光伏组件相变材料控温性能的实验研究

随着光伏电池的温度上升,其光电转化效率将会下降。为了控制光伏电池的温度,本文提出采用相变材料来调节光伏电池工作温度。分别以复合石蜡、聚乙二醇和十水硫酸钠作为光伏组件背板散热相变材料,并搭建实验平台进行实验研究。实验结果表明:光伏相变组件(PV/PCM)的热均匀性较普通光伏组件好,能降低热斑现象的发生,同时能有效降低温升从而提高光伏组件电输出性能。在三种相变材料中,十水硫酸钠具有更好的控温效果;此外,通过增加相变材料的用量能够延长组件的控温时间,通过对比发现40 mm厚度的相变材料具有最好的实验效果。最后,本文发现在相变材料中加入一定量的石墨烯有助于进一步强化组件的散热。     

冷却肋片对光伏板发电性能的影响研究

研究了被动式冷却条件下肋片对光伏板发电性能的影响,分析了光伏板倾角、太阳辐射强度、环境温度和风速等因素对光伏板发电效率和发电功率的影响规律,对带冷却肋片和不带冷却肋片的光伏板进行了实验对比。研究结果表明,在实验条件下,安装冷却肋片可以使光伏板的发电效率提高0.3%~1.8%,发电功率提高1.8%~11.8%。     

外翅片强化PV/PCM系统热管理性能研究

以光伏/相变材料冷却系统（PV/PCM）为研究对象,数值研究翅片间距、厚度及外翅片长度对PCM换热性能影响。结果表明,翅片间距降低和外翅片长度增加可强化光伏组件冷却,提升电池发电性能,但翅片厚度对PCM换热性能影响较小。此外,选取无外翅片（方案1）和有外翅片（方案2,间距7.3 mm、厚度2 mm和长度25 mm）做对比研究,相对于方案1,方案2融化时间延长34.6%,电效率下降速度减缓68%且180 min时电池温度降低约30 ℃。     

基于相变微胶囊悬浮液的太阳能光伏热系统的研究进展

在太阳能光伏热系统中,光伏电池温度过高会导致太阳能发电效率下降。相变微胶囊悬浮液(MEPCMS)是一种潜热型功能性流体,将其作为冷却介质用于太阳能光伏热系统可以有效降低光伏电池温度,提高系统的能量利用率。针对相变微胶囊易泄露、导热性差等问题提出了改性方法,使其具有光热转换功能并提升了综合性能。基于性能评价指标分析了太阳能光伏热系统性能的影响因素。结果发现,流速、浓度和太阳辐照量是影响MEPCMS在太阳能光伏热系统中换热性能的关键因素。适当增加MEPCMS浓度和流速能提高工质的换热性能,在降低光伏板温度的同时增加太阳辐照量和系统热电产量,但需结合太阳辐照量大小合理匹配工质的浓度和流速。未来研究方向可集中在提升MEPCMS在太阳能光伏热系统中的换热性能、探究运行参数和太阳辐照量之间的匹配关系、优化集热器结构、利用其蓄热性解决太阳能间歇性等方面。     

不同热调控策略下太阳能PV/T PCM系统性能实验研究

通过在太阳能集热器中添加饱和式脂肪酸相变材料,对太阳能光伏光热系统的不同热调控策略开展了实验研究。分析集热器中通水和不通水两种热调控策略对系统能量利用的影响。结果表明：相变材料可有效降低光伏板温度,但两种热调控策略下相变材料存在明显的温度分层现象;与不通水策略相比,通水策略在强化系统换热的同时促进了更多余热的回收,不通水和通水策略的热效率分别为71.3%和77.1%;通水策略可以更加有效地降低光伏板温度,缓解相变材料过热的影响,光电转化效率提高了7.3%。     

太阳能电池与热泵热水器联合运行系统性能分析

为了降低太阳能光伏电池的温度,同时提升热泵热水器的蒸发温度,利用循环水路冷却太阳能光伏电池,并将热量传递给热泵热水器的蒸发器,构成联合运行系统。针对杭州市的夏季和冬季气象条件,对该联合运行系统的性能进行了计算,分析了对应不同太阳能电池温度下的系统运行参数的变化情况,包括太阳能电池发电效率和所需换热量,热泵热水器的制热量以及热泵效率等。计算结果表明,该联合运行系统能够同时提高太阳能电池光伏转换效率和热泵效率。     

大阳能光电—光热复合系统关键技术研究

采用聚光跟踪光伏发电技术,在相同发电功率等级条件下,光伏电池面积仅为常规的1/5,大大降低光伏发电成本,采用特殊结构和层压技术,研发出具备热交换和温控功能的聚光电池组件,确保晶硅电池片在60℃以下工作,解决聚光带来的电池板温升过高而使光电转化效率降低的技术难题,并把聚光电池组件上无法转变成电能的太阳能以热水形式收集起来...     

