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%。     

环形重力热管式PV/T系统与常规PV/T系统的对比实验研究

搭建环形重力热管式PV/T系统和常规PV/T系统的对比实验台,对二者在某晴天的动态性能进行对比实验研究;同时根据多天的实验数据,对两套系统的典型热效率和典型光电光热综合效率进行拟合。研究结果表明,动态对比当天二者具有相近的光热、光电、光电光热综合效率及效率;但长期运行性能拟合结果表明,环形重力热管式PV/T系统具有较高的典型热效率和典型光电光热综合效率,同时具有较大的热损系数。     

新型管板式太阳能PV/T集热器光热特性研究与优化

为提高太阳能光伏/光热（PV/T）集热器全年运行效率,提出一种新型管板式太阳能PV/T集热器结构,并针对该集热器光热传递与光电转换过程进行分析,建立水和空气同时运行时的二维非稳态传热数学模型;在验证模型可靠性的基础上,模拟研究空气流道高度和空气流量等设计参数对PV/T集热器光热、光电特性的影响。结果表明,空气流道高度为15 mm时,PV/T集热器光电光热综合性能效率最佳;在所研究的工况下,该集热器的光电光热综合性能效率为0.84~0.87。     

探究2种光电光热一体化（PV/T）系统在中国不同建筑气候带下的热电性能

为考察太阳能光伏/热(PV/T)集热技术在中国各建筑气候带下的性能,利用TRNSYS软件,建立基于家用太阳能热水系统的太阳能光电光热一体化系统,分别模拟以单晶硅(Mono-cSi)和碲化镉(CdTe)薄膜为光电采集模块的PV/T集热器在中国各建筑气候带下的性能。结果表明,在中国7种建筑气候区,单晶硅型PV/T具有更高的光电转换效率,然而,CdTe薄膜型PV/T集热器的光电转换效率较为稳定;并且,同一气候区域下,CdTe薄膜型的光热转换效率较单晶硅型高约10%。综合评估后发现,CdTe薄膜型PV/T系统气候适应性更强,具有更大的实际应用潜力。     

太阳能光电/光热一体化技术及其应用进展研究

太阳能光电/光热一体化系统主要由光伏电池组件和太阳能集热器组成,可同时实现光伏发电和光热利用,从而有效地提高了太阳能的综合利用效率。文章首先从光伏组件和光热部件着手,分析了PV/T系统的结构和各项性能;然后,概述了目前常用的PV/T热水系统性能评估方法;最后,提出了在推广PV/T系统时还须解决的问题。     

矩阵型聚光光伏光热一体化系统设计与分析

提出一种新型矩阵型聚光光伏光热一体化系统,基于热管技术,设计并制作热管式光伏光热一体化(PV/T)集热器,具有传热效率高等优点。其次,基于平面镜反射原理,设计矩阵型聚光器,架构简单。为了验证矩阵型聚光器的可行性,在Solid Works三维设计软件中绘制出矩阵型聚光器的三维实体模型,将该实体模型导入Trace Pro中进行光学分析,光学效率达到68.7%,仿真结果表明,本文设计的矩阵型聚光器是合理的、可行的。最后,本文提出聚光光伏光热一体化(c-PV/T)系统的光电光热总效率和光电光热综合效率,综合评价c-PV/T系统的系统性能。     

两种不同结构的光伏光热一体化系统的性能分析

文章对光伏光热一体化热泵(PV/T-HP)系统和光伏光热一体化热管(HP-PV/T)系统进行了对比实验,并分析了这两种PV/T系统的热水温度、光热转化效率、光电转化效率、光伏电池板温度、火用效率以及一次能源节约效率等参数。研究结果表明:PV/T-HP系统的光热转化效率、光电转化效率相对较高;通过火用效率分析可知,以节约用电或发电为主要目的时,宜采用HP-PV/T系统;通过一次能源节约效率分析可知,PV/T-HP系统节约化石能源的能力要优于HP-PV/T系统,并且以供热为主要目的且需热量较大时,适宜采用PV/T-HP系统。     

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。     

多功能太阳能PV/T集热器的光电/光热性能研究

提出一种多功能太阳能PV/T集热器(tri-functional PV/T solar collector),将加热空气和加热水2种功能结合,从而实现PV/T集热器全年的高效利用,满足不同的能量需求。该文搭建2套实验平台对于2种工作模式的光电光热性能进行对比实验研究,并对不同空气流量和进口温度下的PV/T集热器光电光热性能进行分析。结果表明,此多功能PV/T集热器在2种工作模式下均可实现太阳能高效利用。     

