自然冷却下太阳能PV板发电效率的影响研究-论文.pdf

《自然冷却下太阳能PV板发电效率的影响研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第40卷第14期山西建筑Vo1．40No．14·138·2014年5月SHANXIARCHITECTUREMav．2014文章编号：1009-6825(2014)14-0138-03自然冷却下太阳能PV板发电效率的影响研究李思琢陈红兵(北京建筑大学环境与能源工程学院，北京100044)摘妻：基于一维稳态传热模型，通过数值模拟与计算，进行了自然冷却条件下散热肋片对PV板发电效率的影响研究，对不同因素包括PV板水平倾角、空气温度、风速和肋片高度等对PV板发电效率的影响进行了研究，研究结果对于PV板被动式冷却设计具有一定的实际意义和参考价值。关键词：自然

2、冷却，PV板，发电效率，散热肋片中图分类号：TM615文献标识码：A0引言度系数。对背面金属板，其热平衡方程为：随着科学技术和经济的飞速发展，人类对能源的需求不断增71—71长，而已经探明的化石能源储量非常有限，按照现有的?肖耗速度，0=一(—)(3)儿础化石能源在不久的将来就会枯竭。所以，开发利用新能源和可再一c其中，％一为集热板与空气的被动对流换热系数，w／(m2·K)，生能源显得尤为重要。这里⋯=2．8+3．0XH。太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1．892X10”千亿t，是1．2带散热

3、肋片的PV板H前世界主要能源探明储量的一万倍。虽然由于纬度的不同、气对PV板，其热平衡方程与式(1)相同。对背面金属板及散热肋片，其热平衡方程为：候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀，但相对于其他能源来71一说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地0=二+⋯(一)(z叼r×0．2×H)(4)儿肼取用。其开发利用时几乎不产生任何污染，加之其储量的无限一c其中，2为每米长肋片裸露肋基长度，m；，为肋片效率，可根性，是人类理想的替代能源。据肋片参数图查得；日为肋片高度，mm。近年来，光伏发电已经成为太阳能光电利用的重要研究课地理位置选为北

4、京，为简化计算，只选定10月15日正午12时题，相关研究发现，PV板工作温度对光伏发电效率影响较大，温进行计算分析。水平面上散射辐射强度=C。(sinoL)c2，直射辐度越高、效率越低。本文通过数值模拟计算，研究自然冷却条件射强度约为，=800．20w，倾斜面上的辐射强度为]：下，PV板有散热肋片和无散热肋片时的散热效果，并分析不同因素对发电效率的影响。G=lbfeosS·sin4~。sin8+eosS·cos4~·cos8‘eO$O)+sins·siny‘sino)+sins‘sin4~·cos8·1数学模型与计算．，、本文采用一维稳态传热模型进

5、行数值计算和分析，假定PVeos~o·cosy—sins·cosy·si·cos4~)+l~cosI÷I。、厶，板和背面金属板的温度分布均匀。其中，．s为倾斜面与水平面之间的夹角，取30。；西为地理纬1．1无散热肋片的PV板度，北京地区为39．80。；6为太阳纬度，6：23．45sin，以10月对PV板，根据热平衡分析，可得到能量守恒方程0：一7115日计算，得到6：一9．60；∞为时角，正午l2时为0；y为倾斜面o=G()一E+(3~a-pv(一)+”一(T一)+～删一C的方位角，取15。；Ot为太阳高度角，sinol=sin4~·sin8+co

6、s4~·(1)cos8·eO$O)。式中：G_太阳辐射强度，W／m；2结果与分析()——光伏电池的有效吸收率；基于以上数学模型，采用Matlab进行数值求解，分析不同因E——光伏电池的输出功率，w；素对发电效率的影响。h——天空温度(=0．0552rl，K)；2．1PV板水平倾角对发电效率和输出电功率的影响——PV板与周围空气的对流换热系数，⋯=2．8+⋯由图1可以看出，在风速为3m／s，空气温度为289．15K的情3．0Xu；况下，随着PV板水平倾角的不断增大，发电效率先是下降，到达——一PV板与天空的辐射能换热系数，o=(+一最低值后，又略有上

7、升。PV板有散热肋片的情况下，当倾角从)(+h)；20。增加至60。时，发电效率从14．836％降低至14．772％，其中倾R⋯——光伏电池与背面金属板的接触热阻，其数值通过角为45。左右时，效率最低，为14．743％；PV板无散热肋片的情况实验回归获得，在文中取0．04mK／W。下，当倾角从20。增加至6o。时，发电效率从14．450％降低至E=Grrl一[1一，c(—298．15)](2)14．354％，其中倾角为45。时，效率最低，为14．310％。带散热肋其中，为玻璃盖板的有效透过率；叼和，c分别为光伏电池片时，PV板的平均电效率为14．7

8、76％，无散热肋片时，PV板的平在基准条件(G=1000W／m，，=25℃)下的光电转换效率和温均电效率为14．360％，