智慧能源的光电光热一体化解决方案

目前,太阳能光伏发电效率相对较低,大部分的太阳能没有被利用。标准条件下太阳能晶硅电池转换效率约为12%～16%,即照射到电池表面上的太阳能约有80%左右能量将会转化成为热能,从而造成电池温度升高,电池光电转化效率下降。在夏季,如没有采取降温措施的光伏板温度通常达到70℃～80℃。对于硅电池而言,工作温度每升高1℃,光电转换效率下降3‰～5‰。太阳能光伏光热一体化(Photovoltaic/Thermal,PV/T)系统利用太阳能光伏发电的同时提供建筑生活热水/供暖等热能,在提高太阳能整体利用效率、降低系统综合成本和减少安装面积方面具有明显的优势和应用前景。     

电池排布对锂电池组相变热管理性能的影响

为了探究电池单体排布对锂电池组热管理性能的影响,采用COMSOL Multiphysics软件建立相变冷却耦合空气冷却锂电池组散热模型,模拟不同单体电池间距以及相变材料用量下电池组温度场变化情况.研究发现,当单体电池均匀排布时,随着电池间距的增大,相变冷却系统内温差先降低后升高,在10 mm时温度均匀性最优.维持相变材...     

太阳能光电——光热复合系统关键技术研究

采用聚光跟踪光伏发电技术,在相同发电功率等级条件下,光伏电池面积仅为常规的1／5,大大降低光伏发电成本;采用特殊结构和层压技术,研发出具备热交换和温控功能的聚光电池组件,确保晶硅电池片在60℃下工作,解决聚光带来的电池板温升过高而使光电转化效率降低的技术难题,并把聚光电池组件上无法转变成电能的太阳能以热水形式收集起来,再通过高效平板集热器对聚光电池组件热交换器流出的温水进行二次加热,获取80℃以上利用价值高的热水,使得光电光热综合转换效率〉55％。达到太阳能光电一光热综合利用的高效、低成本、实用化效果。     

相变蓄热式PV/T集热器的试验研究

为冷却光伏组件,用定型相变材料填充管板式PV/T集热器,并以无集热器组件和保温材料填充的集热器为参照组,进行了工质(水)温升及对组件冷却效果的试验。试验结果表明:采用相变材料填充的相变蓄热式集热器能明显降低组件温度,并提高了热能利用率,其冷却效果和工质温升均优于保温材料填充式集热器;在流量为30 L/h的开式水冷条件下,相变材料填充式集热器工质(水)的平均温升为5.6℃,平均获得热能702k J/h,组件温度平均降低了6.8℃,理论光电转换效率提高了3.4%;使用相变蓄热式集热器的组件温度变化约滞后于太阳辐射变化2 h,最低效率时刻避开了辐射值最大时刻,全天效率得到提高。     

冷却剂流量对聚光型太阳能光伏系统效率的影响

针对聚光型太阳能光伏电池工作中温度升高会导致发电效率降低的问题,在太阳能模组上铺设有机工质循环管路对光伏电池进行冷却,通过冷凝器对管内有机工质吸收的热量进行收集利用,构建聚光型太阳能光伏/光热综合利用系统。建立传热模型,计算不同日照强度下模组的输出效率并与实验数据进行对比。实验结果表明:发电效率随日照强度的增加先增加后减小;对光伏电池进行冷却可提升系统输出效率;太阳能光伏发电及散热量利用效率合计可达60%。     

应用于聚光型太阳能电池的几种冷却技术

温度是影响太阳能电池光电转换效率的重要因素之一,在设计聚光型太阳能光伏发电系统时,必需考虑电池组件的温度控制.介绍了国内外聚光型太阳能电池的冷却技术研究成果,分析了目前常用的冷却方法,介绍了几种较有前途的新型冷却技术.     

用于太阳能光伏散热器的热虹吸管的设计

太阳能聚光光伏发电系统中电池温度过高会导致发电效率降低,对太阳能电池进行有效的冷却已经成为聚光光伏发电系统保证发电效率和安全运行的关键技术。介绍了采用两相闭式热虹吸管散热器(热管)的方式。根据已知参数设计一个热虹吸管,并做强度校核,保证在极限内热虹吸管可以正常的工作,并选取水作为工作介质。通过实验对热虹吸管的实际工作性能进行分析,得出提高热虹吸管工作效能的结论。     

