积尘对光伏光热系统性能影响的实验研究

在自然积尘和清洁条件下,文章对2组光伏光热(PV/T)系统进行实验测试,分析了积尘对PV/T系统各项性能的影响。分析结果表明:与清洁状态相比,当PV/T组件盖板表面上的积尘密度为1.56 g/m~2时,PV/T系统的光电效率、光热效率分别降低了11.15%,15.56%;在不考虑、考虑电能与热能能量品位差的条件下,PV/T系统的光电光热综合效率分别降低了14.17%,13.07%;PV/T系统的光电效率下降率、光热效率下降率以及综合效率下降率,均随着PV/T组件盖板表面上积尘密度的增大,而呈现出先迅速增大后增大趋势逐渐变缓的变化趋势,并且粘结形态的积尘对PV/T系统各项性能的影响大于松散形态的积尘。     

积尘形态及密度对太阳能PV/T系统的性能影响研究

在室外搭建太阳能光伏/热(PV/T)系统实验测试平台，研究积尘形态及密度对系统性能的影响。研究结果表明：积尘形态主要影响太阳能PV/T系统的光热效率，积尘密度主要影响系统的光电效率。与松散积尘相比，粘结积尘对系统光热效率及综合效率的影响更大。当松散积尘密度从0变化至33.79 g/m²时，系统的光热效率下降率仅为2.32%，而系统的光电效率下降率高达48.65%。在该文实验中，随着积尘密度的增大，太阳电池的工作温度依次为53.99、52.92、50.73和55.58℃，呈先降后增的变化趋势。故少量积尘不会使太阳能PV/T系统中太阳电池的工作温度升高而影响其正常工作。     

矩阵型聚光光伏光热一体化系统热电性能研究

提出了一种矩阵型聚光光伏光热一体化系统,设计并制作了具有传热效率高等优点的水冷型PV/T接收器;设计了聚光比为13.58的聚光太阳能系统,并建立了实验系统;研究了太阳辐射强度的变化对电池性能的影响,以及太阳辐射强度对聚光系统综合热电性能的影响。实验结果表明:在相同环境和实验条件下,聚光太阳电池输出的最大电功率为65.1 W,对应的光电转换效率为12.1%;非聚光太阳电池输出的最大电功率为8.3 W,对应的光电转换效率为13.4%;而矩阵型聚光光伏光热一体化系统的热电综合效率达到71%。     

环境条件和冷却水流量对光伏光热系统的性能影响

环境条件对光伏光热(PV/T)系统性能的影响十分显著。文章通过改变实验室内部的环境条件,对比分析了通风、密闭条件下,不同冷却水流量对PV/T系统的输出性能以及光伏组件温度的影响。实验结果表明:密闭条件下PV/T组件工作温度与周围环境温度的平均值比通风条件下高出约7℃;密闭条件下PV/T系统的输出功率、热效率比通风条件下分别增大约3.5%,13%。     

复合抛物面聚光器（CPC）在光伏/热太阳能系统中的应用及实验

为研究复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrator,CPC)在光伏/热(PV/T)太阳能系统中的应用特性,分析CPC-PV/T集热器内部的热传输机理,建立CPC-PV/T太阳能系统的光热、光电能量转换理论。并对系统的光热、光电转换特性进行研究,结果表明,CPC型聚光器在PV/T系统中的应用,一定程度上会导致系统光热转换性能的降低,但能有效提高系统光电转换效率。另外,设计无聚光PV/T太阳能系统样机和CPC型聚光PV/T太阳能系统样机,并对2种样机的光热、光电特性进行测试及对比分析。其中,CPC-PV/T样机的热效率为39.6%、输出电效率5.4%,无聚光PV/T样机热效率为44%、输出电效率仅为4.1%,实验结果与理论分析结果一致。     

光伏/光热与沼气联合发电系统的设计与仿真

针对常规能源供电系统能耗大,以及太阳能供电系统利用率低、供电可靠性差等问题,文章设计了光伏/光热与沼气联合发电系统,并建立该发电系统的仿真模型,以此来研究太阳辐射强度、环境温度及进水流量对该发电系统性能的影响。研究结果表明:当进水流量在一定范围内时,CPC-PV/T系统的热效率随着进水流量的增加呈先急剧升高而后又逐渐降低的变化趋势,并随着太阳辐射强度的降低而降低,当进水流量为0.012 kg/s时,CPC-PV/T系统的热效率最高;当环境温度为0℃且进水流量较大时,CPC-PV/T系统的热效率为0;光伏/光热与沼气联合发电系统综合发电效率的最大值为21.79%,约为单一CPC-PV/T系统的2倍。     

