管板式PV/T组件结构参数优化

以无玻璃盖板管板式PV/T组件为研究对象,采用Trnsys软件仿真与实验测试相结合的方法,从发电角度确定吸热板厚度、换热管数量及换热管管径;从成本角度提出适用于不同效率组件、不同光资源区域工况下的最佳设计参数。结果表明：换热管管间距、吸热板厚度和换热管内径对管板式PV/T组件发电性能的影响程度依次减小;以实现PV/T发电性能不低于传统PV组件为目标,换热器结构参数建议为吸热板厚度0.4 mm、换热管管径6 mm及换热管管间距不大于99.2 mm;以全生命周期内总投入最低为目标,Ⅱ类光资源地区最佳管间距为70.86 mm,Ⅲ类和Ⅳ类光资源地区的最佳管间距为82.67 mm;优化后PV/T组件的太阳能利用率达到42.75%～48.69%,发电效率比传统PV高1.17%～2.08%。     

新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的性能研究

文章搭建了新型平板热管式太阳能PV/T集热系统实验台,测试了该集热系统的热电性能。此外,建立了该集热系统的数学模型,并将该集热系统的测量结果和模拟结果进行对比分析,以验证该数学模型的准确性。最后,在相近的测试条件下,对新型平板热管式太阳能PV/T集热系统和传统圆形热管式太阳能PV/T集热系统的热电性能进行对比分析。分析结果表明,在相近的测试条件下,与传统圆形热管式太阳能PV/T集热系统相比,新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的日平均热效率和日平均电效率分别提升了16.8%和3.5%,总集热量和总发电量分别提升了78.4%和35.5%。     

两种不同结构的光伏光热一体化系统的性能分析

文章对光伏光热一体化热泵(PV/T-HP)系统和光伏光热一体化热管(HP-PV/T)系统进行了对比实验,并分析了这两种PV/T系统的热水温度、光热转化效率、光电转化效率、光伏电池板温度、火用效率以及一次能源节约效率等参数。研究结果表明:PV/T-HP系统的光热转化效率、光电转化效率相对较高;通过火用效率分析可知,以节约用电或发电为主要目的时,宜采用HP-PV/T系统;通过一次能源节约效率分析可知,PV/T-HP系统节约化石能源的能力要优于HP-PV/T系统,并且以供热为主要目的且需热量较大时,适宜采用PV/T-HP系统。     

平板型光伏/光热系统高效换热数值模拟研究

针对光伏/光热（PV/T）系统管板换热结构传热性能差、电池层温度分布不均匀的问题,采用管板连接处增加机械加固的形式强化管板导热接触,同时提出蛇形管、单向螺旋型和双向螺旋形3种换热通道分布结构。通过数值模拟方法对比不同结构的系统热性能,随后在流量、辐照度、入口水温等多工况条件下分析换热性能的变化。结果显示：系统在流量90 L/h、辐照度800 W/m²时呈换热性能最佳状态,热效率能达71.5%;管道具体排布方式对热效率和电池层平均温度的影响不大,而双向螺旋管将冷热管交替布置,较单向螺旋管和蛇形管结构能明显提高电池层温度分布的均匀性,温度分布不均匀度最高可降低37.5%。     

太阳能光伏光热一体化PV/T组件的实验研究

为提高太阳能的综合利用效率及光伏组件的可靠性,设计并搭建了空气型太阳能光伏光热PV/T组件的实验测试平台,并对常规PV组件和空气型PV/T组件的转化效率进行了实验测试,测试结果表明:以空气为传热介质的PV/T组件在被动循环情况下,组件的板温下降约8℃,比普通PV组件的电效率提高约0.1%,PV/T组件通风后的热效率在25%左右,综合效率最高可达72%。分析结果可为空气型PV/T组件的结构优化和建筑供暖提供参考。     

不同结构PV/T系统的热电性能研究

设计并搭建了两种不同集热结构的PV/T系统,试验采集了环境、温度、功率等参数,获得了两个系统的温度特性、热效率、发电效率。试验结果表明,PV/T系统效率主要受环境因素影响,集热结构对其性能也产生不同程度的影响。无空腔PV/T系统的冷却效果好于有空腔系统,发电效率较高;有空腔PV/T系统的热效率较高,一次能源节约率略高于无空腔系统。     

太阳能光热与光电/光热系统在中国不同建筑气候带下的性能研究

文章利用TRNSYS动态模拟软件研究了在我国不同建筑气候带条件下,不同类型的太阳能PV/T集热系统和普通太阳能PT集热系统的各项性能。其中,太阳能PV/T集热系统分为基于普通玻璃型太阳能PV/T集热系统和基于Low-e型太阳能PV/T集热系统。文章探究了基于普通玻璃型太阳能PV/T集热系统和基于Low-e型太阳能PV/T集热系统的电、热性能,分析了这两种太阳能PV/T集热器的光电转化效率,以及这两种太阳能PV/T集热系统和普通太阳能PT集热系统的光热转化效率、太阳能贡献率、一次能源节约率、供热节能率和环境效益等参数。分析结果表明:普通太阳能PT集热系统的吸热量、太阳能贡献率、供热节能率和CO₂减排量均高于太阳能PV/T集热系统;与基于普通玻璃型太阳能PV/T集热系统相比,基于Low-e型太阳能PV/T集热系统的发电量降低了3.77%,但热效率、太阳能贡献率、一次能源节约率、供热节能率和环境友好度均较高。     

