一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法及系统，包括：获取太阳能热电联供组件各能量传递环节对应的能量参数；构建太阳能总辐射通量与各所述能量参数的能量传递关系，以换热介质质量流率作为迭代变量，对所述能量传递关系进行迭代求解，直到满足预设迭代条件后结束迭代，获取对应的瞬态电功率和热流量；本发明专利技术可有效提高太阳能热电联供组件性能评估的准确性，为技术优化更新提供可靠的理论支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法及系统
本专利技术涉及自然能源综合利用领域，尤其涉及一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法及系统。
技术介绍
基于光伏光热综合利用技术的太阳能热电联供组件，可以实现全光谱高效低成本采集利用太阳能，太阳能热电联供组件的热电输出性能受太阳能资源、气象条件以及水温的影响较大，且各地太阳能资源、气象条件以及水温在不同季节、不同时间的分散性、不稳定性特点，目前缺乏一种准确有效的方法用于预测和分析出太阳能热电联供组件在前述条件下的热电输出性能，无法为优化组件性能提供可靠的数据支持。
技术实现思路
鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提出一种太阳能任店联供组件的瞬态热电输出计算方法及系统，主要解决现有热电综合系统性能评估准确性不高的问题。为了实现上述目的及其他目的，本专利技术采用的技术方案如下。一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，包括：获取太阳能热电联供组件各能量传递环节对应的能量参数；构建太阳能总辐射通量与各所述能量参数的能量传递关系，以换热介质质量流率作为迭代变量，对所述能量传递关系进行迭代求解，直到满足预设迭代条件后结束迭代，获取对应的瞬态电功率和热流量。可选地，迭代求解步骤包括：设置所述换热介质质量流率的初始值以及迭代增量，并根据每次由迭代增量计算得到的所述换热介质质量流率带入所述能量传递关系，得到迭代总能量；根据所述迭代总能量与所述太阳能总辐射通量的差值设置所述迭代条件，求得满足所述迭代条件的瞬态电功率和热能量。可选地，所述能量传递关系表示为：其中，Tme，av是换热介质平均温度，其值为换热器进口换热介质温度Tme，in与换热器出口换热介质温度Tme，out的平均值；Φt为太阳能总辐射通量，Pe，t为所述太阳能热电联供组件产电功率，Φth，t为所述太阳能热电联供组件产热流量，Φ1为玻璃顶部光学损失，Φ2为聚光损失，Φ3为光伏电池顶部光学损失，Φ4为玻璃顶部热损失；为所述换热介质质量流率。可选地，所述太阳能热电联供组件产电功率表示为：其中，Tpv，ave是光伏电池的平均温度，表示为：其中，cp为换热介质的定压比热容，为换热介质的质量流率，hw-ch为换热介质在换热器壁内的对流换热系数，δch为换热器的壁厚，λch为换热器的导热系数，δpv为光伏电池的厚度，λpv为光伏电池的导热系数，Apv为光伏电池受光面面积。可选地，所述太阳能热电联供组件产热流量表示为：其中，cp为换热介质的定压比热容，为换热介质的质量流率。可选地，所述玻璃顶部光学损失表示为：Φ1＝ρcαcΦt＝ρcαcGtAc其中，ρc为玻璃的反射率，αc为玻璃吸收率，Gt为太阳总辐照度，Ac为玻璃面积。可选地，所述聚光损失表示为：Φ2＝(Φt-Φ1)(1-ηc(Gt，Gd，ρcor))其中，ηc(Gt，Gd，ρcor)为聚光器的聚光效率，Gt为太阳总辐照度，Gd为太阳直射辐照度，ρcor为聚光器反射率。可选地，所述光伏电池顶部光学损失表示为：Φ3＝(Φt-Φ1-Φ2)ρpvαpv其中，ρpv为光伏电池反射率，αpv为光伏电池吸收率。可选地，所述玻璃顶部热损失表示为：Φ4＝((Tc，ave-Ta)(2.8+3.0uwi)+(Tc，ave-Tsky)hsky)Ac其中，Ta为环境温度，uwi为风速，Tsky为天空温度，hsky为玻璃与天空的辐射换热系数，Tc，ave为玻璃平均温度，ρc为玻璃的反射率，αc为玻璃的吸收率。Tsky表达式如下：hsky表达式如下：式中，σ为黑体辐射常数；εc为光伏玻璃发射率；Tc，ave由下式求得：一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算系统，包括：参数获取模块，用于获取太阳能热电联供组件各能量传递环节对应的能量参数；瞬态计算模块，用于构建太阳能总辐射通量与各所述能量参数的能量传递关系，以换热介质质量流率作为迭代变量，对所述能量传递关系进行迭代求解，直到满足预设迭代条件后结束迭代，获取对应的瞬态电功率和热流量。如上所述，本专利技术一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法及系统，具有以下有益效果。可准确计算出太阳能热电联供组件的瞬态电功率及热流量，为组建优化以及不同季节时段性能评估提供可靠的数据支持。附图说明图1为本专利技术一实施例中太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法的流程图。图2为本专利技术一实施例中能量参数的位置分布示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。请参阅图1，本专利技术提供一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，包括以下步骤：步骤S01，获取太阳能热电联供组件各能量传递环节对应的能量参数。在一实施例中，首先需要确定太阳能热电联供组件中参与能量传递的各个光电热能量传递环节。图2为一实施例中太阳能热电联供组件各光电热能量传递环节的位置分布示意图。太阳能流在太阳能热电联供组件内的能量传递环节包括玻璃透过环节、聚光器聚光环节、光伏电池光伏发电环节、换热器热量回收环节。每个光电热能量传递环节对应一个或多个能量传递参数，则太阳能流在太阳能热电联供组件内，能量传递的主要能量参数包括：太阳总辐射通量Φt，组件产电功率Pe，t，组件产热流量Φth，t，玻璃顶部光学损失Φ1，聚光损失Φ2，光伏电池顶部光学损失Φ3以及玻璃顶部热损失Φ4。步骤S02，构建太阳能总辐射通量与各能量参数的能量传递关系，以换热介质质量流率作为迭代变量，对能量传递关系进行迭代求解，直到满足预设迭代条件后结束迭代，获取对应的瞬态电功率和热流量。具体地，太阳能总辐射通量Φt分别转化为组件产电功率Pe，t、产热流量Φth，t、玻璃顶部光学损失Φ1、聚光损失Φ2、光伏电池顶部光学损失Φ3以及玻璃顶部热损失Φ4，由如下等式表示：其中，Tme，av是换热介质平均温度，即为换热器内流动的所有换热介质的平均温度，其值为换热器进口换热介质温度Tme，in与换热器出口换热介质温度Tme，out的平均值，即：Tme，av＝(Tme，in+Tme，out本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，其特征在于，包括：/n获取太阳能热电联供组件各能量传递环节对应的能量参数；/n构建太阳能总辐射通量与各所述能量参数的能量传递关系，以换热介质质量流率作为迭代变量，对所述能量传递关系进行迭代求解，直到满足预设迭代条件后结束迭代，获取对应的瞬态电功率和热流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，其特征在于，包括：
获取太阳能热电联供组件各能量传递环节对应的能量参数；
构建太阳能总辐射通量与各所述能量参数的能量传递关系，以换热介质质量流率作为迭代变量，对所述能量传递关系进行迭代求解，直到满足预设迭代条件后结束迭代，获取对应的瞬态电功率和热流量。