新型太阳能光伏光热一体化系统性能实验研究

文章提出了一种新型热管式太阳能光伏光热(PV/T)一体化系统,并提出了能够表征主动式PV/T系统能量收益的参数—实际能量收益率。在同一工况下,对热管式PV/T系统和PV系统进行测试研究,分析不同影响因素对热管式PV/T系统光电转化效率、光热转化效率及实际能量收益率的影响规律。研究结果表明:当热管式PV/T系统的循环流量为320 L/h时,该系统的实际能量收益率最大;同一工质流量下,光热转化效率对热管式PV/T系统实际能量收益率的影响远大于光电转化效率;热管式PV/T系统的实际能量收益率比PV系统高29.09%。     

一种新型全铝扁盒式PV/T热水系统

将单晶硅光伏电池与全铝扁盒式太阳能热水器集热板通过特殊工艺粘结起来,制成了一套自然循环式光伏光热一体化(PV/T)系统,在利用太阳能发电的同时提供热水。于04年7月-10月在合肥地区进行了室外实验,测试并讨论了该系统以不同水量和不同初始水温运行时的光电光热性能。结果表明,当m/Ac>80kg/m2时,这种PV/T热水系统的发电效率在10.15%左右,热效率在50%左右,光电光热总效率可以达到60%左右,光电光热综合性能效率可以达到70%左右。相对于单纯的光伏系统或自然循环式太阳能热水系统,这种PV/T热水系统具有占地面积小、综合效率高等优点。     

光伏光热一体化组件性能实验探究与分析

通过搭建PV/T一体化组件性能测试实验台,测试在不同进口水温、不同一体化组件倾角和不同流量时PV/T一体化组件的热、电效率。结果表明,在进口水温30℃工况下一体化组件拥有最优的热效率值和输出电功率值,其日总热效率为35.97%,对应的输出电功率范围为29.40~30.51 W;45°倾角放置的一体化组件可接收到较多的太阳辐照度,且具有最优的光热性能,对应的日总热效率为32.65%;流量85 L/h工况下一体化组件拥有最优的热效率值,对应的日总热效率值为25.89%,串联50Ω电阻时组件的输出电功率随流量的增大而增大,但变化较小,流量120 L/h工况下一体化组件拥有最优的输出电功率值,对应的输出电功率值范围为24.02~29.19 W。     

菲涅尔聚光PV/T系统热电输出特性分析

基于螺旋式微通道冷却的菲涅尔聚光PV/T系统性能进行研究,分析太阳直射辐照度(DNI,G)、冷却水流速及入射角对其热电性能的影响。结果表明,增大冷却水流速可提高PV/T系统的光电转换效率,但当流速大于某一值后,系统光电转换效率基本保持不变;光热转换效率随流速的增大呈先增后减的趋势,且随着G的增大光热转换效率逐渐升高,当G为1000 W/m~2,冷却水流速为3.8 m/s时,系统光热转换效率可达43%;当G在200~1000 W/m~2范围时,光电光热综合效率最大值为79.55%,DNI对其影响较小;入射角的增大对系统能量转化与利用均产生不利影响,为保证系统高效运行入射角应控制在0.3°以内;同时,对菲涅尔聚光PV/T系统的输出性能进行试验测试,结果表明,呼和浩特冬季一日内,系统峰值功率13.89 W出现在G最大时,但光电转换效率最大值26%出现在G突降时刻。     

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。     

复合抛物面聚光太阳能PV/T系统的实验研究

设计并搭建了CPC低倍聚光太阳能PV/T单通道空气系统实验台,对不同工作环境下聚光PV/T系统的热电性能进行了实验研究。实验研究结果显示:在聚光条件下,系统的各表面温度随光照强度的增加而升高,随下部通道入口空气流速的增加而降低。聚光PV/T系统的最大输出功率可达到60W,比对应相同电池面积平板系统最大输出功率高20W。聚光PV/T系统的各效率随光照强度增加而增大,系统的最大电效率为11%,最大热效率为70%,最大火用效率为16%,比单纯发电时最大火用效率提高约5%。实验获得了一批新的有价值的实验数据,为聚光太阳能光伏光热系统的进一步研究提供了依据。     

Hybrid photovoltaic/thermal solar systems

We present test results on hybrid solar systems, consisting of photovoltaic modules and thermal collectors (hybrid PV/T systems). The solar radiation increases the temperature of PV modules, resulting in a drop of their electrical efficiency. By proper circulation of a fluid with low inlet temperature, heat is extracted from the PV modules keeping the electrical efficiency at satisfactory values. The extracted thermal energy can be used in several ways, increasing the total energy output of the system. Hybrid PV/T systems can be applied mainly in buildings for the production of electricity and heat and are suitable for PV applications under high values of solar radiation and ambient temperature. Hybrid PV/T experimental models based on commercial PV modules of typical size are described and outdoor test results of the systems are presented and discussed. The results showed that PV cooling can increase the electrical efficiency of PV modules, increasing the total efficiency of the systems. Improvement of the system performance can be achieved by the use of an additional glazing to increase thermal output, a booster diffuse reflector to increase electrical and thermal output, or both, giving flexibility in system design.     

