光伏组件强化空冷装置实验平台设计与散热特性分析

摘要

目前对太阳能的利用主要方式为光热及光伏两种。在光伏应中，太阳能电池的光电转换效率随着环境温度升高而降低。针对太阳能电池散热问题，国内外学者对此提出了不同的降温方案。本文根据环境温度与太阳能辐射强度的随动关系（即高环境温度伴随强太阳辐照度出现），提出了一种基于太阳能烟囱效应的光伏组件强化空冷散热装置。　　在提出强化散热装置的设计方案基础上，采用有限元分析软件Ansys建立了系统散热性能的预测模型。利用所建模型，对强化空冷散热装置进行了结构优化分析。为验证新型光伏组件强化空冷散热装置的实用性与所建模型的预测精度，搭建了对比实验平台，并基于当地侧风极限强度，对所搭建的实验平台进行了风载静力学分析，确保其在侧风条件下的结构稳定性。随后，根据所需实验数据完成了测试系统的构建，包括各类传感器选型安装、人机界面设计、上下位机通讯等。　　其中，采用TAM-18B20-8L数字采集模块与KLM-4118电流采集模块实现了各观察点传感器采集数据的集中，使用Visual Basic图像化编程软件完成了人机通讯界面的开发，采用串口通信方式实现了对各类传感器采集数据的实时检测。　　开展实验研究，利用实验数据验证了前期所建强化散热装置性能预测模型的预测精度，并以此模型为研究基础分析了环境温度与太阳能辐照度对散热装置散热性能的影响，结果表明，基于太阳能烟囱效应的强化空冷散热装置可将光伏组件的温度较降低10度，有效提高了光伏组件的光电转换效率及使用寿命。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 强化空冷装置结构设计与优化

2.1 强化空冷装置的提出

2.2 烟囱结构优化

2.3 强化空冷装置结构尺寸优化

2.4 本章小结

3 实验平台硬件设计

3.1 数据采集

3.2 实验平台的建立

3.3 强化空冷装置静力风载荷分析

3.4 本章小结

4 数据采集装置软件设计

4.1 上位机机与数据采集装置的通信

4.2 返回数据的处理

4.3 人机界面设计

4.4 本章小结

5 强化空冷装置特性分析

5.1 强化空冷装置传热分析

5.2 验证试验

5.3 对比模型

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1（攻读学位期间发表论文目录）