不同电池覆盖率对PV/T系统性能的实验研究

以效率和能量效率作为判据,通过实验和数值模拟的手段,研究高、低电池覆盖率工况对PV/T系统光电光热性能的影响,主要分析在各种系统参数变化的情况下,高、低电池覆盖率工况对PV/T系统综合性能的影响。结果表明:电池覆盖率对系统光电性能影响较大,对光热性能影响较小。总体上系统能量效率在高、低电池覆盖率工况下变化一致;而对系统效率的影响因高、低电池覆盖率工况的不同而不同。     

小型菲涅尔式CPV/T集热器光热特性研究

为充分利用建筑屋顶,解决光伏光热一体化(PV/T)集热器光电转换效率的高温减益问题,并提高太阳能综合利用率和集热品位,文章构建了一种基于太阳光谱分频利用技术的光伏/光热模块分离式的小型聚光式PV/T集热器。通过建立其光/电/热理论分析模型及TracePro/Fluent数值仿真模型,以南京地区气象数据为例,综合分析其光/电/热性能,结果表明:该集热器以与安装地纬度等值的倾角南北轴向放置时,其年均光学效率为64.97%,工质出口温度为90℃时的系统光电/光热效率分别为12.47%,40.09%,系统综合热效率达72.91%,且其结构简单、外形轻薄,有望实现与普通建筑的有效结合。     

板管-铝槽式水冷PV/T集热器优化设计与研究

设计了一种板管-铝槽式结构的太阳能光热光电一体化系统(PV/T),通过数值模拟的方法,获得水流量、管间距、保温层厚度以及入口水温对出口水温、电效率和热效率的影响规律,最终得出该PV/T系统的优化设计方案为:水流量20L/h,管间距80mm,入口水温为环境温度(模拟设置为18℃),保温层厚度30mm。并且发现电效率对水流量的敏感度最大,对保温层厚度的敏感度最小,而热效率对保温层厚度的敏感度最大,对入口水温的敏感度最小。该数值模拟优化设计对实际PV/T系统的进一步设计,实验具有重要的参考价值。     

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。     

PV/T太阳能光伏光热系统关键参数影响特性研究

利用PV/T太阳能光伏光热系统实验平台针对空气质量流量、太阳辐照强度、环境温度和大气降尘 4种影响系统性能的关键工况参数进行了实验研究。结果表明:在实验设定的流量范围内,PV/T系统的光热和光电效率都随着空气质量流量增大而稳步上升;太阳辐照强度增大时,系统输出电功率随之增大,光热效率变化较小,光电效率有一定程度的降低;环境温度在一定范围内时,系统的输出电功率和集热效率都随着环境温度的增大而增大,而当环境温度超过一定值后,系统的光伏模块受面板温度升高的影响光电转换效率呈下降趋势;随着积尘密度的增大,玻璃盖板的透射率减小,一个月的积尘量会导致系统光电效率和输出电功率分别下降17.84%和18.25%,若以光电效率衰减20%为界限,清洁周期为5周左右。     

以水为工质的面板式PV/T系统性能研究

研究一种以水为冷却工质的面板式PV/T系统的性能。搭建实验系统,在户外条件下测量系统的夏季运行参数。对实验数据进行处理和分析,获得PV/T系统的太阳电池发电效率和热效率。实验结果表明:面板式PV/T系统中电池板的温度平均比普通太阳电池板的温度降低10℃以上,可获得较高的光电转换效率;太阳电池板与工质间的温差仅1.2℃。面板式的布置方式有利于在不影响发电效率的条件下提高工质的出口温度,从而达到更高的热效率以及系统综合利用效率。     

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。     

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。     

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.     

轻钢屋面一体化V型孔板式空气集热器参数优化

设计一种太阳辐射集热和结构承载一体化轻钢屋面结构,并在其内部添加V型扰流孔板,提高光热转化率。利用实验数据,验证集热器的传热数学模型,并拟合得出集热器的流动阻力系数经验关系式;以热效率和有效效率为综合评价指标,分析内部结构对集热器性能的影响,并结合正交试验得出该集热器结构的最佳组合:孔隙率12%,孔板间距0.3 m,空气层厚度0.05 m,孔板与边框夹角60°。     

不同结构PV/T系统散热方式的试验研究

光伏/光热(PV/T)集热器集光伏发电和太阳能低温热利用于一体,既可以提高电池效率,又可以回收和利用低温热能。文章对内置不同冷却结构的PV/T系统和电池板的散热特性进行了对比试验。试验结果表明:回形冷却结构PV/T系统的冷却效果要优于蛇形结构;不同结构PV/T系统的综合效率均大于电池光板的折算综合效率。回形冷却结构的PV/T系统最高综合效率可达40%,而电池板的折算综合效率最高只有14.7%。