考虑多变量因素影响的光伏PEM制氢系统建模与分析

针对复杂工况对光伏制氢系统性能产生不确定性的影响,提出考虑多变量因素影响的光伏制氢系统模型,探索辐照度、温度、膜厚、压力等因素对光伏质子交换膜（PEM）制氢系统的影响。系统首先建立考虑辐照度、温度、膜厚、压力等因素影响的光伏-质子交换膜电解槽-氢储罐的光伏制氢模型,之后对系统进行定量计算和定性分析,并依据实际光伏数据进行实验验证。结果表明,在额定功率范围内,太阳电池输出电流和功率随辐照度的增加而增大,随温度的升高而降低。质子交换膜电解槽电压随辐照度、膜厚、压力的增加而增大,随温度的升高而减小。太阳电池输出功率、质子交换膜电解槽电压的变化趋势与辐照度变化趋势具有一致性。最终计算得到太阳电池系统、质子交换膜电解槽系统和总系统效率分别为16.8%、72.2%和12.1%。     

蓄冷降温式太阳电池组件的实验研究

根据太阳电池温度特性,研究通过工程热物理途径来提高太阳电池光电转换效率的方法,开发出新型蓄冷降温式太阳电池组件,利用夜间大气自然冷量吸收太阳电池热量,降低其工作温度。室外试验于07年10月～08年11月在广州地区进行,测试分析了该组件及对照组平板式太阳电池组件的温度—电能输出及转换效率特性。结果表明:与平板式组件相比,蓄冷降温式太阳电池组件工作温度大大降低,效率相应提高。蓄冷降温式组件最大温降达26.5℃,瞬时电能输出相对提高18%,全天电能输出增长14%以上。     

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%。     

Simulation and experiment of a PV-MCHP-TE system and ambient parameters impacts

Combining the photovoltaic (PV) with the thermoelectric (TE) can obtain higher electrical outputs, because the thermal energy produced by the PV cells can be used to produce more electricity by the TE device. This paper built the mathematical model on the energy flow of the PV–microchannel heat pipe (MCHP)–TE system then verified the correctness of the model via the experiment. In addition, the impacts of the different wind speed, different solar radiation, and different ambient temperature on the PV-MCHP-TE system have been analysed. The result shows that the maximum difference value of the power output between the simulation and experiment is 0.16 W, so the simulated values and experimental values are in good agreement. At the same time, within the scope of the ambient parameters set in the simulation, when the solar radiation raises, the electrical efficiency of the PV-MCHP-TE system decreases, but when the wind speed raises, the electrical efficiency of this system will decrease more and more slowly. This work will lay the foundation for the performance forecasting of the system throughout the year.     

抛物面聚光太阳能PV/T系统的热电性能分析

建立了带有散热翅片的聚光太阳能PV/T热电联产系统内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,分析了空气质量流速、入射光强度、聚光比、环境温度、上部通道高度及翅片参数对系统的空气温度、电池板温度及系统热、电效率的影响.结果表明:随着入射光强、聚光比的增加,空气出口温度和电池板温度都会增加,系统热电总效率增加;通过增空气流量可以有效降低电池温度,提高电池的光电转换效率和系统的总能量利用效率;吸热板背面的翅片可以强化通道内空气的传热过程,降低电池板的温度,系统效率可增加约2%;在相同的光照条件下,人口空气温度越低,上部通道越窄,系统热效率越高.研究结果为聚光太阳能PV/T热电联产系统的设计和运行提供了理论依据.     

一种多功能光伏发电系统的可行性研究

通过在光伏组件的背面连接了一个热电转换模块,形成一个光伏一热电混合模块,从而将光伏组件工作过程中产生的废热转换成电能的同时又降低了光伏组件的温度,进而提高了光电转换效率。将光伏一热电模块与百叶有效结合,从而实现了室内采光、通风及节约空间等多种功能。同时,为了提高光伏组件的入射太阳辐射,引入了可调节的抛物型双面聚焦板,减少了太阳能电池板的面积,从而减少了太阳能发电的成本。     

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/...