光电储能与光热储能供暖的系统效率分析能源专业.docx

光电储能与光热储能供暖 的系统效率分析 摘要 就发展问题来说不能逃脱的一个问题就是有关能源的问题，但是，就现在世界上整体的情况而言，能源问题是当今世界面临的重大难题，也是对人类生存与发展的重大考验。随着能源危机的出现，人们开始发现可再生能源的重要性。一些科学家也开始了对于太阳能的研究，本文也是对于太阳能的光电储能与光热储能供暖的系统效率进行分析。本文研究了光电储能与光热储能供暖的系统，并对其一些基础理论知识进行了解，比如光电储能与光热储能供暖的系统基本原理。然后对光电储能与光热储能供暖的系统进行了数学建模分析，最后对于光电储能与光热储能供暖的系统进行了相关的仿真实验，谈论了光电储能与光热储能供暖的系统的优劣势比较。 关键词：光电储能供暖；光热储能供暖；太阳能 abstract As far as development is concerned, one of the problems that cannot be escaped is related to energy. However, as far as the overall situation of the world is concerned, the energy problem is a major challenge facing the world today and a major test for human survival and development. With the emergence of the energy crisis, people began to find the importance of renewable energy. Some scientists have also begun to study solar energy, this paper is also for solar energy photoelectric energy storage and heating system efficiency of photothermal energy storage. In this paper, the basic theoretical knowledge of photoelectric energy storage and photothermal energy storage heating system is studied, such as the basic principle of photoelectric energy storage and photothermal energy storage heating system. Then, the system of photoelectric energy storage and photothermal energy storage heating is modeled and analyzed mathematically. Finally, the system of photoelectric energy storage and photothermal energy storage heating is simulated, and the advantages and disadvantages of photoelectric energy storage and photothermal energy storage heating system are discussed. Key words: photoelectric energy storage heating; photothermal energy storage heating; solar energy 目 录 第一章 绪论 4 1.1研究背景以及研究意义 4 1.1.1研究背景 4 1.1.2研究意义 4 1.2国内外研究现状 5 1.2.1国外研究现状 5 1.2.2国内研究现状 5 1.3研究内容以及研究方法 6 1.3.1研究内容 6 1.3.2研究方法 6 第二章 光电储能与光热储能供暖的系统的工作原理 7 2.1太阳能供热与储热供热系统介绍 7 2.1.2光热储能供暖的系统的集热器的工作原理 7 2.1.3光热储能供暖的系统的蓄热系统的工作原理 8 2.1.4 光热储能供暖的系统供暖系统的工作原理 9 2.2太阳能发电加储电供热系统的工作原理 9 2.2.1光电储能供暖的系统的集热发电系统的工作原理 9 2.2.2光电储能供暖的系统的蓄热系统的工作原理 10 2.2.3 光电储能供暖的系统供暖系统的工作原理 10 第三章 光电储能与光热储能供暖的系统的建模分析 11 3.1 光热储能供暖的系统数学模型 11 3.1.1 光热储能供暖的系统集热器的数学模型 11 3.1.2 光热储能供暖的系统蓄热装置的模型建立 11 3.1.3 光热储能供暖的系统的板式换热模型的建立 13 3.2 光电储能供暖的系统的数学模型 14 3.2.1光学模式数学模型 14 3.2.2热学模式数学模型 15 3.3电磁感应数学模型 16 第四章 系统设计以及仿真实验 18 4.1 光热储能供暖的系统的设计 18 4.2 光电储能供暖系统的设计 19 4.3光热储能供暖的系统的仿真设计 20 4.4 光电储能供暖的系统的仿真设计 21 4.5光热储能供暖的系统与光电储能供暖的系统的比较 23 第五章 总结与展望 24 5.1结论 24 5.2展望 24 致谢 25 参考文献： 26 第一章 绪论 1.1研究背景以及研究意义 1.1.1研究背景 从邓小平同志对中国实行改革开放制度以来，中国经济进入飞速发展的时代。