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。     

基于相变材料的双通道PV/T系统性能研究

研究了以水为工质的双通道PV/T系统性能。实验测量水的光学特性,并搭建室内实验台,在实验室条件下对双通道PV/T系统性能进行实验研究。对比研究不同流速和有、无相变材料对系统性能的影响,包括对太阳电池工作温度和系统电、热效率的影响。研究结果表明,双通道PV/T系统可有效降低太阳电池的工作温度;工质流量从100 mL/min增加至300 mL/min,双通道PV/T系统太阳电池平均温度降低1.77 ℃,电、热效率分别增加0.09%和4.11%;相比于电性能,流量的变化对系统的热性能影响更大;采用相变材料的双通道PV/T系统,进一步降低太阳电池的工作温度,提升系统的电热效率,系统可达到更高综合利用效率。     

冷却水流量变化对板管式光伏光热系统的性能影响

不同冷却水流量条件下,板管式光伏光热(PV/T)系统的性能会发生显著变化。文章通过实验测试了当冷却水流量发生变化(0～0.25 kg/s)时,板管式PV/T组件的温度、发电功率、冷却水温度,以及板管式PV/T系统热效率的变化情况。分析结果表明:当冷却水流量为0～0.25 kg/s时,PV/T组件发电功率的平均值比PV组件增加了约5%,同时,PV/T系统的热效率可达到约57%;板管式PV/T组件的发电功率随着PV/T组件温度的升高而降低,PV/T系统的热效率随着冷却水温度的升高而升高。     

以钨青铜纳米流体为工质的PV/T系统性能研究

纳米流体对太阳辐射光谱的选择性吸收特性与太阳能光电光热综合利用具有很好的结合性。设计并搭建了具有光谱分频的直吸式平板型PV/T系统,采用水基钨青铜纳米流体搭配硅太阳能电池以实现对太阳辐射的分波段利用。结果表明,光谱分频PV/T系统比传统PV/T系统的热效率和工质出口温度分别提高5.2%和0.53℃;其中,太阳电池温度降低了3.24℃,电效率下降1.9%,综合效率提高3.3%。     

供热与集热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统实验研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统,设计了供热和集热两种运行模式,并选取了日均太阳辐射强度和室外温度基本接近的两个工作日,对两种运行模式下,该系统的各项性能进行了实验研究。分析结果表明,供热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为33.9%,日均电效率为12.2%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了25.7%,日均COPth、日均COPpv/t分别为2.52,3.26;集热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为25.3%,日均电效率为12.9%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了14.2%,日均COPth、日均COPpv/t分别为1.82,2.33。因此,供热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统的绝大部分性能优于集热模式。     

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。     

太阳能光伏光热一体化组件的应用特性实验研究

介绍一种将单晶硅太阳电池与铜管水流通道通过特殊工艺粘结起来的光伏光热(PV/T)一体化系统。对该系统进行室外实际运行实验,测试并讨论该系统在晴朗或多云天气下以不同循环水流量、不同恒定水箱水温、不同初始水箱水温运行时的应用特性。结果表明:该PV/T系统的最佳水流量为1.1 m3/h;水箱内水温越高,系统发电效率越低;水箱初始水温越低,热效率和电效率越高。同时,通过对PV/T系统及固定支架式光伏发电(FPV)系统发电量的对比研究得出,PV/T系统比FPV系统日发电量仅少2%~5%。     

基于相变流体的热管式太阳能PV/T热电联供系统实验研究

文章分别搭建了基于水和相变流体的热管式PV/T热电联供系统实验台,测试分析了相同工况下两个系统的光伏板表面温度、换热水箱温度、热/电功率、热/电效率及综合效率。研究结果表明,在测试工况下,与基于水的热管式PV/T热电联供系统相比,基于相变流体的热管式PV/T热电联供系统光伏板表面温度降低了2℃,蓄热水箱水温升高了1.3℃,日均电效率相对升高了0.8%,日均热效率相对升高了7%,日均综合效率相对升高了10.2%。该研究结果为相变流体在太阳能储存领域的应用提供参考。     

无盖板型水冷式PV/T模块光电/光热综合性能实验研究

无盖板PV/T组件相比于盖板式PV/T组件有更高的光电转换效率,在电能输出方面的优势明显。基于此,提出一种无盖板型水冷式PV/T模块,并搭建由光伏对比模块、水冷式PV/T模块以及无冷却水循环的PV/T对比模块构成的实验平台开展对比实验,研究温度、流量对无盖板PV/T模块电、热转换效率的影响。结果表明,在水冷作用下,PV/T模块的光伏组件温度显著降低,与PV/T对比模块相比发电效率提升11.54%;环境平均温度为21.7 ℃、平均辐照度650 W/m²的测试条件下,流量0.12 m³/h时模块的电效率为17.44%,热效率为19.80%,综合效率达到65.69%,考虑到循环泵消耗的电能,表面积1.93 m²的水冷式PV/T模块全天可存储有效能3.72 MJ。     

