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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 陳希立(Sih-Li Chen) | |
| dc.contributor.author | Po-Chun Huang | en |
| dc.contributor.author | 黃柏鈞 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-15T14:00:00Z | - |
| dc.date.available | 2020-08-24 | |
| dc.date.copyright | 2020-08-24 | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.date.submitted | 2020-08-11 | |
| dc.identifier.citation | [1] 吳武忠, “中大型太陽能光伏發電系統建置之研究”; 國立台北科技大學新能源電控產業碩士專班﹐2013. [2] 劉文雄, 盧展南, 張仲維, 陳宏義, 吳爵呈, 劉運鴻, 何秉衡; “因應再生能源大量推廣之併聯規劃技術與運轉安全等議題研究”, 台電工程月刊, pp.1-7 2018. [3] 楊正光, 陳宏義, 楊政晁, “因應負載管理面臨之問題及未來發展趨向”; 台電工程月刊, pp.11-28 1995. [4] 陳在相, 楊念哲, 楊正光, 曾威智, 陳子揚, 林維哲, “因應我國智慧電網技術發展與高占比再生能源 併網運作趨勢之對策研究”; 台灣能源期刊第二卷第二期, pp.129-151 2015. [5] 財團法人中技社編著, “確保我國供電之再生能源管理與運轉策略”; 財團法人中技社, 2018. [6] 經濟部能源局新及再生能源小組能源轉型白皮書, “新及再生能源推動配套方案”; 經濟部能源局, 2018. [7] 辜德典, 何姿瑩, 林敬恆, 張大豪, 林嘉宏, “大型太陽光電系統衝擊分析之研究”; 第十五屆離島資訊技術與應用研討會 pp.564-568. [8] Frost Sullivan, “Global storage market 2018”; Science and Technology Policy Research and Information Center 2018. [9] 劉玉章, 曾育貞, 呂永方, 沈錦昌, 鍾人傑, “電網級儲能技術研發現況與進展”; 台灣能源期刊第二卷第二期, pp.169-190 2015. [10] Energy Information Administration, International Energy Outlook 2019, U.S. Department of Energy, September 2019. [11] T-J Kuo, K-Y Lee, C-K Huang, J-H Chen, W-L Chiu, C-F Huang, S-D Wu, “State of charge modeling of lithium-ion batteries using dual exponential functions”; Journal of Power Sources 315 (2016) 331-338. [12] 魏逸樺, “全球儲能技術發展對灣推動再生能源之啟示”; 經濟前瞻, 174期p91-95. [13] C. Kupper, B. Weißhar, S. Rißmann, W-G. Bessler, “End-of-Life Prediction of a Lithium-Ion Battery Cell Based on Mechanistic Aging Models of the Graphite Electrode”; Journal of The Electrochemical Society, 165(14) pp.3468-3480 (2018) [14] 林庭毅, “淺層溫能應用於空調系統散熱”, 國立台灣大學機械工程研究所碩士論文, 2017. [15] D.A. Ball, R.D. Fischer, and D.L. Hodgett. “Design methods for ground-source heat pumps”, ASHRAE Transactions, 89(2)(1983) , pp.416-440. [16] Anna-Maria Gustafsson,Thermal response tests:Influence of convective flow in groundwater filled borehole heat exchanger, 2010. [17] Kusuda T., and Archenbach, P. R. 'Earth Temperature and Thermal Diffusivity at Selected Stations in the United States', ASHRAE Trans., Vol. 71, Part 1, 1965. [18] A. 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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/51964 | - |
| dc.description.abstract | 台灣空調用電約佔全國總用電近三分之一，但空調機使用時機不一定與太陽輻射同步，白天太陽能光電發電大量輸出，如不需使用空調機或其他高耗能家電，太陽能光電發電系統所發之電就必須饋入現有電網，將造成電網不穩，且電網饋線不足太陽能光電所發之電也難以輸送，電網強化又需鉅額成本與時間；若多餘太陽能光電發電不饋入電網，就必須設置昂貴的蓄電池蓄電。如果能將多餘的太陽能發電來推動空調機，進行儲存溫差運轉來解決上述之困難，且利用淺層溫能來加強儲冷、儲熱效能同時處理排出的冷、熱能，更有效的處理能源問題，為一項重要的技術。
