Исследование и разработка стационарных составных параболоцилиндрических концентраторов для фотоэлектрических и тепловых преобразователей солнечной энергии

• Автор: Литвинов, Павел Павлович
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1.1. Обзор концентраторов солнечной энергии

1.1.1. Отражающие концентраторы

1.1.2. Преломляющие концентраторы

1.1.3. Стационарные концентраторы

1.2. Обзор концентрирующих систем для солнечных электростанций

1.2.1. Солнечные станции башенного типа

1.2.2. СЭС на основе параболоцилиндрических концентраторов

1.2.3. Станции на основе параболоидных концентраторов

1.3. Постановка задач диссертации 3
ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО ПАРАБОЛОЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРАТОРА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
2.1. Математическая модель стационарного параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии
2.2. Анализ фацетной концентрирующей системы стационарного образного параболоцилиндрического концентратора
2.3. Исследование работы и оптимизация параметров стационарных параболоцилиндрических концентраторов солнечной энергии
2.3.1. Моделирование работы стационарного концентратора в течение года
2.3.2. Оптимизация работы стационарного
параболоцилиндрического концентратора за счет зазора между концентратором и приемником солнечного излучения
2.3.3. Оптимизация работы стационарного
параболоцилиндрического концентратора за счет параметрического и апертурного углов Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ СО СТАЦИОНАРНЫМИ КОНЦЕНТРАТОРАМИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА
3.1. Тепловой расчет солнечной установки с иобразным параболоцилиндрическим концентратором солнечной энергии
3.2. Методика проведения натурных испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами
3.3. Экспериментальная проверка характеристик солнечных модулей в натурных условиях
3.4. Описание конструкций и результаты экспериментальных испытаний
3.4.1. Материалы для изготовления солнечных модулей
3.4.2. Тепловой солнечный модуль со стационарным концентратором
3.4.3. Фотоэлектрические солнечные модули со стационарными концентраторами для комбинированного электротеплоснабжения с жидкостным теплоносителем
3.4.4. Фотоэлектрический солнечный модуль со стационарным концентратором для комбинированного электротеплоснабжения с воздушным теплоносителем
Выводы по главе
ГЛАВА 4. СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОДУЛЕЙ СО СТАЦИОНАРНЫМИ КОНЦЕНТРАТОРАМИ
4.1. Исследование работы солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе установки
4.2. Эксергетический анализ солнечных модулей со стационарными концентраторами
4.3. Техникоэкономическое обоснование использования солнечных модулей со стационарными концентраторами солнечной энергии
4.3.1. Оценка стоимости установленной пиковой мощности модулей со стационарными концентраторами для комбинированного энергоснабжения
4.3.2. Оценка стоимости площади апертуры теплового солнечного модуля со стационарным концентратором
4.4. Экологические аспекты строительства и эксплуатации солнечных установок с концентраторами
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Исследован вопрос и обосновано оптимальное расположение солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе солнечной установки поля модулей. Основные положения, выносимые на защиту. Математическая модель образного стационарного концентратора. Результаты теплотехнического расчета солнечного модуля со стационарным концентратором и двухсторонним приемником излучения. Методика проведения испытаний стационарного концентратора в натурных условиях. Различные типы систем термостабилизации солнечных элементов в составе фотоэлектрических модулей. Результаты экспериментальных исследований оптикоэнергетических характеристик солнечных модулей со стационарными концентраторами. Результаты исследований работы солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе установки поля модулей. Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований разработан новый тип стационарного образного параболоцилиндрического концентратора с геометрической концентрацией 3, , на основе которого осуществлена разработка солнечных фотоэлектрических модулей для комбинированного энергоснабжения и солнечного теплового модуля для получения теплоносителя с рабочей температурой выше 0 С. Работа по исследованию солнечного теплового модуля со стационарным концентратором велась в рамках государственного контракта 6 от г. Минэнерго Российской Федерации по проекту Разработка солнечной тепловой электростанции с концентраторами солнечной энергии и гидропаровым турбогенератором мощностью кВт. Работы по созданию солнечного модуля со стационарным концентратором для комбинированного электротеплоснабжения выполнялась в соответствии с контрактом 5 с фирмой ii . Италия. Ковровскому механическому заводу Россия. Материалы использованы для выполнения солнечного модуля с приемником излучения с двухсторонней рабочей поверхностью. В рамках диссертационной работы разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях. Апробация. Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве мая г. Москва, ГНУ ВИЭСХ. I . Ii . V. i i, i I i i i I , i. II Международная научная конференция Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития байкальского региона июля г. УланУдэ. IV Научнопрактический семинар Малая и нетрадиционная энергетика, энергосберегающие технологии и новые методы передачи электроэнергии октября г. Москва, ВВЦ. Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, включая решение о выдаче патента Российской Федерации на изобретение. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 7 страниц, включая 2 страницы приложений, содержит иллюстрации и таблиц. Содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы, рассматривается ее научная новизна и практическая ценность, приводятся положения, выносимые на защиту, кратко излагается содержание работы. Первая глава диссертационной работы включает в себя анализ состояния вопроса преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, обзор разработок и исследований в области концентраторов солнечной энергии. Приведена постановка задач диссертации. Вторая глава диссертационной работы посвящена исследованию и оптимизации иобразных параболоцилиндрических отражающих поверхностей для стационарных концентраторов. В главе описана математическая модель иобразного концентратора, приведены аналитические исследования характеристик. В третьей главе рассматривается энергетический анализ теплового солнечного модуля со стационарным иобразным концентратором солнечного излучения для получения температуры теплоносителя выше 0С, предложена методика и технические средства проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях, учитывающая геометрические характеристики и условия работы стационарных концентраторов. В третьей главе выполнено также определение основных параметров опытных образцов солнечных модулей, а также представлены результаты их испытаний.