1、两类能量转换混合系统的性能研究,学 生：廖天军导 师：林比宏教授专 业：物理电子学学 号：1100201023,华侨大学信息科学与工程学院论文开题,一、论文选题的依据 二、已经开展的部分研究 三、论文的研究特色与创新之处 四、论文的进度安排 五、主要参考文献,华侨大学信息科学与工程学院论文开题,1.1 选题的来源、意义,一、论文选题的依据,全球出现能源危机 开发可再生能源（太阳能、风能、地热能） 太阳能 光伏发电是开发太阳能的主要方式之一 温度升高使光伏电池转换效率下降 有必要采取适当的降温措施 光伏-温差热电混合发电系统,1、1988年 Ellion EM申请了光伏-温差热电混合发电系统的专
2、利； 2、1999年Rockendorf G et al.对光伏-温差热电混合系统进行了初步的研究； 3、2006年Vorbiev Y et al.对热光伏混合动力系统的太阳能转换效率进行了研究；,1.2 国内外的研究动态,4、 2008年:Muhtaroglya et al.对光伏-温差热电作为辅助能源在移动计算机中的应用进行了研究；D.kraemer et al.对光伏-温差热电混合系统的优化方法进行了研究；Nolwennle prerres et al.对光伏-温差耦合系统在空气预热、预冷中的应用进行了研究；,1.2 国内外的研究动态,Yu H Y et al.设计出采用光伏-温差热电作
3、为混合能源的无线网络传感器； 5、2009年Zhang X et al.设计出光伏-温差热电作为混合能源的电动汽车； 6、2010年Zhang X et al. 对带有最大功率跟踪点的光伏-温差热电混合能源在电动汽车中的应用进行了研究；刘永生等对光伏-温差发电驱动新型冰箱进行模型设计与热力学分析。,1.2 国内外的研究动态,7、2011年：Zhang X et al.设计出光伏-温差热电混合动力汽车；Wang N et al.设计出一种新型的光伏-温差热电混合发电装置；Yang D et al.对光伏-热电新型混合系统的能量转换效率进行了研究；Iradi et al.对集成太阳能热电冷却系统从
4、潮湿空气开发淡水进行了研究。 8、2012年Xing Ju et al.对光谱分裂聚光光伏-温差热电混合系统进行了数值分析。,1.2 国内外的研究动态,1、光伏-温差热电混合能量转换系统性能的理论分析； 2、混合能量转换系统性能参数的优化分析，确定系统的最佳运行区间； 3、研究光伏电池的负载和温差热电模块的负载的匹配问题； 4、研究光伏电池电流密度和温差热电模块电流密度的关系。,1.3 光伏-温差热电混合系统尚需研究的内容,光伏电池等效电路图,伏安特性方程：,二、已经开展的部分研究,光伏电池,2.1 光伏-温差热电混合发电系统,半导体温差热电发电模块,光伏-温差热电混合发电系统示意图,1.光伏
5、电池的输出功率及效率2.温差热电模块的输出功率及效率3.光伏-温差热电混合发电系统的功率及效率4.光伏-温差热电混合发电系统的性能分析5.光伏-温差热电混合发电系统的性能优化6.光伏-温差热电混合发电系统的负载匹配,2.1.1 主要研究内容,2.1.2 研究方法及技术路线,以热力学、非平衡态热力学、工程热力学、量子力学、统计力学、半导体理论等为理论基础，运用变分原理方法，最优控制论理论及计算机模拟等为手段，建立光伏-半导体温差发电混合动力系统的数学模型和热离子-半导体温差混合动力系统数学模型，探索这些耦合循环中的主要不可逆损失，揭示可能出现在这些混合循环中的新现象、新规律，寻求新性能界限，建立
6、混合动力系统性能的新优化理论，为可再生能源的合理使用和混合循环的性能改善及优化设计等提供新方案。,光伏-温差热电混合功率系统模型,光伏-温差热电混合发电系统和光伏电池的输出功率随光伏电池电流密度变化曲线,温差热电模块无量纲电流随光伏电池电流密度的变化规律,2.2 热离子-温差热电混合发电系统,热离子发电器示意图,热离子-温差热电混合发电系统示意图,热离子-温差热电混合发电系统的输出功率,热离子-温差热电混合发电系统的效率,三、论文的研究特色与创新之处,(1)导出光伏电池电流密度与温差热电模块无量纲电流的关联方程、混合发电系统的功率和效率表达式。 (2)揭示了混合系统的性能特性。(3)优化了系统
7、主要的性能参数、确定了混合系统的最优工作区间。(4)给出了光伏电池与温差热电模块的负载匹配。以上所获得的结论可为实际光伏-温差热电混合系统的优化设计和运行提供理论指导。,四、论文的进度安排,2013年1月-3月：查阅文献，收集、整理资料2013年3月-6月：在所整理资料基础上对光伏发电理论进行较为系统的研究2013年7月-9月：在所整理资料基础上对半导体温差热电技术进行较为系统的研究2013年10月-11月：在前面研究的基础上建立光伏-温差热电混合发电系统的数学模型，对光伏电池、温差热电模块和混合发电系统的功率和效率的数学表达式进行理论推导2013年12月-1月：撰写论文，利用matlab等工
