聚光太阳能温差发电关键技术及热电性能机理研究
| 摘要 | 第12-14页 |
| 英文摘要 | 第14-17页 |
| 1 引言 | 第18-38页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第18页 |
| 1.2 热电效应 | 第18-21页 |
| 1.2.1 塞贝克效应 | 第19页 |
| 1.2.2 帕尔帖效应 | 第19-20页 |
| 1.2.3 汤姆逊效应 | 第20-21页 |
| 1.2.4 焦耳效应 | 第21页 |
| 1.2.5 傅立叶效应 | 第21页 |
| 1.3 热电材料 | 第21-24页 |
| 1.3.1 热电材料的性能参数 | 第22-23页 |
| 1.3.2 热电材料的研究进展 | 第23-24页 |
| 1.4 半导体温差发电技术 | 第24-30页 |
| 1.4.1 半导体温差发电的原理及特点 | 第24页 |
| 1.4.2 半导体温差发电主要性能参数 | 第24-26页 |
| 1.4.3 半导体温差发电技术的应用 | 第26-30页 |
| 1.5 太阳能温差发电技术 | 第30-36页 |
| 1.5.1 国外研究现状 | 第30-33页 |
| 1.5.2 国内研究现状 | 第33-35页 |
| 1.5.3 太阳能温差发电关键技术分析 | 第35-36页 |
| 1.6 研究内容和技术路线 | 第36-38页 |
| 1.6.1 主要研究内容 | 第36-37页 |
| 1.6.2 技术路线 | 第37-38页 |
| 2 聚光太阳能温差发电装置设计 | 第38-59页 |
| 2.1 聚光方式及原理分析 | 第38-39页 |
| 2.2 槽式抛物面聚光器 | 第39-40页 |
| 2.2.1 太阳圆面张角 | 第39-40页 |
| 2.2.2 槽式聚光器设计 | 第40页 |
| 2.3 温差发电系统设计 | 第40-44页 |
| 2.3.1 集热体 | 第41页 |
| 2.3.2 太阳能选择性吸收涂层 | 第41-43页 |
| 2.3.3 温差发电组件 | 第43-44页 |
| 2.4 冷却系统设计 | 第44-46页 |
| 2.4.1 热管工作原理 | 第44-45页 |
| 2.4.2 扁平热管 | 第45-46页 |
| 2.5 聚光太阳能温差发电装置整体设计 | 第46-48页 |
| 2.5.1 基于水冷的装置组成 | 第46-47页 |
| 2.5.2 基于风冷的装置组成 | 第47-48页 |
| 2.6 装置聚光性能仿真分析 | 第48-50页 |
| 2.6.1 TracePro仿真软件 | 第48-49页 |
| 2.6.2 聚光特性仿真分析 | 第49-50页 |
| 2.7 温差发电模块底部阴影区补光设计 | 第50-58页 |
| 2.7.1 阴影区数学模型建立 | 第50-52页 |
| 2.7.2 阴影区计算模型 | 第52-54页 |
| 2.7.3 阴影区补偿设计 | 第54-56页 |
| 2.7.4 阴影区补偿模拟验证 | 第56-58页 |
| 2.8 本章小结 | 第58-59页 |
| 3 基于PLC的太阳跟踪控制系统设计 | 第59-73页 |
| 3.1 太阳位置模型 | 第59-60页 |
| 3.2 太阳辐射计算模型 | 第60-61页 |
| 3.3 太阳跟踪方式研究 | 第61-63页 |
| 3.3.1 视日轨迹跟踪 | 第61-62页 |
| 3.3.2 光电自动跟踪 | 第62-63页 |
| 3.3.3 混合跟踪方法 | 第63页 |
| 3.3.4 本文的太阳跟踪方式 | 第63页 |
| 3.4 光照度传感器原理与调试 | 第63-65页 |
| 3.5 步进电机及驱动器 | 第65-66页 |
| 3.6 光控开关 | 第66页 |
| 3.7 基于PLC的控制流程软件设计 | 第66-70页 |
| 3.7.1 PLC的选择 | 第66-67页 |
| 3.7.2 编程软件 | 第67-68页 |
| 3.7.3 控制系统软件实现 | 第68-70页 |
| 3.8 控制系统调试试验 | 第70-72页 |
| 3.8.1 硬件调试 | 第70-71页 |
| 3.8.2 系统软件调试 | 第71-72页 |
| 3.9 本章小结 | 第72-73页 |
| 4 太阳能温差发电MPPT控制系统设计 | 第73-100页 |
| 4.1 温差发电MPPT控制原理 | 第73-74页 |
| 4.2 MPPT控制算法研究 | 第74-78页 |
