三结砷化镓光伏电池电学特性的理论和实验分析

太阳能高倍聚光光伏发电系统(high concentration photovoltaic system,HCPV)将高效聚光光伏电池与聚光器利用组合在一起,具有较高的效率。针对三结聚光 InGaP/lnGaAs/Ge 叠层光伏电池具有较高效率且温度特性较好的特点,基于单二极管模型等效电路,建立了三结聚光InGaP/lnGaAs/Ge叠层光伏电池电学特性的数学模型,并在不同聚光倍数下(120、130、140和150倍),对三结砷化镓光伏电池的开路电压和电池效率进行了理论分析和计算,并与实验结果进行了对比。结果表明：三结砷化镓光伏电池开路电压和电池效率随着聚光比的逐步增大而增加,随着电池温度的增大而减小。实验结果与理论计算进行了对比,在相同电池温度下,开路电压和电池效率的误差分别为2.04%和8.4%。所建立的三结砷化镓光伏电池的数学模型,为研究其电学性能提供了一定的理论基础,可用来分析和讨论相关参数对高倍聚光式光伏系统性能的影响。     

太阳能光伏/温差复合发电系统效率分析

介绍了分频型和联合型集成太阳能光伏发电和温差发电的复合系统的原理,分别建立了聚光光伏和温差发电系统的数学模型,对不同聚光比和换热系数下的发电系统效率进行了计算和比较.结果表明:分频型复合发电系统效率优于联合型复合发电系统.随着聚光比增大,在冷却良好条件下分频型复合发电系统总效率随之增大,而联合型复合发电系统的总效率随聚光比增大而降低;同时换热系数越高,发电系统的性能越好,但存在一限值.     

新型PV/T太阳能利用复合系统的实验研究

为提高PV/T系统太阳能利用率,同时获得可利用的热水和电力,将铝合金背板型单晶硅光伏组件和自行设计制作的不锈钢扁盒式集热板相结合,用导热硅胶加以粘接制成新型光伏光热一体化(PV/T)复合系统,该系统实现了光伏组件与集热板之间良好的粘接性、绝缘性和热传导,并在昆明地区对系统进行测试,分析了系统在不同水箱水容量及不同天气工况下运行的光电光热性能。结果表明,系统在75kg水箱水容量(m)晴天工况下运行效率更高,系统的平均电效率、热效率、综合效率及综合性能效率分别在14%、37%、51%、70.72%左右,与系统在50kg水箱水容量晴天或75kg水箱水容量多云工况下运行相比,综合性能效率约提高了11.86%或2.09%。与独立的光热或光伏系统相比,具有占地面积小、太阳能利用率高、更经济等优势。     

半透明钙钛矿电池电/热复合系统仿真分析

钙钛矿太阳电池因其高转换效率、低成本被认为是最有潜力的光伏发电技术。设计了基于半透明钙钛矿电池电/热(PV/CT)复合系统,利用半透明钙钛矿太阳电池(ST-PSCs)实现太阳能高效低成本转化以及主动分频功能;同时,利用真空管集热技术高效回收电池无法利用的能量,实现光热综合利用。建立半透明钙钛矿太阳电池性能仿真模型和集热系统仿真模型。对影响系统性能的电池结构参数、聚光倍数等因素进行仔细分析。结果显示:标准光照条件下(AM1.5),吸收层厚度为200 nm时,半透明钙钛矿电池的平均透过率为42%,太阳能光电转换效率为15.7%,热效率为39.6%,其综合效率可达55%,该系统可大幅提高太阳能综合利用效率。     

环境温度对光伏发电系统输出特性的影响

通过对光伏阵列、最大功率跟踪进行建模和构建光伏发电系统,研究了在不同环境温度下光伏发电系统的输出特性。仿真结果表明光伏发电系统在光伏强度S=1 000 W/m2,环境温度T=50℃下的输出特性要优于其在光伏强度S=1 000 W/m2,环境温度T=25℃的输出特性。     

复合抛物面聚光器–光伏/光热与燃煤发电机组联合供能系统性能分析

设计出独立双层流道式和回路双层流道式结构的水冷式复合抛物面聚光器?光伏/光热(CPC-PV/T)电热联用装置,分析比较2种装置的特征,CPC-PV/T集热单元之间采用蛇形对冲式连接方式;提出将多个CPC-PV/T电热联用装置并联连接组成的CPC-PV/T预热系统辅助加热燃煤机组凝结水,以及作为扩容蒸发式太阳能蒸汽发生系统(VEESG)辅助燃煤机组联合热发电的预热段2种集成方式,针对2种集成方式研究其集成机制。结果表明,联合发电系统机组热经济性随CPC-PV/T进水流量的增加成线性递增趋势;其出水温度可达90℃以上,在一定进水流量范围内,CPC-PV/T热效率随进水流量的增加而降低,随辐射强度的增强而提高;CPC-PV/T电效率随进水流量的增加呈波形递增趋势,其平均电效率、热效率分别在13.4%、42%左右。与独立的光伏或光热系统相比,CPC-PV/T占地面积小、太阳能利用率高。     

