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_刘永生
双循环节能电冰箱结构原理研究
和附件构成。与传统电冰箱不同之处在于，双循环电冰箱制冷系统由两
3.3 第二循环结构原理。第二循环由水泵、吸热器、散热器和连接管
个独立的制冷循环组成。一个为传统的带有压缩机的制冷循环；另一个 路组成封闭的循环系统，水泵和散热器安装在室外外挂机箱中。冬季低
为带有水泵的制冷循环，该循环系统增加了室外外挂机箱。
2 研究方案
1．第一循环；2．第二循环；3．水泵；4．冷凝器；5．管路；6．制冷剂；7．压缩 机；8．冷冻室；9．蒸发器；10．吸热器；11．冷却液；12．外挂机箱；13．散热器； 14．冷却液
图 1 电冰箱结构图
2.1 技术问题。双循环节能冰箱就是在传统电冰箱的基础上，制冷 经毛细管，节流降压缓慢流入蒸发器，维持在蒸发器里继续不断地汽
组成，并且增加了室外外挂机箱。第一循环为传统的带有压缩机的制冷 [4]李刚,张凤林,王迎辉.浅析电冰箱制冷循环与节能[J].制冷学报,2005(2):
循环；第二循环为带有水泵的制冷循环。两个循环由冰箱控制系统统一 57-62.
控制。双循环节能冰箱结构见图 1。
[5]徐育新,杨国保. 风冷电冰箱的节能设计[J].南昌高专学报,2006,(2):89-
3 结构原理
科技学院学报,2003(3):66-69.
3.1 主体结构。双循环节能冰箱与传统冰箱结构基本相同，与传统 [2]博西文.电冰箱的双循环制冷系统[J].家用电器,2001(1):25-26.
电冰箱不同之处在于，双循环电冰箱制冷系统由两个独立的制冷循环 [3]赵先美.一种节能经济型电冰箱的研究开发[J].家电科技,2003(7):43-46.
4 结论
度 5℃，此时第二循环不启动，双循环冰箱仅靠第一循环工作，耗电量与
《2024年风光互补发电系统的建模与仿真研究》范文
《风光互补发电系统的建模与仿真研究》篇一一、引言随着全球能源需求的不断增长和传统能源的日益枯竭，可再生能源的研究与开发变得尤为重要。
风光互补发电系统作为一种重要的可再生能源发电方式，通过利用风能和太阳能这两种无穷无尽的能源，为电力系统提供了可持续的、清洁的能源供应。
本文旨在探讨风光互补发电系统的建模与仿真研究，以揭示其运行特性及优化潜力。
二、风光互补发电系统概述风光互补发电系统是一种集风力发电和太阳能光伏发电于一体的综合发电系统。
该系统通过风力涡轮机和光伏电池板将风能和太阳能转化为电能，并通过电力电子转换器进行能量管理和控制。
这种发电方式具有环保、可持续、分散式等优点，对于缓解能源压力、减少环境污染具有重要意义。
三、风光互补发电系统的建模风光互补发电系统的建模是进行仿真研究和性能分析的基础。
建模过程中，需要综合考虑风力涡轮机、光伏电池板、电力电子转换器等各组成部分的工作原理和特性。
通过建立数学模型，描述各组成部分的输入输出关系、能量转换效率等关键参数，从而实现对整个系统的模拟和预测。
四、仿真研究方法仿真研究是分析风光互补发电系统性能的重要手段。
通过建立仿真模型，模拟实际运行环境中的风速、光照强度等变化，以及系统的输出功率、能量转换效率等指标。
在仿真过程中，可以采用不同的算法和模型参数，分析系统的性能和优化潜力。
同时，通过对比不同模型和算法的仿真结果，可以为实际系统的设计和运行提供有益的参考。
五、仿真结果与分析通过对风光互补发电系统进行仿真研究，我们得到了以下结果：1. 系统输出功率：在一定的风速和光照强度下，风光互补发电系统的输出功率呈现出周期性变化。
其中，风力发电和光伏发电的输出功率互相补充，使得整个系统的输出功率更加稳定。
2. 能量转换效率：仿真结果表明，风光互补发电系统的能量转换效率受到多种因素的影响，包括风速、光照强度、系统组件的效率等。
通过优化系统设计和运行策略，可以提高整个系统的能量转换效率。
两种新型太阳能吸收式制冷循环系统
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｙ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ，
ｗ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
２ ０ １ ４ 年第２ 期 （ 总 第４ ２ 卷 第２ ７ ６ 期）
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ７ ２ ３ ７ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ０ ７
建 筑 节 能
■新能源及其应用
两种新型 太阳能吸收式制冷循 环系统 水
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｌ Ａ — —ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｏ ｍ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｈ ｅ ｔ ａ ｐ ｕ ｍｐ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｄｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ
ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｌ ｒ ａ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ ｅ ［ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ｔｉ ａ ｏ ｎ ， ｎｄ ａ ｃ ａ ｎ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ａ ｗ ｂ ａ ｃ ｋ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｐ Ｔ 【 一
Ｔｗｏ Ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｎｅ ｗ Ｓｏ ｌ ａ ｒ — Ａｂ ｓ ０ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｙ ｃ ｌ ｅ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
太阳能有机朗肯-闪蒸循环工质选择
2018年第37卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1781·化 工 进展太阳能有机朗肯-闪蒸循环工质选择刘茜1，2，3，4，李华山1，2，3，卜宪标1，2，3，王令宝1，2，3，4，龚宇烈1，2，3（1中国科学院广州能源研究所，广东 广州 510640；2中国科学院可再生能源重点实验室，广东 广州 510640；3广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广东 广州 510640；4中国科学院大学，北京 100049）摘要：近年来，太阳能低温热发电技术作为可再生能源领域的研究热点受到越来越多的关注。