因此本研究旨在開發新型「太陽能光電結合淺層溫能之儲溫空調系統」，整合於隔離混合型太陽光能發電系統，發電自用、不回售電網、用水當介質，形成可儲存溫差之太陽能空調系統，並以淺層溫能來加強儲冷及房，研究中將空調機改裝成具有儲存溫差並且可釋出用於冷暖房的功能；當太陽能發電系統有多餘電力時，用來驅動系統並將溫差儲存於儲能桶內，等需要開啟空調時，利用所儲存的溫差來降低空調耗電，再以淺層溫能補足空調室外機設計不足之處、提高效能。本研究共執行兩種基礎測試、三種溫差儲存測試及兩者整合後的整體效能測試，再針對實驗設計未詳盡考量的地方進行優化改良及建議。 由以上實驗結果得知，儲能系統在釋冷測試時〖COP〗_RC為6.01，與基礎測試〖COP〗_BC的4.36上升了37.86%，釋熱測試時〖COP〗_RH為5.66，與基礎測試〖COP〗_BH的4.23上升30.71%；此儲能設備成本與目前已商業化的家用儲能設備比較，僅約有30%的價格，且由上述的實驗結果，家庭空調用電每年可節省636度電，由此證明儲能空調系統可由儲存、釋放溫差以轉移太陽能光電所發之電及提升空調機性能的可行性，同時省下太陽能光電系統儲電的成本以及後續維護的問題。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Taiwan's air-conditioning electricity consumption accounts for nearly one-third of the country's total electricity consumption. However, the timing of air-conditioning use may not be synchronized with solar radiation. During the day, solar photovoltaic power generation produces a significant amount. If air-conditioners or other high-energy-consuming appliances are not required, solar photovoltaics The electricity generated by the power generation system must be fed into the existing grid, which will cause the grid to be unstable, and the grid's feeder is insufficient. The electricity generated by solar photovoltaics is also challenging to transmit. Grid strengthening requires enormous costs and time; if excess solar photovoltaic power generation is not fed in the power grid, expensive batteries must be installed to store electricity. Suppose the excess solar power can be used to drive the air conditioner. In that case, the storage temperature difference operation can solve the above difficulties. The shallow temperature energy can be used to enhance the cold storage and heat storage efficiency while processing the discharged cold and heat energy, to deal with energy problems more effectively, is an a critical technology.
Therefore, this research aims to develop a new type of 'solar photovoltaic combined with shallow temperature energy storage and air conditioning system', integrated into the isolated hybrid solar energy power generation system, power generation for its use, not sold back to the grid, water as a medium, forming a storage temperature difference Solar air-conditioning system, and use shallow temperature energy to strengthen the cold storage and room. In the research, the air conditioner is modified to store the temperature difference and can be released for the function of cooling and heating rooms; when the solar power system has excess power, it is used to drive the system. The temperature difference is stored in the energy storage barrel. When the air conditioner needs to be turned on, the stored temperature difference is used to reduce the power consumption of the air conditioner, and then the shallow temperature energy is used to make up for the shortcomings of the outdoor unit of the air conditioner and improve the efficiency. In this study, two basic tests, three temperature difference storage tests, and the overall performance test after the integration of the two was performed, and then optimization and improvement were made, and suggestions were made for areas that were not considered in detail in the experimental design. From the above experimental results, it is known that 〖COP〗_RC of the energy storage system in the cooling test is 6.12, which is 37.86% higher than the 4.36 of the base test 〖COP〗_BC, and 〖COP〗_RH is 5.66 in the heat release test, which is compared with the bae test. 