双流道PV/T集热器冬季运行工况分析及优化

该文建立PV/T集热器非稳态传热数学模型，通过现有实验平台实测数据验证模型可靠性后，对水冷型PV/T集热器以及空气/水双流道PV/T集热器性能进行模拟研究；在此基础上，从运行参数角度对双流道PV/T集热器性能进行运行优化。研究结果表明：在太原地区冬季工况下，当水流量为0.01 kg/s时，增设空气流道后双流道PV/T集热器性能优于水冷型PV/T集热器，集热器综合性能效率提高约0.84%。当空气流量一定时，随着水流量从0.01 kg/s增至0.09 kg/s，双流道PV/T集热器综合性能效率增加约9.22%；当水流量大于0.03 kg/s时，增大空气流量会削弱双流道PV/T集热器综合性能。该文经综合考虑建议太原市在冬季工况下双流道PV/T集热器推荐水流量上限值为0.03 kg/s。     

Al-Si-Cu三元合金在太阳能高温相变蓄热装置中的数值分析

相变蓄热材料是太阳能热发电系统蓄热环节的关键。Al-Si-Cu三元合金作为相变蓄热材料具有性能稳定、衰减指数低、蓄热性能优良的特点。在实验的基础上,采用DSC、Hotdisk等方法对不同金属含量的Al-Si-Cu合金的热物性进行研究,同时对其封装材料进行了选择;基于不同形状蓄热单元,用Fluent软件进行模拟,最终选择了一个圆形相变蓄热单元和一个正六边形蓄热模块。结果表明：Al-Si-Cu三元合金相变蓄热材料集合了Al-Cu合金质量潜热大和Al-Si合金体积潜热大的优势;圆形结构蓄热单元换热性能最优;正六边形的模块能有效提高空间利用率,且更易于拼接,这对大型相变蓄热装置在工程中的应用具有重要意义。     

板管-铝槽式水冷PV/T集热器优化设计与研究

设计了一种板管-铝槽式结构的太阳能光热光电一体化系统(PV/T),通过数值模拟的方法,获得水流量、管间距、保温层厚度以及入口水温对出口水温、电效率和热效率的影响规律,最终得出该PV/T系统的优化设计方案为:水流量20L/h,管间距80mm,入口水温为环境温度(模拟设置为18℃),保温层厚度30mm。并且发现电效率对水流量的敏感度最大,对保温层厚度的敏感度最小,而热效率对保温层厚度的敏感度最大,对入口水温的敏感度最小。该数值模拟优化设计对实际PV/T系统的进一步设计,实验具有重要的参考价值。     

太阳能PV/T集热系统性能优化研究

水工质太阳能PV/T(光伏/光热)集热技术可实现电热联产,应用潜力巨大,但在电热联产能量转化及系统优化方面的研究不够深入。文章采用验证后的TRNSYS模型,对水工质PV/T(光伏/光热)集热器及系统进行了优化研究。结果表明,在基准工况下,优化后的PV/T集热器发电效率、热效率和总效率相比优化前分别相对提升50.22%,27.47%和32.92%。以PV/T集热系统CO₂排放最低为优化目标,系统存在最佳工质质量流量、最佳温控器设置温差和最佳水箱体积,优化后的系统在杭州应用时,系统年度热效率、电效率和总效率分别为32.41%,18.65%和51.06%,并且该系统无论耦合电加热还是热泵,在CO₂排放或成本上都具有一定竞争性。     

热管间距及空气层对PV/T系统性能的模拟研究

以系统光热光电效率为依据,通过Matlab模拟的手段,研究热管间距、有无空气层及空气层的厚度等结构参数变化对热管式PV/T系统综合性能的影响。可准确捕捉各个结构参数下热管式PV/T系统特性。研究结果显示:随着热管间距的增大,系统光电输出和总得热量均出现下降趋势;集热器存在空气层的热管式PV/T系统在光热性能方面具有优势,而无空气层的系统具有更高的光电效率;空气层厚度为2.5 cm可获得更高的光热效率,集热器电效率几乎不受空气层厚度变化的影响。     

非晶硅PV/T系统全年运行的模拟研究

用非晶硅PV/T系统的数值模型对其全年运行性能进行模拟,通过实验验证模型的可靠性。以天津地区典型年气象资料为基础,经过数值分析得出非晶硅PV/T系统全年的光电效率为4.61%,光热效率为37.00%,其综合效率为49.13%,高于非晶硅光伏系统的10.63%和热水系统的41.55%。分季节模拟分析表明,非晶硅PV/T系统春、冬两季有较高的光电效率,夏、秋两季有较高的综合效率。     