文章针对太阳能平板集热器驱动的有机朗肯-闪蒸循环（solar binary-flashing cycle ，SBFC ），基于EES （engineering equation solver ）软件建立数学模型，分析了7种制冷剂包括R601、R601a 、R1233zd(E)、R600、R1234ze(Z)、R600a 和R1234ze 作为循环工质在SBFC 系统中的应用潜力，并在系统净输出功最大的工况下，研究了集热器出口热水温度（80～100℃）对SBFC 系统热力性能的影响规律。
选用的性能指标参数有净输出功、热效率、第二定律效率、不可逆损失、换热器热导（UA ，总传热系数与传热面积的乘积）和单位太阳能集热器面积净输出功。
结果表明，在所研究的工况范围内，随着集热器出口热水温度的增大，SBFC 系统的热力性能得到显著的提高，且工质的标准沸点温度越高，SBFC 热力性能越好，其中R601具有较高的净输出功、热效率和第二定律效率，并且系统的不可逆损失较小，是一较理想的SBFC 系统循环工质。
关键词：低温太阳能热发电；太阳能平板集热器；有机朗肯-闪蒸循环；热力性能中图分类号：TK123 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）05–1781–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000–6613.2017-1352Working fluid selection for solar binary-flashing cycleLIU Xi 1，2，3，4，LI Huashan 1，2，3，BU Xianbiao 1，2，3，WANG Lingbao 1，2，3，4，GONG Yulie 1，2，3（1Guangzhou Institute of Energy Conversion ，Chinese Academy of Sciences ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ；2Key Laboratory of Renewable Energy ，Chinese Academy of Sciences ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ；3Guangdong Key Laboratory of New and Renewable Energy Research and Development ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ；4University of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ）Abstract : As a research hotspot in the renewable energy field ，low-temperature solar thermal powertechnologies have attracted more and more attention in recent years. A mathematical model for the binary-flashing cycle （SBFC ）driven by flat-plate solar collectors was developed based on EES （engineering equation solver ）software. The potential of seven refrigerants ，including R601，R601a ，R1233zd （E ），R600，R1234ze （Z ），R600a and R1234ze ，used as working fluid in the SBFC had been examined. The effect of hot water temperatures at solar collector outlet ranging from 80℃ to 100℃ on the thermodynamic performance of the SBFC had also been analyzed under the conditions of maximum net power output. In the analysis ，the net power output ，thermal efficiency ，exergy efficiency ，exergy loss ，thermal conductivity of heat exchanger （UA ，the product of overall heat transfer创新促进会项目（2017402）。
分布式光伏能源驱动制冰蓄冷系统能量转化与_流的数值模拟_徐永锋
2.3 蓄电池能量与㶲理论模型
能量平衡方程为：
QB,out = QB,out-I + QB,loss
(11)
式中：
QB,loss
=
I B2 [r1
+
r2 (SOC) +
r3
−
1
]
r4 (SOC)
(12)
QB,out = IBVF + bIB log(SOC) +
ABSTRACT: Theoretical model of light-electricity energy characteristic on ice storage system driven by distributed solar photovoltaic system was established. System energy and exergy can be got and the loss of energy and exergy can be calculated by the analysis of energy transmission characteristics among solar photovoltaic system, ice maker and cold storage system. Experiment research was done also for verifying theoretical model. Results shows that the theoretical calculation results of cold supply power are in good with the experimental data. Energy transmission characteristics and the loss of energy and exergy can be proved excellently by theoretical model. Conversion efficiency of distributed solar photovoltaic system is 13.28% and the cold supply power is 176.51W, occupying 7.02% of total energy utilization. The system output exergy is 358.61W, occupying 38.51% of total exergy utilization.