常规太阳能电池低倍聚光条件下的特性研究与应用

为了更好地实现光伏发电效率的最大化,在对常规单晶硅光伏电池光伏特性研究的基础上,研制带有冷却系统并且聚光倍数可调的光伏发电系统,以探究聚光光伏电池输出功率与聚光比之间的关系。通过理论推导和实验验证,得到当聚光倍数在1~50倍变化范围内的变化关系:在室内温度一定的情况下,存在一个聚光比极限,在未达到聚光比极限时,光伏电池输出功率随着聚光比的增加而提高,当达到聚光比极限后,输出功率随着聚光比的增大而减小。原因是随着聚光比的增加,光伏电池的温度急剧增加,影响输出功率。因此,在设计聚光系统时要增加有效的散热系统,以此提高光伏系统输出能力。     

聚光光伏-光热综合利用系统性能分析

针对光伏电池发电过程中光电效率低、太阳光得不到充分利用以及光伏电池聚光的问题,西安交通大学设计并搭建了一种聚光光伏-光热综合利用系统,采用复合抛物面聚光器对太阳光进行聚光,采用低成本的二维跟踪系统进行太阳跟踪,设计双层流体通道对光伏电池进行吸热、散热,利用水工质带走红外光产生的热量以及电池产生的废热,通过水工质进口流量的调节,协调电效率和热效率,从而实现高效太阳光热电联用。在所搭建系统上建立了系统评价体系,通过数值模拟对系统性能进行了分析研究。     

基于太阳能全光谱利用的制氢发电系统性能研究

针对目前光伏光热系统中存在的太阳能全光谱分束技术与甲醇蒸汽重整等问题,基于太阳能全光谱分束技术提出了太阳能光伏-甲醇重整综合发电系统。以线性菲涅耳聚光器为原型,在光伏组件表面喷镀光谱分束薄膜用于光谱的拆分利用。其中可见光部分被光伏电池利用发电,紫外和红外部分被反射至热反应器分解甲醇制备合成气,后通入固体氧化物燃料电池发电。光学分析表明,给定理想分束薄膜光谱特性后,系统光学效率可达90.2%。热力学分析结果表明,该系统具备一定的甲醇热化学分解以及合成气的制备作用,光谱分束薄膜匹配单晶硅光伏组件后系统最高净太阳发电效率可达27.71%,高于传统太阳能聚光集热甲醇重整系统的净发电效率（26.5%）。此外,经济性分析表明,太阳辐照接收面积为100 m2时平准化电力成本为1.4元/(kW·h)。     

超临界二氧化碳布雷顿循环塔式光热系统及光伏-光热混合系统运行性能分析

本文对超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环塔式光热系统及光伏-光热混合系统在典型天气下的运行性能进行了研究。探究光热电站通过灵活调控出力,从而辅助间歇性出力的光伏电站发电并网的能力;分析光伏电站的接入对光热电站运行性能的影响;对比S-CO₂布雷顿再压缩和部分冷却循环所组成的光热电站在不同运行场景下的热力性能。研究结果表明:光热电站可与光伏电站良好地配合,实现混合电站高效发电并网;光伏电站的接入会导致光热电站的运行效率降低,如晴天时,为辅助光伏电站并网,再压缩循环光热电站的运行效率由20.23%降至18.34%;在光热电站独立发电的运行场景下,再压缩循环光热电站性能更优,而在混合电站联合发电的运行场景下,部分冷却循环光热电站性能更优。     

聚光光伏发电技术研究与展望

太阳能光伏发电技术近年来发展迅速,但较高的发电成本制约了其大规模的发展。聚光光伏发电技术以其高转换效率,低成本等优势在光伏发电系统中倍受瞩目。文章介绍了聚光光伏系统的构成,以及国际上主要研究聚光光伏技术的公司和研究机构的技术水平、最新的研究成果及其产品,分析了聚光光伏技术的发展目标和应用前景。     

太阳电池光伏光热一体化系统的性能研究

为了提高太阳能的综合利用效率,同时获取电能和热能,将铜管换热器加装在太阳电池板背,构成太阳电池光伏光热(PV/T)一体化系统。采取对比实验法在呼和浩特地区对太阳电池板进行光伏光热性能测试。实验结果表明,在相同的太阳辐照度和环境温度条件下,装有铜管换热器的单块太阳电池的输出功率比普通单块太阳电池实际输出功率提高近17%。     

