热电势管道性能指标与技术经济性：效率与功率密度的权衡
应用物理
2025-01-20 v4 材料科学
物理与社会
摘要
热电势管道（TPV）是一种将热能转化为电能的新兴方法。其性能主要由两个指标决定：效率和功率密度。虽然近期研究表明TPV具有高效率，但了解这两个指标如何影响TPV系统的技术经济性至关重要，特别是当技术商业化进程加快时。本文构建了将效率和功率密度统一到单一技术经济指标（基于电能水平成本LCOE）中的方法。我们发现LCOE可分为两个部分：包括为TPV电池提供热能的基础设施和输入成本的加热成本，以及TPV电池的资本成本的电池成本。我们指出，热成本较高的系统应优先考虑TPV效率，而单元成本较高的系统应优先考虑功率密度。随后，我们开发了一个模型，以识别影响关键性能指标并降低系统LCOE的最关键单元属性。也就是说，在基础设施成本较高的系统中，通过增加背面反射率 improve 谱线控制是降低LCOE最有效的方法；而在TPV电池成本较高的系统中，增加视场比和减小前表面反射率是最关键的。在只改善一个或两个属性的情况下，LCOE可降低25%-75%，达到约8美分/kWh-e的竞争水平，低于美国平均电力成本。这一研究阐明了TPV性能指标在系统技术经济性中的重要性，以及如何最大化其价值。
引用
@article{arxiv.2407.00940,
title = {Thermophotovoltaic performance metrics and techno-economics: efficiency vs. power density},
author = {Shomik Verma and Kyle Buznitsky and Asegun Henry},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.00940},
year = {2025}
}