固体氧化物燃料电池-温差热电混合系统的性能优化

本文建立了一类不可逆固体氧化物燃料电池(SOFC)与半导体温差热电发电器(TEG)的混合发电系统模型,基于非平衡态热力学理论,导出混合系统一些重要性能参数诸如输出功率、效率和最小电流密度等的一般表达式,分析系统的性能特性和优化性能,给出系统在最大输出功率或最大效率时的优化条件,确定系统一些重要性能参数的优化工作区域,详细讨论系统的一些主要不可逆性对系统优化性能的影响,得到一些有意义的新结论.所得结果可为实际混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据.     

接触压力对温差发电系统性能的影响

基于自行搭建的温差发电系统性能测试平台,以温度、开路电压、内阻、最大输出功率作为性能参数,研究接触压力对温差发电系统性能的影响规律.研究结果表明:在温差发电系统冷、热端温度均相同的情况下,接触压力增大,则系统开路电压和最大输出功率增大,但增大的幅度随压力的增大而逐渐减小;在温度一定的情况下,接触压力的大小对温差发电片内部的接触电阻影响不大;接触压力对温差发电系统冷、热端温度的瞬态响应特性影响不大,但对系统开路电压的瞬态响应特性影响很大,接触压力增大,则开路电压的瞬态响应速率加快.研究结果证明接触压力对温差发电系统的性能具有显著的影响.     

基于DSP光伏发电系统的最大功率跟踪试验

基于数字信号处理程序(digital signal processor,DSP),分别用登山法和瞬时扫描法对太阳能光伏发电系统的最大功率跟踪(max power point tracking,MPPT)进行试验.结果表明,两种算法都能对太阳能电池输出较好地实现最大功率跟踪,且通过MPPT可提高太阳能光伏发电系统的转换效率.     

串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi2Te3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明：当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.     

低温烟气余热发电实验系统设计及性能

采用R123为工质,以热风炉产生的烟气模拟工业炉排放的烟气作为实验热源,通过设计和搭建基于有机朗肯循环的余热发电系统实验台,研究膨胀机输出功率、系统热效率以及效率随系统状态参数的变化规律。实验结果表明:膨胀机输出功率随蒸发压力和热源温度的升高而增大,实验条件下的最大输出功率为645 W。系统热效率随工质蒸发压力的升高而增大,最大热效率为8.5%。系统效率随蒸发压力和热源温度的升高而增大,实验条件下的最大效率为3.5%。工质过热度的提高不利于提升系统的综合性能。     

具有负反馈特征的光伏-温差联合发电模型与效率分析

太阳能电池输出功率随着温度升高而降低,半导体温差发电模块输出功率随着温差的增大而升高.结合两者输出功率随温度变化的关系,利用烟囱效应巧妙设计了一套具有负反馈作用的光伏 温差联合发电系统,并对其进行了效率和环境分析.结果表明:系统处于稳定工况时,温差模块可以提供输出功率4.3 W,光伏电池比自然冷却方式下的输出功率增加6.9%,系统的光电转换效率增加1.42%,效率达到12.06%,在寿命期内比火力发电减排NOx 9.7 kg、CO2 742.9 kg、SO2 9.6 kg;系统可以有效地控制电池板与环境的温差在22 ℃左右,增加电池板的使用寿命,这对可再生能源的应用具有理论指导意义.     

开关磁阻发电机半自励功率变换器的设计分析与验证

开关磁阻发电机的输出功率和发电效率有待提高,而功率变换器作为开关磁阻发电系统中能量转换的通道,对整个发电系统的性能改善有着重要意义,可通过对功率变换器进行设计,达到提高开关磁阻发电机输出功率和发电效率的目的。因此首先提出从励磁电压与发电电压解耦角度出发,提高励磁电压并使发电电压低于励磁电压的半自励功率变换器及其控制策略;然后通过启动运行和稳态运行仿真验证了半自励功率变换器的可行性和预防过度充电能力,通过变速、变负载仿真发现随着转速和负载电阻的提高,半自励功率变换器励磁电压与发电电压也随之提高,能够有效提高开关磁阻发电机的输出功率及发电效率,尤其低速时输出功率及发电效率有明显提高,通过单相故障运行仿真,验证了半自励功率变换器具有较强容错能力;最后实验验证了理论分析和仿真的正确性,以及提出的半自励功率变换器及其控制策略的有效性。     

新型碲化铋基温差发电系统数值及试验研究

采用新型碲化铋基合金热电材料,建立温差发电系统数学模型,基于类均温与热流体两类热源,进行有限元仿真分析,在Matlab/Simulink中建立包含最大功率跟踪控制的温差发电系统模型并进行电路仿真分析.通过仿真和试验分析了均温与热流两种热源下,基于新型碲化铋基合金材料的温差发电系统热电转化性能,结果表明:所建立的数学模型精度达到98.3%,提出的混合最大功率跟踪算法精度达到92.8%;在550 K恒温热源条件下,最高发电功率可达6.94 W;在热流温度550 K和质量流量40 g/s流体热源条件下,最高发电功率可达6.14 W.     

