集热式太阳能温差发电装置的研究

时间：2026-01-23

电子科技大学

硕士学位论文

集热式太阳能温差发电装置的研究

姓名：赵媛媛

申请学位级别：硕士

专业：物理电子学

指导教师：曾葆青

20100518

摘要

在现代化经济迅速发展的时期，能源紧缺现象日趋严重，太阳能这种新型的可再生绿色能源，具有着经济、清洁环保、储量大等优点，受到越来越多人的重视，太阳能发电技术在各个国家都被广泛的研究和应用。

温差发电技术是一种将热能直接转换为电能的环保能源技术，在发电过程中无噪音、无污染物排放、体积小、重量轻等优点。随着热电材料的迅速发展以及性能的提高，已经开始从军事航天领域向民用和工业应用方面普及。

本课题中，采用ＡＮＳＹＳ软件，研究温差发电元件的性能，并仿真优化在中温区（２００－４００。Ｃ）有较高热电转换效率的分段温差电元件。在此基础上，利用太阳能热作为温差发电的热源，研制一套集热式太阳能温差发电装置，主要包括太阳能集热装置、温差发电器、直流稳压模块等。

本论文的主要内容如下：

在温差发电理论基础上，利用ＡＮＳＹＳ仿真软件，仿真计算热电单元的各个因素对其热电特性的影响。采用对电臂分段的方法来提高温差发电的特性，在热端４００℃，冷端２５℃、５０℃，８０℃三种情况，优化设计了分段热电元件的几何尺寸，在温差３７５℃时，热电转换效率可达到ｌＯ％以上。

通过对聚光集热器、温差发电器（集热板、热电模块、水冷却系统）等部分的研究，组装了一套集热式太阳能温差发电装置。利用ＡＮＳＹＳ软件热分析模块，仿真实验条件，从理论上证明了此装置的可行性。在不同太阳辐射功率、不同热电模块数量情况下，实验测得温差发电器的输出功率，在太阳辐射功率８８０Ｗ／ｍ２时，可输出功率约１０Ｗ。并根据实验结果，利用集成开关稳压芯片ＭＡＸ６６９设计了ＤＣ．ＤＣ稳压电路，为蓄电池稳压充电。

研究光谱选择性原理，通过对不同涂层的简单对比实验，最后在集热板上涂Ｂ９２太阳能吸热涂料，来提高太阳能利用率。关键词ｔ太阳能，温差发电，ＡＮＳＹＳ，分段热电元件，ＤＣ．ＤＣ稳压

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｉｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎｐｅｒｉｏｄｏｆｒａｐｉｄｅｃｏｎｏｍｉｃｇｒｏｗｔｈ，ｅｌｌｅｒｇｙｓｈｏｒｔａｇｅｉｓｓｅｒｉｏｕｓ，ｔｈｅｎｅｗｔｙｐｅｏｆｓｏｌａｒｒｅｎｅｗａｂｌｅｇｒｅｅｎｅｎｅｒｇｙ，ｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｅｃｏｎｏｍｙ，ｃｌｅａｎ

ｒｅｓｅＩ＇ｖｅｓ，ｓｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌａｒｇｅｉｔｉｓｂｙｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ａｎｄ

ｃｏｕｎｈｉｅｓ．ｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓ

Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ

ｄｅｃｔｒｉｅｉｔｙ

１１０ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｅｎｅｒｇｙ．Ｉｎａｗａｙｔｏｄｉｒｅｃｔｌｙｃｏｎｖｅｒｔｈｅａｔｉｎｔｏｉｓｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ａｇｒｅｅｎ

ａｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｒｅｏｎ．Ｗｉｔｈｏｆｎｏｉｓｅ，ｅｍｉｓｓｉｏｎ，ｓｍａｌｌｓｉｚｅ，ｌｉｃｉｔｗｅｉｇｈｔｔｈｅａｎｄＳＯｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ

Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｓｔａｒｔｅｄａｐｐｌｙｆｒｏｍｔｈｅｍｉｌｉｔａｒｙｔｏｔｈｅｃｉｖｉｌｉａｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．

Ｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ

ｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