光伏/光热联合空气源热泵系统的性能研究

为了改善传统光伏发电系统的运行性能,提出了一种光伏/光热(PV/T)联合空气源热泵系统,介绍了该系统的工作原理和运行方式,研究了该系统的综合性能评价方法,然后利用TRNSYS瞬时系统模拟软件建立了该系统的仿真模型,并以重庆地区为例,对比分析了PV/T联合空气源热泵系统与单一光伏发电系统的组件表面温度、热效率、电效率、?效率和一次能源节约效率。研究结果表明：1) PV/T组件表面温度与光伏组件表面温度的变化趋势较为一致,二者的平均值相差13℃,说明PV/T联合空气源热泵系统可以有效降低光伏组件表面温度;2) PV/T联合空气源热泵系统和光伏发电系统的平均电效率分别为11.40%和9.86%,相对提高了15.62%,说明PV/T联合空气源热泵系统能够获得更多的电能;3) PV/T联合空气源热泵系统和光伏发电系统的?效率平均值分别为11.73%和8.94%,相对提高了31.21%,说明PV/T联合空气源热泵系统能够获得更多的可用能;4) PV/T联合空气源热泵系统的平均一次能源节约效率为50.94%,其总体变化趋势与热效率的变化趋势相似。     

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。     

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%。     

太阳电池及光伏热（PV／T）结构的实验研究

设计制作了一个空冷型非晶硅光伏热(PV/T)结构,对太阳电池在天津地区的性能进行了实验研究.在天津地区的太阳辐射情况下,测试的非晶硅太阳电池的电效率约为4.4%,多晶硅太阳电池的电效率约为8.5%.空冷型非晶硅PV/T结构在自然通风冷却作用下,电效率为4.56%,热效率为26.1%,综合能量效率为38.1%;强迫通风冷却作用下电效率为4.61%,热效率为32.8%,综合能量效率为44.9%.     

非晶硅PV/T系统的结构方式对性能的影响

以非晶硅PV/T系统为研究对象,对PV/T系统建立传热模型,研究PV/T系统结构改变对其性能的影响.结果表明:非晶硅太阳电池紧贴集热器吸热板时能量效率和(火用)效率均高于电池板作为系统盖板的效率.总体上能量效率和(火用)效率随着太阳辐射强度、工质流量和电池光电转换效率的升高而增加,随着环境风速的增大而减少,但各因素的影响程度随结构方式而异.     

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。     

部分覆盖光伏/光热太阳能系统优化设计与实验

介绍一种部分覆盖太阳电池的光伏/光热(PV/T)太阳能系统。在PV/T系统中,设计使用两个面积为2 m2、太阳电池面积为0.6 m2的平板PV/T集热器,并对PV/T系统设计的理论和能量转换特性进行研究分析。在楚雄市,所设计的PV/T太阳能系统样机分别在晴天(2013年5月28日)和多云阴天(2013年6月23日)进行特性测试。结果表明,晴天,PV/T系统的热水温度可达66.5℃,一日内(08:05~18:05)系统输出平均电功率为34.0 W;多云阴天,PV/T系统的热水温度可达57.0℃,一日内(09:10~18:10)系统输出平均电功率为33.1 W。PV/T系统输出日热效率为45.5%,可满足农村普通家庭热水和照明电能需要,具有较高的实用性。     

不同有机工质对太阳能低温热发电效率的影响

建立了带有工质液态区与两相区二级蒸发器的太阳能低温热发电系统模型。研究工质液态区集热器效率随蒸发器中换热流体和工质两者质量流量比变化的函数关系,并在最佳质量流量比条件下比较不同工质对集热器整体效率的影响。研究发现,相同蒸发温度条件下两相区吸热量与液态区吸热量比值越小的工质,对应的集热器整体效率越高。把不同工质对ORC效率的影响进行对比,指出具有最高的ORC效率的工质并不能同时获得最高的集热效率。对该文研究的热发电系统,在750W/m~2的辐照条件下,R113相比于其它工质发电效率最高,系统最大发电效率达到8.0%。     

一种基于微热管阵列的太阳能PV/T热泵系统能效实验研究

为了提高PV/T装置的太阳能利用效率,文章提出了一种基于微热管阵列的太阳能PV/T热泵系统,并在恒温供热条件下分析了该系统中PV/T收集器的热、电性能和热泵COP的全天变化趋势,最后将PV/T收集器的电性能与单一光伏发电系统进行对比分析。分析结果表明:在测试时间段内,PV/T收集器的平均热效率为38.7%;PV/T收集器的平均电效率为12%,比单一光伏发电系统提升了27.7%;PV/T收集器的光热光电综合平均效率为70.3%;热泵的平均COP为2.7。     

ORC发电系统变热源温度实验研究

为研究有机朗肯循环(ORC)热源温度变化引起的循环热效率、(火用)效率、发电效率等性能的变化情况,搭建以R245fa为循环工质的ORC发电系统实验平台。实验结果表明:热源温度的提高使循环蒸发压力、冷凝压力升高,膨胀机入口温度、压力升高,膨胀比增大,等熵效率提升,膨胀做功能力增强,系统循环热效率、(火用)效率、发电效率均增大;在冷源温度为12℃,工质流量保持恒定的情况下,热源温度从87.5℃上升至108.1℃时,循环热效率由4.1%提升到7.1%,系统(火用)效率由17.2%提升到30.0%,系统发电效率由4.1%提升到7.3%。     

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。