2005至2013年建筑热环境(E080301)学科领域国家自然科学基金中标项目(121项)
田喆 负责人 田喆 龙恩深 刘乃玲 刘念雄 龚延风 徐新华 孟庆林 张泠 李念平 姚杨 张宝刚 端木琳 赵敬源 高岩 狄彦强 李国建 张卫华 王昕 兰丽 秦孟昊
天津大学 依托单位 天津大学 四川大学 山东建筑大学 清华大学 南京工业大学 华中科技大学 华南理工大学 湖南大学 湖南大学 哈尔滨工业大学 大连理工大学 大连理工大学 长安大学 北京建筑工程学院 中国建筑科学研究院 浙江理工大学 西安建筑科技大学 上海理工大学 上海交通大学 南京大学
51208059/E080301 批准号/代码 51208059/E080301 51208265/E080301 51278419/E080301 51278142/E080301 51208527/E080301 51208221/E080301 51278506/E080301 51278311/E080301 51278077/E080301 51208192/E080301 51208363/E080301 51278094/E080301 51268020/E080301 51178482/E080301 [文] 51178481/E080301 [文] 51178466/E080301 [文] 51178442/E080301 [文] 51178407/E080301 [文] 51178375/E080301 [文] 51178374/E080301 [文]
25 批准经费 25 25 80 76 25 25 80 80 80 25 25 78 50 60 60 60 60 55 60 60
201301-201512 起始时间 201301-201512 201301-201512 201301-201612 201301-201612 201301-201512 201301-201512 201301-201612 201301-201612 201301-201612 201301-201512 201301-201512 201301-201612 201301-201612 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 所属基金
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COP =
qc qc = = 2. 73 . q0 － q c ω net
（ 15 ）
一般冰 箱 的 COP 在 1. 5 —2. 5 之 间， 由于直流 冰箱的耗功量小， 所 以 COP 有 所 提 高， 制冷效果较 为明显 .
化应用的主要是硅 系 太 阳 能 电 池 . 硅 系 光 伏 电 池 输 出特性随着温度变 化， 开路电压变小而短路电流略 微增大， 导致转换效 率 的 降 低
［ 5 — 10 ］
. 在 一 般 情 况 下，
太阳能电池温度 与 环 境 温 度 相 差 5 —30 ℃ ， 夏季温 度高时温差能达到 40 ℃ 以上， 这无疑直接影响到电 必须采取适当的措施降低电 池的使用效率和寿 命， 池板的温度 . 伴随着半导体 工 艺 及 材 料 技 术 的 进 步， 较高转 换效率的热电 材 料 迅 能光伏 -温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析
7369
I max =
Qt = 11. 53 A . H t min · η 1 · η 2
（2）
经过 理 论 计 算， 按 照 蓄 电 池 维 持 的 时 间， 则蓄 电池的容量为 B =
Σ
－ ΔQ j DOD η 2
= 145 A · h .
