电热协同作用下太阳能热电联供系统输出特性分析

根据光伏/光热(PV/T)系统的能量平衡和能量转换原理,建立了PV/T系统的热电模型,针对PV/T系统的热电效率、电池板温度间的耦合问题,通过MATLAB迭代求解法,解决了PV/T系统中热电参数耦合求解问题,得到了PV/T系统的效率曲线,分析计算了系统组件长度和工质流速等参数对性能曲线的影响;同时,针对PV/T系统与普通光伏组件进行了实验研究,试验测试了两系统的电压、电流、功率、板背温度等特性参数,并与仿真结果进行了对比。     

太阳能光热光电综合利用

太阳能光热光电的综合利用技术是将聚光、分光、热电联用等技术集成,通过对太阳能全波段能量进行一体化地利用,可极大地提高太阳能的利用效率,降低成本,具有重要的研究价值和市场应用价值。文章介绍了太阳能光热光电综合利用系统的技术情况,分别对集中式和分布式两种技术路线作了阐述,分析了聚光PV／T系统以及与建筑一体化设计的PV／T系统的未来发展方向。最后,结合各类太阳能利用系统的特点,比较分析了各种光热光电技术存在的问题,提出了综合利用各种光热光电技术来提高应用效果的理念。     

聚光和冷却条件下砷化镓电池特性研究

为了能够更有效地提高太阳能综合利用效率,首先建立了在聚光条件下能够反映砷化镓光伏电池热、电特性的模型,然后利用该模型对电池的输出特性进行计算,根据计算结果分析了传热过程中的冷却热阻对电池温度、光学转换效率以及电能输出功率的影响。实验研究了砷化镓电池阵列的I-U曲线、填充因子FF以及转换效率h随聚光比的改变而改变的变化情况;同时也从实验角度探讨了电池工作温度对FF、h和最大输出功率Pm的影响。该研究为聚光和冷却条件下的光伏电池热电联供PV/T系统的设计与优化提供了依据。     

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。     

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。     

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。     

一种新型PV/T复合系统电、热性能对比研究

为提高光伏光热一体化系统(PV/T)能量输出,将新型铝合金背板型光伏组件和自行设计制作的不锈钢扁盒流道集热板相结合,用导热硅胶加以粘接构成新型PV/T复合系统.将新型PV/T复合系统、常规TPT背板光伏组件、常规平板集热器至于同于工况下进行测试,测试结果表明,与TPT光伏组件相比,新型PV/T系统的电压约提升了0.5～1.5V,电转换效率、填充因子、输出功率及发电量平均提高了9.76％、1.49％、3.75％、4.02％.而复合系统热效率比常规平板集热器约低22％左右.相对于常规TPT光伏系统或自然循环平板集热器热水系统,新型PV/T系统有发电量高、占地面积小、综合性能效率高等优点.     

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。     

低倍聚光光伏/光热热电联供系统性能分析

低倍聚光光伏/光热(LCPV/T)综合利用技术不仅可以提高发电系统经济性(聚光器成本低于晶硅电池片),还可以提升供热系统热水品质。本文设计了一种新型的低倍聚光光伏/光热组件,采用1/4切片形式的双面发电N型晶硅电池,并搭建双轴跟踪实验台验证不同辐照强度、流量条件下系统的热电性能,得到各参数之间的变化规律。研究结果表明:LCPV/T性能评价理论分析值与实验验证值存在一定差异;在流量为100 L/h的实际运行工况下,LCPV/T系统总效率最高值为70.53%,且LCPV/T系统的最大热效率可达59.84%,电效率17.28%,热功率1 916 W,电功率470 W。     

新型光电光热系统的封装工艺及经济性研究

用一种热阻小、散热快的5052型铝合金代替常规光伏组件背板材料,将这种背板材料的光伏组件与不锈钢扁合流道用导热硅胶粘接成新型光伏光热一体化(PV/T)系统,并对该系统封装工艺及环境效益进行了探讨。此外,比较分析了新型PV/T系统、独立光伏系统及独立平板集热器的经济性,得出新型PV/T系统在投资上较其它两个系统具有费用少、占地面积减半、回收年限介于二者之间等优势,能为今后PV/T系统规模化生产及市场推广提供一定参考。     

Moment performance of photovoltaic/thermal hybrid panel (numerical analysis and exergetic evaluation)

