温室聚光光伏∕温差联合发电系统的设计与性能试验.pdf

第31卷第14期
农业工程学报
ol.31No.14
2015年7月
I'ransactions of the Chinesc Socicty of Agricultural Fnginccrin
Jul.2015
温室聚光光伏温差联合发电系统的设计与性能试验
王立舒,李琳,梁秋艳2,丁修增!,王博林
(1.东北农业大学电气与信息学院,哈尔滨150030:2.佳木斯大学机械工程学院,佳木期斯154007)
摘要:为解决温空常规能源供电能耗大及太阳能供电模式利用效率低的问题,该文根据温室特点设计了CPC( compound
parabolic concentrator)型聚光光伏温羌联合发电系统,利用CPC型聚光器进行聚光,建立光伏、温差联合发电模式,采
用扁平热管作为传热元件,利用水对流给系统冷却。为测试温室聚光光伏温差联合发电系统性能,对系统的能量转换进
行了分析,分析不同光辐射强度、冷却水流量对系统的影响。同时搭建了系统的试验平台,对水冷扁平热管型CPC-PV/TE
联合发电系统( compound parabolic concentrator-photovoltaic/thermoelectric hybrid power generation system,CPC-PVTL
进行试验研究,结果表明,系統联合发电效率大于单独种发电方式的效率,实现能源的梯级利用。在CPC-PVTE联合
发电系统瞬吋性能的试验期联合效率最大可达到20.06%,发电功率最大值为125.98W。在全大性能测试期?,
CPC-PVIH联合发电系统全大的发电效率在18.57%以上,CPC-PV/IE联合发电系统发电性能优于已有的联合发电系统,
所获得的电能基木满足寒地温宣内环境监控系统、照明系统的供电要求
关键词:濫室;聚光器;能量转換;光伏;温差;联合发电
oi:10.1975fj.issn.1002-6819.2015.14.002
中图分类号:S625.3:S214;TM615
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2015)-14-008-08
王立舒,李琳,梁秋艳,等.温室聚光光伏/温差联合发电系统的设计与性能试验[り.农业工程学报,2015,31(14)
8-15.doi:10.11975f1isSn.1002-6819.2015.14-,002htp:/www.tesac.org
Wang I ishu, i I.in, Liang Qiuyan, ct al. Design and performance tcst o[ CPC-PV/]F hybrid power generation system in
greenhouse J. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the Csb), 2015, 31(14): 8-1
(inChinescwithNglishabstract)doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2015.14.002http:/www.tcsac.org
文献+8建立了光伏-温差热电混合发电模块、染料敏化
电池-温差热电混合发电系统模型等, I lamidrcza Najafi建
21世纪能源危机日益严重,而且解决化石燃料带米立了利用翅片冷却技术给联合发电系统降温的解析模型,
的环境污染问题也刻不容缓,因此开发利用新能源迫在由于风冷冷却效果有限,系统效率会有所影响,采用水冷
眉睫。太阳能是一种清、可再生能源,太阳能利用已更有效降低了系统各部分温度,提高发电效??。而对丁
成为科技发展的新炲势。随着农业科技述速发展,温室利用水冷却光伏温差联合发电系统的研究相对较少,国内
内各类环境检测设备、生产设施装备、调控设各等都需对于此方面的试验研究更是塞寥无儿,木文则设计了利用
要消耗大量能源,因此研究温气能源消耗理论,并设计水冷却扁平热管的CPC-PVL联合发电系统( compound
高效率的温宇供电系统有非常重要的理论意义与实际应 parabolic concentrator- photovoltaic/ thermoelectric hybrid
用价值?。
power generation syslem,CPC-PVTE),对光辐照强度、
传统光伏电池只能利用太阳光谱中波长较短的部冷却水流量等参数对整个联合发电系统的影响进行了优
分,生成光生载流子来转换为电能。大部分能量转化为化分析。并根赭哈尔滨地区,对发电系统运行时的瞬时
热能?,工作温度每升高1℃,光电转換效率下降3%~性能进行了试验研究,研究结果为以后聚光光伏/温差联
5%,聚光光伏山于电池温度过高导致效率下降。利用合发电系统的深入研究提供参考。
光伏光热冷却方式可以提高电能,同时获得热能。近
年来 Vorobiey4?提出了联合型光伏发电-温差联合发电技
CPC-PVTE联合发电系统设计
术,温差发电技术可有效利用光伏发电产生的多余热量
根据试验所在温室的用电要求,设计CPC-PVIE联
进行发电,从而提高了系统发电效率。各国学者对光伏、合发电系統。该系統共有5个发电模块,单块模块山4
温差联合发电技术进行了一些试验和理论研究以,大个联合发电単元组成,联合发电単元包括CPC聚光器、
部分文献都是采用白然风冷技术给联合发电系统降温,光伏电池、温差电池、热管等。各发电单元终巾集热水
箱连接为一体,利用CPC型聚光器为光伏聚光,CPC型
收稿口期:2015-04-24修订口期:2015-07-08
聚光器由二片槽形抛物面反射镜组成,不需要复杂的眼
某金项:黑と江名教育厅科技课题(12521038):东北农业大学究生科踪系统最多只需要随季节作稍许调整,使可聚光,获得
技创新项日(yscx14001)
作者简介:立舒,男,黑龙江人,博士,教授,博导。研究方向为农业电
较高的温度,且成本较低,光伏电池置」聚光器底部出
气化与白动化;电力新能源开发与利用。哈尔滨东北校业大学电气与信息
口处,温差发电片紧贴光伏电池底部,底部紧贴扁平热
学院,150030。 Email: wanglishu a neau.edu.cn
管,热管具有良好的均热和导热性能,采用扁平热管增