| 4.2.1 智能控制算法 | 第74-75页 |
| 4.2.2 扰动观察法 | 第75-76页 |
| 4.2.3 滞环比较法 | 第76-77页 |
| 4.2.4 电导增量法 | 第77-78页 |
| 4.3 MPPT电导增量法仿真分析 | 第78-79页 |
| 4.4 温差发电MPPT控制策略研究 | 第79-83页 |
| 4.4.1 集中式MPPT控制策略 | 第80-81页 |
| 4.4.2 分布式MPPT控制策略 | 第81页 |
| 4.4.3 集中-分布混合式MPPT控制策略 | 第81-83页 |
| 4.5 集中与分布单元主电路设计 | 第83-96页 |
| 4.5.1 集中单元Buck变换器设计 | 第83-87页 |
| 4.5.2 分布单元反激变换器的设计 | 第87-96页 |
| 4.6 MPPT控制外围硬件设计 | 第96-99页 |
| 4.7 本章小结 | 第99-100页 |
| 5 太阳能温差发电装置热电性能分析 | 第100-117页 |
| 5.1 基本传热理论 | 第100-101页 |
| 5.1.1 热传导 | 第100页 |
| 5.1.2 热对流 | 第100-101页 |
| 5.1.3 热辐射 | 第101页 |
| 5.1.4 热阻 | 第101页 |
| 5.2 聚光太阳能温差发电装置热电分析与计算 | 第101-107页 |
| 5.2.1 计算模型 | 第102页 |
| 5.2.2 光热能量转换分析 | 第102-104页 |
| 5.2.3 基于水冷的热电能量转换分析 | 第104-105页 |
| 5.2.4 计算与分析 | 第105-107页 |
| 5.3 基于ANSYS的热电耦合性能分析 | 第107-112页 |
| 5.3.1 温差电单元数值模型分析 | 第107-108页 |
| 5.3.2 温差发电模块三维模型的建立及离散化 | 第108-110页 |
| 5.3.3 控制方程 | 第110页 |
| 5.3.4 边界条件 | 第110-111页 |
| 5.3.5 温度场建模 | 第111-112页 |
| 5.4 热电耦合仿真结果与分析 | 第112-116页 |
| 5.4.1 温度场与电势场分布 | 第112-114页 |
| 5.4.2 集热体表面热量分布 | 第114-115页 |
| 5.4.3 翅片散热器温度场分布 | 第115-116页 |
| 5.5 本章小结 | 第116-117页 |
| 6 装置性能试验 | 第117-127页 |
| 6.1 试验测试平台 | 第117-119页 |
| 6.2 夏季装置试验 | 第119-123页 |
| 6.2.1 试验方法 | 第119-120页 |
| 6.2.2 短时测试结果与分析 | 第120-122页 |
| 6.2.3 全天测试结果与分析 | 第122-123页 |
| 6.3 冬季装置试验 | 第123-126页 |
| 6.3.1 日光温室概况 | 第123页 |
| 6.3.2 测试方法 | 第123-124页 |
| 6.3.3 测试结果与分析 | 第124-126页 |
| 6.4 本章小结 | 第126-127页 |
| 7 太阳能温差发电经济与环境影响分析 | 第127-133页 |
| 7.1 太阳能工程经济 | 第127-129页 |
| 7.1.1 现值分析 | 第127页 |
| 7.1.2 太阳能装置的年收益 | 第127-129页 |
| 7.2 太阳能发电成本分析 | 第129-130页 |
| 7.2.1 太阳能光伏发电成本 | 第129页 |
| 7.2.2 太阳能温差发电成本 | 第129-130页 |
| 7.3 转换效率分析 | 第130-131页 |
| 7.3.1 太阳能光伏发电效率 | 第130-131页 |
| 7.3.2 太阳能温差发电效率 | 第131页 |
| 7.4 环境影响对比分析 | 第131-132页 |
| 7.5 本章小结 | 第132-133页 |
| 8 主要研究结论及创新点 | 第133-137页 |
| 8.1 主要研究结论 | 第133-136页 |
| 8.2 创新点 | 第136页 |
| 8.3 存在的不足与展望 | 第136-137页 |
| 致谢 | 第137-138页 |
| 参考文献 | 第138-149页 |
| 附录A | 第149-154页 |
| 附录B | 第154-155页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 | 第155页 |