8、具进行理论模拟，分析系统的性能特性2014年2月-3月：修改论文2014年4月-6月：论文答辩,五、主要参考文献,1 于红云,李艳秋,尚永红,等.光伏-温差混合能源的优化设计与实验研究J,太阳能学报, 2009, 30(4): 436440.2 杨涛,韩玉阁,谭洪,等.热光伏发电系统水冷散热特性研究J,热能动力工程学报, 2011, 26(4): 461498.3 Royne A, Dey CJ, Mills DR.Cooling of photovoltaic cells under concentrated illumination: a critical review J. Solar
9、Energy & Materlals Solar Cells, 2005, 86(4): 451483.4 Chou SK, Yang WM, Chua KJ, et al. Development of micro power generators A review J. Applied Energy, 2011, 88(1):116.5 Zondag H A. Flat-plate PV-Thermal collectors and systems: a review J.Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2008, 12(4): 891959
10、.6 Muhtaroglu A, Yokochi A, Von Jouanne A. Integration of thermoelectrics and photovoltaics as auxiliary power sources in mobile computing applications J. Power Sources, 2008, 177(1):239246.7 van Sark W G J H M. Feasibility of photovoltaic Thermoelectric hybrid module J.Applied Energy, 2011, 88(8):
11、27852790.8 Ghoneim Adel A, Al-Hasan Ahmad Y, Abdullah Ali H. Economic analysis of photovoltaic-powered- solar domestic hot water systems in Kuwait J, RENE-WABLE ENERGY, 2002, 25(1):81100.9 杜慧,林永君,张少伟.太阳能光伏电池输出特性分析与仿真研究A.2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集c,北京:中国学术期刊电子出版社,2008,341344.10 Yu G J, Jung Y S, Choi J Y,
12、 et al. A novel two mode MPPT control algorithm based on comparative study of existing algorithms J, SOLAR ENERGY, 2004,76(4): 454463,11 林比宏,陈晓航,陈金灿.太阳能驱动半导体温差发电器性能参数的优化设计J, 太阳能学报, 2006,27(10):10211026.12 Yuzhuo Pan, Bihong Lin, Jincan Chen. Performance analysis and parametric optimal design of an i
13、rreversible multi-couple thermoelectric refrigerator under various operating conditions J, Applied Energy, 2007, 84 (9): 862872.13 Ahmet Z. Sahin, Bekir S.Yilbas.The influence of operating and device parameters on the maximum efficiency and the maximum output power of thermoelectric generator J,inte
14、rnational journal energy research, 2012, 36 (1): 111119.14 Yu. Vorobiev, J. Gonzalez-Hernandez, P. Vorobiev et al. Thermal-photovoltaic solar hybrid system for efficient solar energy conversion J, solar energy, 2006,80 (2):170176.15 刘永生, 谷民安, 杨晶晶等.太阳能光伏温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析J, 物理学报, 2010, 59(10):73687373.16 陈金灿, 严子浚. 半导体温差发电器性能的优化分析J, 半导体学报, 1994,15(2):123129.17 吴丽清, 陈金灿, 严子浚.半导体温差发电器的输出功率J, 厦门大学学报, 1996, 35(2):211213.,Thank You !,