关键词 ： 光伏发电，温差发电，热力学分析
PACC ： 7865 ，8630J ，4280Y
Chen 等［17 ］建 立 了 一 套 单 循 环 模 式 及 双 循 环 模 学，
1. 引
言
温差发电模块内部结构 式的半导体热电制 冷 系 统， 一 些 参 数 在 合 理 的 范 围 内 得 到 确 定. 得到了优 化， Luo 等［18 ］利用 有 限 时 间 热 力 学 理 论 分 析 和 优 化 半 导体冰箱的性能 . 实际上， 半 导 体 温 差 发 电 技 术 利 用 Seebeck 效 应将热能转化为电 能， 也是太阳能热发电技术的一 它可以 利 用 的 太 阳 能 光 谱 更 宽， 更能有效地利 种， 用太阳光 . 基于此， 本 文 设 计 了 一 套 太 阳 能 光 伏 -温 同时采用热力学基本 差发电驱动的新型 冰 箱 模 型， 理论， 对该模型进行工作效率及火用效率的分析， 发现 通过半导体温差发 电 模 块 可 有 效 降 低 电 池 板 温 度， 从而提高光伏发电 和 半 导 体 温 差 发 电 效 率， 为该类 冰箱的设计和应用提供了理论依据 .
c k
λ 2 ρ2 ） 槡
2
； R 为半导体器件的内阻； R 1 为负载电阻
（7）
·d －1. 选取参数 η 1 = η 2 = 0. 9 得到 I min = Qt － H t · η1 · η2
4. 2. 温差发电工作效率及火用效率分析 = 8. 97 A ， （1） n 型和 p 型元件的 Seebeck 系数 α = 2. 4 × 10 － 4
随着石油 、 煤、 天然气等不可再生能源的消耗 及资源的衰竭， 人们 希 望 通 过 对 太 阳 能 等 新 能 源 的 开发利用 来 解 决 由 于 不 可 再 生 能 源 资 源 枯 竭 所 导 而光伏发电是当前利用 致的日益严重的能 源 危 机， 太阳能的主要 方 式 之 一
［ 1 —4 ］
. 目前投入大规模商业
4. 温差发电效率分析
4. 1. 温差发电工作效率及火用效率理论计算 温差发电器的工作效率为 φ = P = Qh
［ 20 ］
I2 R 1 αT h I + κ（ T h － T c ） － 1 2 I R 2
.
（5）
若 R 1 / R = M ，则温差发电器的工作效率为
3. 光伏发电系统的设计方案
［ 20 ］ 与 Xi 等 得到的研究结果一致 . 在峰值 附 近， 随着
负载电阻 R 1 的变化， 火用 效 率 η 下 降 得 更 快， 即 火用 效
图2
不同工况下工作效率（ a ） 和 火用 效率（ b ） 随 R 1 的变化
图3
不同工况下工作效率（ a ） 和 火用 效率（ b ） 随 Δ T 的变化
刘永生
1）
谷民安
1）
杨晶晶
1）
石奇光
1）
高 湉
1）
杨金焕
1）
杨正龙
2）
1 ） （ 上海电力学院太阳能研究所， 上海 2 ） （ 同济大学功能高分子材料研究所， 上海
200090 ） 200092 ）
（ 2010 年 4 月 18 日收到；2010 年 6 月 13 日收到修改稿）
结合太阳能电池温度特性和温差发电特点， 设计了一套新 的 太 阳 能 光 伏 发 电 -温 差 发 电 驱 动 的 冰 箱 模 型 ， 该模 半导体温差发电模块 、 电源控 制 系 统 等 . 根 据 负 载 用 电 需 求， 做出了光伏发电系统的设计 型包括太阳能光伏电池 、 对该模型进行了工作效率 及 火用 效 率 的 分 析 . 结 果 发 现：能 效 比 COP 达 到 了 2. 73 （ 一 般 方案 . 采用热力学基本理论， SO 2 27. 2 kg ， 冰箱 COP 为 2 左右） ， 火用效率也达到 42. 5% . 同时， 该系统模型环境效益明显， 可 以 减 排 CO 2 1394. 2 kg ， 氮氧化物 21. 0 kg. 这对可再生能源的应用具有理论指导意义 .