光伏板风冷及水冷技术研究进展

太阳能清洁、无污染,利用光伏板可将光能转换为高品位的电能。光伏板一般由前板玻璃、热熔胶薄膜、电池、背板组成,温度是影响光伏电池性能的主要因素,对光伏电池采取冷却措施可提高其光电转换率,增加系统发电量。空气和水作为常见冷却介质可有效降低光伏电池运行温度。对近年来国内外关于光伏板空冷和水冷的相关研究成果进行综述,梳理了空冷和水冷两种冷却方式下光伏板温降和能效提升的情况,同时介绍了采用数值计算方法研究光伏板表面水膜冷却的工作进展。分析发现,空冷条件下,光伏板平均温度与太阳辐照度和环境温度呈线性分布,其中太阳辐照度和环境温度的相关系数分别为0.03和0.92,且辐射在光伏板传热方面的影响不可忽略;另外,光伏板表面水膜冷却条件下,环境温度居主导地位,水膜分布不均造成电池温度分布不均,间接影响其使用寿命。     

Development process of solar photovoltaic system cooling technology

光伏系统在运行时,冷却太阳能光伏电池板使其达到更高的效率是一个关键因素。适当的冷却可以提高电力效率,并随着时间的推移降低电池退化的速度,从而使光伏组件的寿命最大化。综述了传统冷却技术中自然循环对流冷却、强制对流循环冷却和液冷技术,新型冷却技术浮动跟踪集中冷却系统、混合PV/T系统冷却、混合PV/TE系统采用散热器冷却以及通过使用相变材料来提高太阳能光伏电池板的性能。根据研究的重点、贡献和实际应用分析各技术的优缺点、适合应用的领域及各自技术的经济特点。未来的技术发展方向应是无论选择何种技术来冷却光伏板,都应该保持工作表面温度较低且稳定、简单可靠、能够利用提取的热能来提高整体的转换效率。     

光伏双层窗的综合性能研究

在香港地区建立了光伏窗综合性能实验台,对单层光伏窗、双层光伏窗、通风双层光伏窗等3种结构的光伏窗性能进行对比实验,研究了3种光伏窗结构对建筑得热、建筑采光和光电转换的不同影响.结果显示,在亚热带气候地区的夏季,通风双层光伏窗可以明显减少建筑得热,降低空调负荷,同时还降低了光伏电池温度,有利于光伏玻璃的稳定运行和效率提高.     

太阳能电池板温控及优化实验研究

在大空间自然对流的条件下,使用3种不同的被动式散热装置对太阳能电池板进行温度控制。在加装相变材料的散热装置的基础上,通过改变相变散热装置的相变材料种类、厚度和装置结构,进行对比实验研究。结果表明,具有相变材料的被动式冷却散热装置是可行的,材料上使用50 mm厚度的70#石蜡,结构上安装垂直于翅片的格栅能取得较佳的光电转化效率。     

国内可再生能源文献信息

GN090301 光伏双层窗的综合性能研究.裴刚,季杰,蒋爱国,等.太阳能学报,2009,30(4):441-444. 建立了光伏窗综合性能实验台,对单层、双层和通风双层3种结构的光伏窗性能进行对比实验,研究了3种光伏窗结构对建筑得热、建筑采光和光电转换的不同影响.结果显示,在亚热带气候地区的夏季,通风双层光伏窗可 以明显减少建筑得热,降低空调负荷,同时还降低光伏电池温度,既有利于光伏玻璃的稳定运行,又能够提高光伏电池的效率.     

卧式套管潜热蓄热单元偏心与肋片结构优化模拟

利用偏心布置增强相变蓄热单元内部自然对流是提高相变蓄热系统性能的新思路,为了更深入地研究偏心布置对相变蓄热系统性能的影响,基于焓-孔隙率法建立了卧式套管相变蓄热单元的三维数学模型,并利用Fluent软件对环形空间相变材料熔化过程进行数值模拟,通过对熔化过程流场、液相率及温度云图的分析,将熔化过程划分为三个阶段：导热主导的初始阶段,随后是自然对流和导热的混合作用的阶段,以及导热再次占主导地位的最终阶段,并将相变材料环形空间划分为两个区域,据此提出新的评价参数“偏心面积比”。结果表明：硬脂酸作为相变材料时较佳的偏心面积比位于16∶1附近,熔化时间相对于同心布置缩短了45.8%,但同时会使蓄热单元?效率略有降低,并且预测对于其他材料,预期的最佳偏心面积比与使用材料的自然对流强度和导热能力之间的比值有直接相关。利用偏心结构与肋片结合的方法进一步强化传热,比较了螺旋肋、十字肋和X形肋三种肋片,发现X形肋具有较佳性能,与相应偏心无肋结构相比熔化时间缩短了36.7%,比螺旋肋和十字肋结构分别缩短了20.3%和7.1%。