNI對(duì)其影響較?。?br>　　3.電池芯片溫度及熱應(yīng)力隨冷卻水流速的增加而降低，且其降幅隨流速的增加而減小，各層熱應(yīng)力從大到小依次為MgF2結(jié)構(gòu)層、GaAs電池層、Ge電池層、GaInP電池層；電池芯片X和Y方向各層熱應(yīng)力均在±3.78mm處出現(xiàn)突變，這與電池芯片溫度降幅位置一致，GaAs和

4、Ge電池層在中心位置也存在突變，隨著冷卻水流速的增加該突變點(diǎn)逐漸消失；電池芯片厚度方向存在4個(gè)突變點(diǎn)，其中GaInP電池層3個(gè)，GaAs電池層1個(gè)，MgF2結(jié)構(gòu)層和Ge電池層無突變。
　　4.入射角的增大會(huì)加劇光斑的不均勻程度，降低輸出功率、光電轉(zhuǎn)化和光熱轉(zhuǎn)化效率，實(shí)測太陽入射角為0和1°下，系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率相差最大值為5.67%，最小值為2.87%。為保證均勻和高效傳熱，應(yīng)使入射角低于0.3°。
　　5.降低冷卻水溫度可降