2.根据权利要求1所述的太阳能热电联供组件的瞬态特点输出计算方法，其特征在于，迭代求解步骤包括：
设置所述换热介质质量流率的初始值以及迭代增量，并根据每次由迭代增量计算得到的所述换热介质质量流率带入所述能量传递关系，得到迭代总能量；
根据所述迭代总能量与所述太阳能总辐射通量的差值设置所述迭代条件，求得满足所述迭代条件的瞬态电功率和热能量。


3.根据权利要求1所述的太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，其特征在于，所述能量传递关系表示为：



其中，Tme,av是换热介质平均温度，其值为换热器进口换热介质温度Tme,in与换热器出口换热介质温度Tme,out的平均值；Φt为太阳能总辐射通量，Pe,t为所述太阳能热电联供组件产电功率，Φth,t为所述太阳能热电联供组件产热流量，Φ1为玻璃顶部光学损失，Φ2为聚光损失，Φ3为光伏电池顶部光学损失，Φ4为玻璃顶部热损失；为所述换热介质质量流率。


4.根据权利要求3所述的太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，其特征在于，所述太阳能热电联供组件产电功率表示为：



其中，Tpv,ave是光伏电池的平均温度，表示为：



其中，cp为换热介质的定压比热容，为换热介质的质量流率，hw-ch为换热介质在换热器壁内的对流换热系数，δch为换热器的壁厚，λch为换热器的导热系数，δpv为光伏电池的厚度，λpv为光伏电池的导热系数，Apv为光伏电池受光面面积。


5.根据权利要求3所述的太阳能热电联供组件的瞬态热电输出计算方法，其特征在于，所述太阳能热电联供组件产热流量表示为：



其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢胡凌，陆仕荣，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50