中国的发展越来越与世界紧密的联系在一起，但是就发展问题来说不能逃脱的一个问题就是有关能源的问题，但是，就现在世界上整体的情况而言，能源问题是当今世界面临的重大难题，也是对人类生存与发展的重大考验。从非传统安全的视角看，不论是能源资源的开发还是分配都不仅对世界经济产生巨大的冲击，也直接导致国际关系的微妙变化，能源外交已经成为各国外交战略不可忽视的重要方面。中国的煤炭储量全球第一，理论储量万亿吨，是中国最主要的一次能源。占到我们国家能源消耗的7成以上。其它的几种一次能源中，石油，天然气，油页岩等的储量都很少。石油已经成为纯进口国。在二次能源中，电力缺口，这两年每天都在提。其它的，像焦炭，我国产量全球第一。煤气，基本满足需求。石油制品（汽油，柴油）短缺。并且就中国而言，对于能源问题来说，我国能源形势的严峻性和问题主要表现在六个方面：一、资源有限。二、结构失衡。三、使用低效。四、污染严重。五、技术落后。六、对外信赖度过高。 随着能源危机的出现，人们开始发现可再生能源的重要性。可再生能源泛指多种取之不竭的能源，严谨来说，是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。可再生能源一般有以下类型：太阳能，地热能，水能，风能，生物质能，然而，大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源，而是百年甚至千年的。并且，所有人类活动的基本能源都来自太阳，透过植物的光合作用而被吸收。那么对于太阳能的利用研究就显得十分重要了。而本文就是研究太阳能供暖系统，太阳能供暖系统可以有两种主要的方式：太阳能发电加储电供热和太阳能供热与储热供热系统。本文具体就是对于二种太阳能供暖系统的分析比较的研究。 1.1.2研究意义 太阳能发电供热是利用太阳能发电以后再通过电池储能和电加热系统为建筑物提供热源的方式，而太阳能热储和供热的方式是直接将太阳能加热介质，然后再通过热介质的循环将热能供给建筑物。这两种方式各有利弊，效率也不同。因此通过设计一个相同的供热系统，对比两种的方式的效率和经济技术指标从而为太阳能的供暖系统设计和应用提供参考依据，并且为今后对于太阳能发电供热提供更加好的理论依据，促进中国可再生能源相关的发展。 1.2国内外研究现状 1.2.1国外研究现状 对于光电储能与光热储能供暖的系统效率分析这一方面的研究，国外还是相对比较早的，因为能源问题的限制，只有很好的发展研究这二种太阳能供暖系统，才能够好的进行可持续性发展，所以国外早早的就开始了光电储能与光热储能供暖的系统效率的相关研究。国外著名的科学家Yumrutas与国外著名的科学家 Koska是世界上最早提出关于太阳能供热与储热供热系统研究成果的科学家，在20世纪60年代就提出了太阳能热泵供暖系统，并且这个系统还具有一定的储热系统。随后，国外著名的科学家Torres-Reyes提出了直膨式供暖系统；这个直膨式供暖系统得出了太阳能集热装置的一些具体的参数，比如内部冷媒介各项参数还有热媒介各项参数。并且在这之后，国外著名的科学家Penrod 提出了土壤源热泵供暖系统，换句话说也就是带有土壤源热泵的热泵供暖系统。 1.2.2国内研究现状 对于光电储能与光热储能供暖的系统效率分析这一方面的研究，国内相对于国外来说还是相对比较晚的，但是发展十分迅速，在光电储能与光热储能供暖的系统效率分析这一方面的研究，也是取得了非常多的成果。20世纪90年代末期的时候，中国发明了第一台太阳能热水器，并且就现如今太阳能热水器而言不管是销量还是口碑也在世界上名列前茅的。进入21世纪之后，天津大学组织教授以及博士生硕士等研究学者，首先开展了一些关于太阳能热泵系统的相关的模拟实验，证明了太阳热泵供暖系统的稳定性问题，可以不分季节的保持持续的供暖。并且随后，上海大学组织教授以及博士生硕士等研究学者，对于Torres-Reyes提出了直膨式供暖系统进行了进一步的研究，在直膨式供暖系统增加了辅助热源，这样保证了直膨式供暖系统不会受到天气状况的影响，即使是在没有太阳的阴雨天气也可以继续供热。 1.3研究内容以及研究方法 1.3.1研究内容 本文具体做了以下的研究首先从光电储能与光热储能供暖的系统的研究背景还有研究意义出发，然后对于光电储能与光热储能供暖的系统的一些国内外研究现状进行了探讨，并且阐述了一些本文用到的研究方法。接着对于光电储能与光热储能供暖的系统的一些基础理论知识进行了解，对于具体光电储能与光热储能供暖的系统基本原理做了了解。然后对于光电储能与光热储能供暖的系统进行了数学建模分析，最后对于光电储能与光热储能供暖的系统进行了相关的MATLAB仿真实验，通过写这篇论文，让读者更加深入了解光电储能与光热储能供暖的系统方面的知识。同时也提高自己这方面的专业知识。让阅读该论文的读者提高对这方面事项的关注。 1.3.2研究方法 1.文献法——搜集和分析研究各种现存的有关光电储能与光热储能供暖的系统的文献资料，从中选取适合本文的信息，帮助完成调查研究目的。 2.分析推算法——通过上面方法收集到的资料，这里利用光电储能与光热储能供暖的系统建立的模型，进行分析推算。 3.实验法——具体的进行光电储能与光热储能供暖的系统的仿真实验，让自己更加深入了解光电储能与光热储能供暖的系统方面的知识。 第二章 光电储能与光热储能供暖的系统的工作原理 2.1太阳能供热与储热供热系统介绍 通常情况之下太阳能供热与储热供热系统主要由三个组件组成，也就是太阳能集热系统组件，还有蓄热系统组件，以及供暖系统组件三个部分组成。具体的太阳能供热与储热供热系统如下图2-1太阳能供热与储热供热系统工作原理图所示： 图2-1太阳能供热与储热供热系统工作原理图 主要的工作方式就是通过集热系统吸收能量，然后集热系统吸收的能量进一步传送给水箱，然后将热量通过蓄热系统组件将热量储存起来，最后通过释放储存起来的热量达到供热的目的。 2.1.2光热储能供暖的系统的集热器的工作原理 集热器的主要工