基于EBSILON的中低温槽式光热发电系统运行仿真与性能分析

槽式聚光太阳能热发电系统适合气象资源较差的中低温热源能量回收。本文以中低温槽式聚光太阳能热发电全系统为研究对象,采用北京某地区典型年气象数据,对相互耦合的3个关键环节槽式聚光集热系统、储热系统、热功转换系统分别建立独立的数学模型,最终基于EBSILON仿真软件开展了“春分”、“夏至”、“秋分”、“冬至”4个节气日下系统的变工况运行特性研究,分析了机组发电输出功率、槽式聚光器光学转换效率、基本循环热功转换系统逐时效率和全系统光热转换效率等4项指标。结果表明:中低温槽式聚光太阳能热发电全系统在该典型年下,春分日的发电输出功率和基本循环热功转换系统逐时效率都较高;而秋分日槽式聚光器的光学效率和全系统的光热转换效率则表现较优。该研究结果可为中低温槽式光热发电机组的运行提供参考。     

我国聚光型太阳能热发电技术发展现状

介绍了聚光型太阳能热发电技术的特点及国内太阳能热发电技术的发展现状,分析了太阳能热发电技术发展面临的难点,提出了将塔式和槽式太阳能热发电系统的优点相结合,发展辅助燃煤/燃气一体化的发电系统,以及发展太阳能光伏发电和光热发电的联合系统的建议。     

基于光伏光热耦合驱动的海水淡化系统性能分析

利用太阳能进行海水淡化可以节约能源、缓解水资源的短缺,设计了一种光伏光热耦合驱动的海水淡化系统,利用海水冷却光伏系统以提高其光电转化效率,通过光热系统提高海水温度以增加淡水产量。研究了光伏光热耦合驱动的海水淡化系统的性能,分析了扩容蒸发压力和太阳辐照强度等关键因素对淡水产量及发电量的影响,得到了海水淡化系统的运行特性及主要热经济性指标。结果表明:设计工况时,系统电功率为510. 33 W/m2,比相同参数的纯光伏系统提高了408. 87 W/m2;淡水产量为7. 3 kg/h,相比于常规多级闪蒸系统(Multiplestage Flashing System,FSF)系统有一定的提升。变工况时,随着辐照强度从200 W/m2增大到1 200 W/m2,电功率从118. 49 W/m2升高到588. 12 W/m2;淡水产量则从9. 17 kg/h降低到6. 81 kg/h。随着海水入口温度从10℃升高到30℃,电功率从484. 57 W/m2降低到436. 72 W/m2,淡水产量则从7. 3 kg/h降低到6. 5 kg/h。结果表明,该系统在任何辐照条件下均有较高的综合收益。     

多曲面槽式聚光光伏发电组件光学性能研究

根据多曲面槽式聚光器的聚光性能,提出一种新的应用于光伏发电系统的聚光器结构设计方法,建立详细完整的三维模型,采用光学追迹、几何光学分析等方法对模型中的光学性能进行仿真计算研究。通过追迹模拟,直观地再现了聚焦光线的分布、焦斑宽度,并对其几何光学效率、聚焦中心偏移量随入射偏角的变化关系进行了计算和分析。结果表明,当入射偏角不大于2.8°时,此聚光系统的几何光学效率为99.81%,聚焦中心偏移量随入射偏角呈线性变化。所建立的模型可为聚光光伏发电系统的光学效率研究提供参考。     

太阳能电池技术研究

介绍了第1代晶硅和第2代薄膜太阳能电池的发展状况,阐述了第3代GaAs叠层太阳能电池的基本原理、技术现状以及基于GaAs叠层电池的聚光光伏发电系统的技术优点和发展前景.     

太阳能光伏光热建筑一体化系统的研究进展

介绍了4种模式的太阳能光伏光热(PV/T)系统:空气冷却型PV/T系统、水冷PV/T系统、热管PV/T系统和光伏—太阳能辅助热泵(PV-SAHP)系统的构造及应用,分析了各自的优势与不足,并预测了PV/T系统的发展趋势。研究表明太阳能光伏光热建筑一体化,可以真正实现建筑的节能。     

光伏光热互补发电系统多目标容量优化研究

将光伏发电和光热发电相结合,可以改善单独光伏发电可靠性低和单独光热发电成本高的缺陷。故提出一种针对光伏光热互补发电系统的多目标容量优化方法,旨在寻找平衡互补系统经济性和供电可靠性的最优折衷解。以张北地区的光伏光热互补发电系统为例,对其进行了容量优化,获得了帕累托最优解集,进而通过理想点法获得了最优折衷解,并通过敏感性分析研究了电负荷及容量参数变化对系统容量优化结果及性能的影响。结果表明,当太阳能倍数2.5、电加热器额定功率为74 MW、储热时长20 h、光伏装机容量82 MW和蓄电池容量为0时,互补系统有最优折衷解,相应的平准化度电成本和负载缺电率分别为1.06元/(kW·h)和5.57%。     

太阳能光伏光热一体化技术的研究及应用

太阳能光伏光热一体化系统既可以产生电能又可以回收热能。介绍了传统太阳能光伏电池热利用(PV/T)系统及新型PV/T系统的基本形式,分析了不同PV/T系统的特征。指出了太阳能光伏光热建筑一体化技术不仅能获取电能和热能,还可以有效利用所获取的能量,具有良好的应用前景。