改良型复合抛物面低聚光光伏系统光能传输和光电转换特性的研究

批准号:
51066007
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
29.0 万元
负责人:
唐润生
依托单位:
学科分类:
E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚朝晖、李志民、余亚梅、钟浩、刘新月
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中文摘要
采用聚光系统,用廉价的聚光材料减少昂贵太阳电池的使用,是降低光伏发电成本的有效途径之一。基于复合抛物面(CPC)的低聚光光伏系统因结构简单,不需要连续跟踪,已成为全球太阳能光伏技术的研发热点之一,但系统存在采光角度范围小、年平均光学聚光比低、光照不均匀、光电效率低等问题,与非聚光系统相比,系统的电能输出增加量低。改良后的聚光器反射面上部为抛物面,下部为平面,旨在改善电池表面光照均匀性,同时控制太阳光在电池上的入射角,提高电池对入射光的吸收,利用聚光器之间所形成的空气通道对聚光光伏组件通风散热,提高系统的光电效率。课题将围绕系统的光能传输、光电转换及通风散热相关问题开展理论和实验研究。主要研究内容:系统结构参数的优化设计研究;聚光器内光照特性及光电特性研究;系统性能对入射角的依存关系研究;反光材料的镜面反射特性对系统性能的影响;聚光腔内热环境及影响研究。
英文摘要
采用聚光系统,用廉价的聚光材料减少昂贵太阳电池的使用,是降低光伏发电成本的有效途径之一。基于复合抛物面(CPC)的低聚光光伏系统(LCPV)因结构简单,不需要连续跟踪,成为全球太阳能光伏技术的研发亮点之一。理论上,系统光伏输出的增加等于系统的几何聚光比,但实际的输出增加远少于小于几何聚光比,原因之一是从CPC下端反射的太阳辐射因入射角大不能为电池所吸收,另一方面是应为电池上的光照不均匀所引起的电能损失。针对CPC的这一问题,本课题提出了改良型复合抛物低聚光光伏系统,改良后的聚光器反射面上部为抛物面,下部为平面,旨在改善电池表面光照均匀性,同时控制太阳光在电池上的入射角,提高电池对入射光的吸收。课题围绕改良后系统的光、电、热性能特性和系统结构和运行优化设计开展研究。理论研究表明:固定式东西向CPC的最佳接收半角为26°,最佳倾角为当地地理纬度,年平均光学聚光比为1.5-1.7倍;采用三倾角调整可以使太阳辐射始终在CPC的接受角范围,延长系统的有效运行时间,提高系统的采光量;改良后的CPC光照更均匀,其年采光量更大。实验研究结果表明:在接收半角范围内,改良后的CPC光学效率更高、光伏输出更大;投影入射角对系统的光照分布、光学效率和光伏输出有很多的影响。三年研究期间,发表论文16篇,其中7篇SCI收录,9篇EI收录,未来两年内,一些研究成果将陆续发表,达到了课题预期研究目标。
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
基于Cassegrain 线聚光和三维CPC的高聚光光伏系统的优化设计和性能研究
- 批准号:51466016
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:唐润生
- 依托单位:
国内基金
海外基金