SOFC/MGT混合发电系统变工况控制模式及性能分析

以220kW的SOFC/MGT混合发电系统为研究对象,建立了相应的数学模型,分析了不同控制模式对混合发电系统变工况性能的影响.结果表明:对于220kW的SOFC/MGT混合发电系统,在单独SOFC燃料控制模式(Case 1)下,系统的稳定负荷必须大于70%;在变转速控制模式(Case 2)下,系统的稳定负荷必须大于77%;而在定转速恒定电池温度的控制模式(Case3)下,系统最低负荷可以低到59%.在相同负荷条件下,Case 2对应的系统效率最高,Case 1对应的系统效率最低.为保证混合发电系统的高效率,并扩大混合发电系统的运行范围,提出了一种新的控制模式,可以使得混合发电系统最低负荷达到45%,而系统效率始终保持在56.4%以上.     

光伏发电效率优化问题的研究

在能源危机形势下,光伏发电技术和光伏产业均得到快速发展。其关键技术也日趋成熟,但光伏发电系统的成本高,效率低等特点,严重制约了谊嘎技术的普及和应用。因此,提高光伏发电系统的效率和降低成本,成为光伏行业的研究热点。本论文主要研究光伏系统效率优化问题,主要采用最大功率跟踪和高频链逆变两项技术,进行系统优化。     

新型半导体温差发电器的优化设计

提出一种新型的半导体温差发电器,以效率和输出功率为目标函数分析其性能特性,计算在不同情况下温差发是电器的最大效率和输出功率,进而优化温差发电器的内部结构,确定工作电流的最佳范围,所得结果可为新型的半导体温差发电器的优化设计和最佳运行提供有价值的理论指导,可促进半导体温差发电器的进一步开发和在不同高新科技领域中的应用。     

线性唯象传热规律下的内可逆不雷逊热机循环的功率、功率密度和效率的性能优化

以在高温热源服从牛顿传热规律而在低温热源服从线性唯象传热规律并考虑了热阻和热漏的布雷逊热机为模型,导出了该热机的输出功率、输出功率密度和效率的表达式。讨论了高温换热器的效率、低温热导和热漏对热机各种性能参数的影响。所得结果可对实际热机的优化设计提供理论依据。     

温差电器件的传热分析

温差电器件是热电转换系统的核心部件。为了提高热电转换系统的效率并优化其输出功率和电压,详细分析了温差电器件的热阻网络,根据热电效应、热力学与电学理论建立了温差电器件的传热模型。利用此模型可以分析温差电器件的结构对其输出功率、电压及效率的影响,并着重分析了热电偶的长度和截面积对温差电器件性能的影响。通过数值分析表明,其功率随着热电偶的长度的减小和截面积的增大而明显增大,而最大热电转换效率逐渐缓慢减小。这可以为温差电器件或各种热电转换系统的优化设计提供参考与指导。     

PLC在发电机转子测温上的应用

大型发电机的转子温度的监测对发电机的正常运行至关重要，也是发电厂关注的问题。分析了间接法测温的原理，并应用小型PLC及触摸屏制作了测量设备，此设备操作简单，界面友好，现已在电厂投运。     

微小型磁电发电机输出性能计算方法研究

盘式微小型磁电发电机具有功率密度大、轴向尺寸小、可长期储存等诸多优点,用于引信电源有着良好的前景.磁电发电机输出性能受线圈参数与磁路结构共同影响,难于得到解析模型.为从理论上计算磁电发电机的输出性能,论文采用解析推导与仿真分析相结合的方法获得磁电发电机的输出电压,并根据计算结果设计并加工了实验样机.磁电发电机的输出性能实验结果表明,理论分析结果与实验结果误差仅为0.2%,证实了本文提出的计算方法的合理性.     

混合热阻条件下广义热机的最优构型及其性能

研究了有限热源条件下工质与热源间传热规律服从混合热阻形式时热机的有限时间热力学性能，讨论了循环的最优构型及最优功率与效率间的优化关系，所得结果对实际热机的设计工作具有一定的指导作用。     

流体流动作功装置的生态学优化性能

在非线性流阻的影响下,流体流动作功装置的输出功率与功率损耗必须兼顾,而应用生态学优化准则可达此目的．并求出装置的生态学优化性能,进一步阐明了生态学优化准则的重要意义．所得结论对流体流动作功装置的优化设计和最佳工况选择有指导意义．     

自由活塞斯特林发电机的动力学特性研究

将自由活塞斯特林发动机与直线发电机耦合,构成自由活塞斯特林发电机.分析了该发电机的系统结构和运行机理,建立了自由活塞斯特林发电机的质量-弹簧-阻尼系统模型.利用力多边形方法对自由活塞斯特林发电机的动力活塞和配气活塞进行了动力学分析,在力多边形图上可以直观地看出自由活塞斯特林发电机的受力情况以及位移或压力相位角之间的关系,并利用示功三角形表征了压缩功和膨胀功.此外,还对直线发电机的输出特性进行了研究,推导了输出功率的计算公式.研究表明,通过调节负载参数,可以控制自由活塞斯特林发电机的输出功率.     

半导体温差发电器的输出功率

应用非平衡态热力学理论，并从热传导方程出发，分析傅里叶热流、焦耳热和汤姆孙热等因素对半导体温差发电器性能的影响，导出发电器的输出功率一般表示式，探讨最大输出功率及其有关的优化条件．得到一些有意义的新结论．