線性液浸聚光光伏冷卻系統(tǒng)流動(dòng)與傳熱性能研究.pdf

1、聚光光伏（CPV）發(fā)電技術(shù)能夠有效的提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的重視。但是，如何有效地實(shí)現(xiàn)聚光太陽(yáng)電池的冷卻是聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)聚光光伏冷卻方式的不足，提出把直接接觸式液浸冷卻技術(shù)用于聚光光伏系統(tǒng)，并以線性聚光光伏為應(yīng)用實(shí)例，建立了線性液浸聚光光伏冷卻系統(tǒng)，從如下方面對(duì)其性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和模擬分析。
　　1、研究了二甲基硅油液膜厚度對(duì)太陽(yáng)電池電性能的影響。結(jié)果表明：與

2、無(wú)液浸液體時(shí)電池電性能相比，一定厚度的薄液膜液浸能夠提高聚光硅電池和聚光三結(jié)砷化鎵電池的電性能；但電池正面有液浸液體存在時(shí)，電性能隨液膜厚度的增加而下降，因此較薄的電池正面的液膜厚度有利于電池電性能的提高。
　　2、設(shè)計(jì)了線性條形平面鏡聚光系統(tǒng)，通過(guò)幾何關(guān)系推導(dǎo)得出：聚光器相鄰鏡片互不遮擋時(shí)的最小安裝間距隨鏡片位置角和陽(yáng)光入射角的增大而增大，當(dāng)陽(yáng)光入射角和接收器安裝角度均為45°時(shí)，最小安裝間距為鏡片寬度的1.414倍；通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)

3、量得出由24片鏡片組成的聚光器原型的聚光比為12.90X。
　　3、設(shè)計(jì)了矩形窄縫流道接收器，對(duì)其性能實(shí)驗(yàn)研究表明：聚光比為9.61X、太陽(yáng)直射輻照度（DNI）920W/m2、硅油進(jìn)口15℃條件下，當(dāng)接收器電池段雷諾準(zhǔn)數(shù)Re范圍在1671~8359時(shí)，組件平均溫度31~20℃，對(duì)流傳熱系數(shù)280~1000W/(m2K)；經(jīng)270天二甲基硅油長(zhǎng)期液浸后聚光硅電池電性能沒(méi)有發(fā)生衰減。
　　4、建立了矩形窄縫流道接收器的數(shù)值模型，

4、模擬分析表明：電池組件最優(yōu)安裝位置為流道高度方向上的中間位置，接收器進(jìn)、出口段長(zhǎng)度對(duì)電池溫度影響不大，流道高度越小越有利于獲得好的傳熱性能，但流動(dòng)阻力也越大，流道的優(yōu)化高度為10mm；通過(guò)擬合分析得到了接收器對(duì)流傳熱系數(shù)和摩擦系數(shù)關(guān)聯(lián)式。
　　5、設(shè)計(jì)了用于液浸液體冷卻的二甲基硅油-甲醇物系液液直接接觸相變換熱實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：升液管軸向溫度隨高度增加呈先降低然后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，升液管體積傳熱系數(shù)能夠達(dá)到22~34kW/(m3K