〖COP〗_BH is 4.23 increased by 30.71%; this proves that the energy storage air conditioning system can store and release the temperature difference to transfer the electricity generated by solar photovoltaic and improve the feasibility of the air conditioner. At the same time, it saves the cost of solar photovoltaic system electricity storage and Follow-up maintenance issues. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-15T14:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-0708202017515100.pdf: 2943080 bytes, checksum: 1beb3d88a23ab1227670e24c107206d1 (MD5) Previous issue date: 2020 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目 錄 摘要 ……………………………………………………………………........... I Abstract …………………………..................................................................... III 目錄 …………………………............................................................................ VI 圖目錄 …….…………………………………………………………………... VIII 表目錄 ………………………………………………………………………… XI 符號表 ………………………………………………………………………… XII 第一章 前言 ………………………………………………………………….. 1 1.1 研究背景 ………………………………………………………………. 1 1.2 研究動機 ………………………………………………………………. 2 1.3 研究目的與內容 ……………………………………………………….. 4 第二章 原理、設計與製作 …………………………………………………... 5 2.1 儲能空調系統運轉原理 ……………………………………………….. 5 2.2 儲能空調系統設計與製作 ………………………………........................ 8 2.2.1 太陽能光電系統 …………………………………………………... 10 2.2.2 儲能空調系統 ……………………………………………………. 12 第三章 系統測試 ……………………………………………………………. 22 3.1 太陽能光電系統發電測試 ……………………………………………. 22 3.2 儲能運轉 ………………………………………………………………. 22 3.3 釋能運轉 ………………………………………………………………. 39 第四章 冷暖房連續運轉 ……………………………………………………. 49 4.1 冷房連續運轉結果 ……………………………………………………. 49 4.2 暖房連續運轉結果 ……………………………………………………. 46 第五章 討論及結論 …………………………………………………....... 62 5.1 討論 ……………………………………………………………………. 62 5.2 結論 ……………………………………………………………………. 63 5.3 未來展望 ………………………………………………………………. 63 參考文獻 …………………………………………………………………….. 65 圖 目 錄 圖 1.2-1各種儲能設備容量級距比較 ……………………………………….. 3 圖 2.1-1 不同冷凝溫度之理論冷凍循環過程 …………………………... 6 圖 2.1-2 不同蒸發溫度之理論熱泵循環過程 …………………………... 7 圖 2.2-1 儲存控制程序圖 …….……………………………………………. 9 圖 2.2-2 釋出控制程序圖 ………………………………………………….. 9 圖 2.2-3 儲能空調系統架構 ………………………………………………… 10 圖 2.2.1-1 太陽能板安裝 ……………………………………………………. 11 圖 2.2.1-2 專用微處理控制器及其它設備 …………………………………. 11 圖 2.2.2-1 儲能控制箱實體圖 ……………………………………………… 12 圖 2.2.2-2 冷媒配管實體圖 ………………………………………………… 13 圖 2.2.2-3 水路配管實體圖 ………………………………………………… 13 圖 2.2.2-4 儲溫空調機實體圖 ……………………………………………… 14 圖 2.2.2-5 儲溫桶 (200L) …………………………………………………... 14 圖 2.2.2-6 環控箱(全關) ……………………………………………………. 14 圖 2.2.2-7 環控箱(半開) ……………………………………………………. 14 圖 2.2.2-8 導引風道風量量測 ……………………………………………… 15 圖 2.2.2-9 數據擷取儀器 ……………………………………………………. 15 圖 2.2.2-10 基礎儲冷運轉架構圖 …………………………………………... 16 圖 2.2.2-11 結合熱/冷能回收儲冷/熱運轉架構圖 …………………………. 17 圖 2.2.2-12 結合淺層溫能儲冷運轉架構圖 ……………………………….. 18 圖 2.2.2-13 基礎冷/暖房運轉架構圖 ……………………………………….. 19 圖 2.2.2-14 結合儲能空調冷/暖房運轉架構圖 ………...………………….. 20 圖 2.2.2-15 結合淺層溫能冷房測試 ……………………………………….. 21 圖 3.1-1 瞬時發電量及累積發電量 ……………………………………….. 22 圖 3.2-1 基礎儲冷效能與環境溫度關係 ………………………………….. 24 圖 3.2-2 基礎儲冷耗電/累積儲能與時間關係 ……………………………… 25 圖 3.2-3 結合熱能回收之回收桶及儲能桶溫度 …………………………... 26 圖 3.2-4 結合熱能回收之儲冷效能與環境溫度 …………………………... 26 圖 3.2-5 結合熱能回收之儲冷耗電量/累積儲能及時間關係 …………….. 27 圖 3.2-6 筏基水水溫及儲能桶溫度 ……………………………………….. 28 圖 3.2-7 結合淺層溫能之儲冷效能與環境溫度 …………………………... 29 圖 3.2-8 結合淺層溫能之儲冷耗電量/累積儲能與時間關係圖 ………..... 