* 国家自然科学基金（ 批准 号： 10804072 ， 50703029 ） 、 上 海 市 基 础 研 究 重 点 项 目 （ 批 准 号： 08JC1410400 ） 、 上 海 市 纳 米 科 技 专 项 （ 批 准 号： 0952NM02700 ， 0752NM012 ） 、 上海市青年科 技 启 明 星 计 划 （ 批 准 号：07QA14026 ，09QA1406300 ） 、 上 海 市 节 能 减 排 科 技 支 撑 项 目 （ 批 准 号： 09DZ1202500 ） 、 上海市教育委员会科研创新项目（ 批准号：11ZZ168 ） 和浙江大学教育部重点实验室（ 批准号：2009MSF05 ） 资助的课题 . E-mail ： ysliu@ shiep. edu. cn
第 59 卷 第 10 期 2010 年 10 月 10003290 /2010 /59 （ 10 ） /736806
物
理
学
报
ACTA PHYSICA SINICA
No. 10 ， October 2010 Vol. 59 ， 2010 Chin. Phys. Soc.
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
7370
物
理
学
报
59 卷
V / K ；导热系 数 λ 为 1. 5 W / （ K·m ） ； 电 导 率 为 80 kS / m ， 则品质因数为 Z = α α = 3. 072 × 10 － 3 . = κR λρ
2 2
率 η 对负载电阻 R 1 的变化更为敏感 . 在 该 系 统 中 ， 空 载 冰 箱 电 阻 R1 与 半 导 体 器 件 的 内 阻 非 常 接 近 ， 温 差 发 电 能 达 到 火用 效 率 及 工 作 效 率 的 最 大 值 . 随 着冰箱负 载 的 增 加， 电 阻 R1 逐 渐 增 大 ， 如图 2 所 示， 温 差 发 电 的 火用 效 率 及 工 作 效 率 都 会 有 不 同 程 在冰箱负载一 度地降 低. 从 图 2 （ b） 还 可 以 看 出， 定的前提 下， 温 差 越 大， 其 火用 效 率 越 大 ， 但是增加 火用 效 率 基 本 稳 定 . 如 图 3 所 示 ， 负载 的幅度很 小， 随 着 温 差 ΔT 的 增 大 ， 工作效率和 电阻 R 1 一 定 时 ， 火用效 率 也 相 应 地 增 大 ， 而工作效率增长幅度较大， 火用效 率 变 化 较 为 缓 慢 ； 当 温 差 Δ T 一 定 时 ， 负载电 阻 R1 在 接 近 温 差 模 块 内 阻 时 达 到 最 大 值 ， 这均与 图 2 的结论一致.
+
T c 分别为温差发电模 和回路电流； I 为回路电流； T h ， 块的热 、 冷端温度； α 为半导体器件两臂温差电动势 率之和； κ 为温差发电冷热段的总热导率 . 温差发电的热量火用为 E XQ = 温差发电的收益火用 E X = P = I2 R 1 ， 温差发电的火用效率 η ex = Ex φ = . E XQ 1 － Tc / Th 1 （9） （8） T (1 － T ) Q，
（3）
最 佳 电 流 I m = 10. 34 A ， 选 择 150 A·h 的 蓄 电池 . 3. 3. 确定方阵的最佳功率 P m 经过计算， 得出
图1 模型原理
P m = κ I m V m = 299. 6 W . 最终选择太阳能电池方阵容量为 300 W.
（4）
100 W 的 电 池 板 中 有 8 块 温 差 发 电 在实验中， 模块串联， 每天发电量约为 30 Wh. 为了降低散热器 的温度， 每 四 个 散 热 器 设 有 一 个 风 道， 在风道口安 装一个 2 W 风扇 . 当 电 池 板 温 度 达 到 40 ℃ ， 风扇开 启， 风扇每天工作 6 h ， 耗电量约为 12 Wh. 该模型 充 分 利 用 了 太 阳 能 光 伏 发 电 这 种 清 洁 也解决了光伏 电 池 背 温 过 高 影 响 发 电 效 率 的 能源， 电池散热问题， 为半 导 体 温 差 发 电 开 辟 了 新 的 应 用 空间 .
－2 月份最小的太阳辐照量 H t min = 2. 67802 kWh / m
φ =
Th － Tc ·M Th × T [ （1 + M） － T 2－ T
h h c
+
（1 + M） 2 ZT h