A photovoltaic/thermal hybrid panel (PV/T) is a high‐efficiency energy converter which supplies electrical energy and thermal energy from solar energy. In this paper, we report characteristics of two PV/T types under various environmental conditions and fluid flow rates, using numerical analysis. We found photovoltaic efficiencies to be 9.61% for PV/T_A and 10.56% for PV/T_B at T _c = 25 °C; thermal ones were 52.11% for PV/T_A and 40.14% for PV/T_B at T_f = 40 °C, I_rr = 800 W/m². From these results, we propose some design points to construct the optimum structure of PV/T. Next, we adopted exergetic evaluation to study electrical energy and thermal energy quantitatively. As a result, we could confirm the existence of flow rate maximizing the total efficiency (optimum flow rate) on some environmental condition, and could define the optimum operating condition. Moreover, we compare exergetic efficiencies on optimum operating conditions (maximum exergetic efficiency) under various environmental conditions with PV, PV/T_A, and PV/T_B. A rise of maximum exergetic efficiency with increasing irradiance yielded –3.6%/kW ⋅ m^–2, +3.6%/kW ⋅ m², and +1.4%/kW ⋅ m², respectively. Nevertheless, we could confirm a hybridizing advantage of high irradiance. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 133(2): 43–51, 2000     

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IEC 61850的光伏监控系统设计

为了解决光伏发电系统中设备的互操作问题。设计了基于IEC61850标准的光伏监控系统。应用IEC61850信息建模方法,给出了光伏发电系统的逻辑设备及其包含的主要逻辑节点,并详细阐述其作用。通过光伏单元设备中逻辑节点在一次接线图中的分布展示了基于lEC61850标准的光伏监控系统的功能组成,并进一步给出基于IEC61850标准光伏监控软件的体系结构和功能。文章方案可为开发具有互操作性的光伏监控系统提供参考。     

光伏并网系统的MATLAB快速仿真模型研究

以光伏发电系统的数学模型为基础,给出了其基于MATLAB/Simulink的仿真模型。针对传统仿真方法快速性、鲁棒性较差的缺陷,分析了两种基于逆变器的等效简化模型—等效开关模型与平均模型,并从仿真速度、精度及鲁棒性等方面对上述模型进行对比。此外,针对大规模光伏发电系统接入电网的情况,提出一种可用于快速仿真的相量模型,有助于电力系统的快速潮流计算与暂态特性分析,其有效性通过仿真对比得到了验证。最后,对四种仿真模型进行综合对比,提出了各种仿真方法的适用场合。     

光伏发电系统模型综述

为了对含光伏电源的电力系统进行各种仿真研究,必须建立准确的光伏发电系统数学模型。全面综述了包括光伏组件、逆变器及其控制系统的光伏系统数学模型,对整个光伏发电系统模型的研究现状进行了论述,总结了利用各元件模型建立系统模型的方法以及孤岛保护的研究现状及其建模方法,并对光伏发电系统模型的研究前景进行了展望。     

局部阴影条件下光伏阵列的优化设计

随着光伏发电系统的结构及所处环境的复杂化(如光伏屋顶系统、光伏幕墙系统等),尤其是局部阴影问题的出现,光伏阵列的输出特性受到很大影响。通过理论分析、计算机仿真及系统实验等方法,研究阴影分布的影响,提出在局部阴影条件下光伏阵列最大功率点的简化算法,总结阵列结构优化的原则,并在此基础上进一步考虑局部峰值及工作电压范围等因素的影响。提出适用性较广的光伏阵列优化设计方法,为光伏发电系统的工程设计提供有力的支持。     

面向综合负荷的并网光伏发电系统等效建模

基于MATLAB/Simulink和光伏电池自身的物理机理搭建了并网光伏发电的仿真系统,研究了其对配电网综合负荷特性的影响因素,分析比较了已有光伏发电系统等效模型的优劣。在此基础上构建了光伏发电系统传递函数等效模型,该模型具有结构简单、参数少、能有效描述光伏发电系统的出力极限等优点,同时易于在电力系统仿真软件中实现。采用所提出的等效模型与传统综合负荷模型并联,构建广义综合负荷模型,对含光伏发电系统的综合负荷进行建模,仿真实践表明此广义综合负荷模型具有良好的泛化能力,辨识参数稳定,能够满足工程仿真的需要。