30 圖 3.2-9 不同儲冷方式之累積儲能量與時間關係 ……………………… 31 圖 3.2-10 基礎儲熱效能與環境溫度關係 …………………………………. 32 圖 3.2-11 基礎儲熱耗電量/累積儲能量與時間關係 ……………………… 33 圖 3.2-12 結合冷能回收之冷能回收桶及儲能桶溫度 …………………….. 34 圖 3.2-13 結合冷能回收之儲熱效能與環境溫度 …………………………. 35 圖 3.2-14 結合冷能回收之儲熱耗電量/累積儲能與時間關係 …………… 35 圖 3.2-15 結合淺層溫能儲熱筏基水及儲能桶溫度 ……………………… 36 圖 3.2-16 結合淺層溫能儲熱效能與環境溫度 …………………………….. 37 圖 3.2-17 結合淺層溫能儲熱耗電量/累積儲能量與時間關係 …………… 38 圖 3.2-18 三種儲熱方式之累積儲量比較與時間關係 ……………………. 39 圖 3.3-1 基礎冷房效能與環境溫度 ……………………………………..… 40 圖 3.3-2 儲溫空調冷房效能與環境溫度 …………………………….......... 42 圖 3.3-3 儲溫空調冷房環境溫度/進出口水溫差與效能 …………………. 43 圖 3.3-4 不同釋冷流量效能比較 ………………………………………..…. 44 圖 3.3-5 不同釋冷方式儲溫空調冷房效能與環境溫度 …………………... 44 圖 3.3-6 基礎暖房效能與環境溫度 ……………………………………….. 45 圖 3.3-7 儲溫空調暖房環境溫度/進出口水溫差與效能 …………………. 47 圖 3.3-8 不同釋熱流量效能比較 ………………………………………….. 48 圖 4.1-1 儲溫空調釋冷效能/釋冷百分比與環境溫度 …………………….. 50 圖 4.1-2 基礎儲冷搭配儲溫空調連續運轉釋冷比率 ……………………… 51 圖 4.1-3 基礎儲冷搭配儲溫空調冷房釋冷效能與儲冷時間關係 ………... 52 圖 4.1-4 結合熱能回收儲冷搭配儲溫空調釋冷冷房與儲冷時間關係 ........ 53 圖 4.1-5 二種儲能方式搭配儲溫空調釋冷冷房與儲溫時間@25℃ ……… 54 圖 4.1-6 二種儲能方式搭配儲溫空調釋冷冷房與儲溫時間@35℃ ……… 55 圖 4.1-7 二種儲能方式搭配儲溫空調釋冷冷房與儲溫時間@45℃ ……… 55 圖 4.2-1 儲溫空調釋熱效能/釋熱百分比與環境溫度 …………………….. 57 圖 4.2-2 基礎儲熱搭配儲溫空調連續運轉釋冷比率 ……………………… 58 圖 4.2-3 基礎儲熱搭配儲溫空調冷房釋冷效能與儲冷時間關係 ………... 59 圖 4.2-4 結合淺層溫能儲熱搭配儲溫空調釋熱暖房與儲冷時間關係 …… 60 表 目 錄 表 1.2-1 儲能特性及成本比較 ……………………………………………… 4 表 2.1-1 不同冷凝溫度之冷凍循環比較 ………………………………….. 6 表 2.1-2 不同蒸發溫度之熱泵循環比較 ………………………………….. 7 表 2.2.2-1 導引風道量測結果 ………………………………………………. 15 表 3.3-1 基礎冷房測試數據 ………………………………………………… 40 表 3.3-2 儲能空調釋冷冷房數據 …………………………………………… 42 表 3.3-3 基礎暖房測試數據 ………………………………………………… 45 表 3.3-4 儲能空調釋熱暖房數據 ………………………………………….. 46 表 4.1-1 儲能空調冷房釋冷量效能比較 ……………………………………. 50 表 4.1-2 三種釋冷方式在不同環境溫度下整體冷房效能 …………………. 54 表 4.2-1 儲能空調暖房釋熱量效能比較 …………………………………… 57 表 4.2-2 二種釋熱方式整體效能 ……………………………………………. 61 表 5.1-1 各廠牌電池模組價格 ……………………………………………….. 62 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 儲能 | zh_TW |
| dc.subject | 淺層溫能 | zh_TW |
| dc.subject | 太陽能發電 | zh_TW |
| dc.subject | 太陽能空調 | zh_TW |
| dc.subject | Solar PV generation | en |
| dc.subject | shallow geothermal energy | en |
| dc.subject | solar air conditioning | en |
| dc.subject | thermal storage | en |
| dc.title | 太陽能光電結合淺層溫能之顯熱儲能空調系統性能研究 | zh_TW |
| dc.title | Study of Sensible Heat Energy Storage System of a Photovoltaics Air Conditioner with Shallow Geothermal Energy | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 108-2 | |
| dc.description.degree | 博士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 黃秉鈞(Bin-Juine Huang),李文興(WEN-SHING Lee),江沅晉(Yuan-Chin Chiang),許伯堅(Po-Chien Hsu) | |
| dc.subject.keyword | 太陽能發電,儲能,太陽能空調,淺層溫能, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Solar PV generation,thermal storage,solar air conditioning,shallow geothermal energy, | en |
| dc.relation.page | 68 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202002661 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2020-08-12 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 機械工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 機械工程學系 | |
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|---|---|---|---|
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