不同结构PV/T系统散热方式的试验研究

光伏/光热(PV/T)集热器集光伏发电和太阳能低温热利用于一体,既可以提高电池效率,又可以回收和利用低温热能。文章对内置不同冷却结构的PV/T系统和电池板的散热特性进行了对比试验。试验结果表明:回形冷却结构PV/T系统的冷却效果要优于蛇形结构;不同结构PV/T系统的综合效率均大于电池光板的折算综合效率。回形冷却结构的PV/T系统最高综合效率可达40%,而电池板的折算综合效率最高只有14.7%。     

新型管板式太阳能PV/T集热器光热特性研究与优化

为提高太阳能光伏/光热（PV/T）集热器全年运行效率,提出一种新型管板式太阳能PV/T集热器结构,并针对该集热器光热传递与光电转换过程进行分析,建立水和空气同时运行时的二维非稳态传热数学模型;在验证模型可靠性的基础上,模拟研究空气流道高度和空气流量等设计参数对PV/T集热器光热、光电特性的影响。结果表明,空气流道高度为15 mm时,PV/T集热器光电光热综合性能效率最佳;在所研究的工况下,该集热器的光电光热综合性能效率为0.84~0.87。     

真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器性能的对比研究

提出一种真空玻璃盖板平板式PV/T集热器,建立了真空玻璃和单层玻璃盖板PV/T集热器的传热模型,并分别搭建了两种PV/T热水系统的实验平台进行模型的实验验证。预测结果与实验测量结果的均方根偏差（RMSD）在0.71% ~ 11.17%之间。利用数学模型模拟了真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器在合肥冬季的热、电性能,并比较了两者性能的差异。模拟结果表明真空玻璃盖板PV/T集热器的顶部热损失平均为22 W,而单层玻璃盖板PV/T集热器热损失平均为107 W。使用真空玻璃盖板能显著减少PV/T集热器的顶部热损失。真空玻璃盖板PV/T集热器相对单层玻璃盖板PV/T集热器的全天热效率提高了5.68%,二者分别为41.76%和36.08%,全天电效率分别为11.76%和12.79%,相差1.03%。     

非晶硅太阳能光伏/光热空气集热器性能对比实验研究

文章设计了新型非晶硅太阳能PV/T空气集热器,该空气集热器能够解决传统太阳能PV/T热水器在高温波动情况下,晶硅电池热应力大的问题,同时避免了冬季管道发生霜冻的现象。文章通过实验对比,分析了非晶硅太阳能PV/T空气集热器、单独非晶硅光伏电池和传统太阳能空气集热器的能量效率和[火用]效率的差异。分析结果表明:非晶硅太阳能PV/T空气集热器的平均热效率为45.70%,比传统太阳能空气集热器的平均热效率降低了约25.88%;当空气质量流量增大至0.048 kg/s时,非晶硅太阳能PV/T空气集热器中的非晶硅光伏电池的平均电效率高于单独非晶硅光伏电池,它们的平均电效率分别为4.70%,4.54%;非晶硅太阳能PV/T空气集热器的总[火用]效率高于传统太阳能空气集热器的热[火用]效率和单独非晶硅光伏电池的电[火用]效率,非晶硅太阳能PV/T空气集热器总[火用]效率最大值为7.14%。文章的分析结果为非晶硅太阳能PV/T空气集热器的推广提供了参考。     

水为工质的面板式PV/T系统冬季实验研究

研究一种以水为工质的面板式PV/T(photovoltaic/thermal)系统在冬季的性能。搭建PV/T实验和测试系统,测试户外条件下系统冬季运行时的各项参数,对实验数据进行处理、分析,获得光伏电池的电效率和系统的热效率。结果表明:面板式PV/T系统运行时电池板温度较低,电池转换效率较高;工质通过循环加热可上升30℃左右,综合效率接近普通PV板的两倍。     

热管式太阳能PV/T热泵系统的性能研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统的实验装置,并根据实验装置建立了系统的数学模型,通过实验测试对数学模型进行了验证。研究了系统的热效率、电效率和COP等主要性能参数在全天的变化规律,分析了系统COP偏低的原因和改进措施。结果表明,在测试工况下,日平均热效率为35.4%,日平均电效率为11.0%,日平均COP为2.77,实验值与模拟值的误差均在±15%以内。该研究为热管式太阳能PV/T热泵系统的设计优化与性能研究提供了参考。     

基于模型分析的光伏/热（PV/T）太阳能系统设计方法及应用研究

根据聚光PV/T热水太阳能系统的结构特点,分析聚光PV/T热水太阳能系统的设计参数,结合聚光PV/T热水太阳能系统的能量转换、存储和传输特性及用户对系统输出电能、热能的需求,建立聚光PV/T热水太阳能系统光电、热能量转换效率、热水温度及输出电能的设计优化理论模型。并利用设计模型分析不同设计参数对系统输出热、电能量的影响,有效简化聚光PV/T热水太阳能系统的优化设计过程。另外,设计聚光PV/T热水太阳能系统样机,并对其特性进行实验分析。结果表明,系统输出能满足农村家庭对照明电能、热水的基本需要,具有较好的实用性。