光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。     

光伏光热与空气源热泵联合供暖系统设计与优化配置研究

针对国家碳减排战略布局及北方居民对清洁采暖的经济性需求,设计了一种光伏、光热、储热一体化供暖系统,并对系统关键组件及设备进行优化配置研究。首先,以光伏、集热器、空气源热泵为主要能量来源,形成多能互补的系统拓扑结构;其次,综合考虑当地收入水平,以系统生命周期碳排放及生命周期费用最小为优化目标,以光伏容量、集热器面积、水箱体积、热泵功率为优化变量,运用Hooke-Jeeves优化算法对系统进行优化;最后,以张家口某地300 m²建筑为例进行系统优化设计。结果表明与电锅炉供暖系统、空气源热泵系统和未优化系统相比,经优化后系统的生命周期费用、碳排放均有显著改善。研究方案具有良好的经济及碳减排性能,可为北方地区清洁供暖提供相应参考。     

联合热泵的光伏光热一体化系统的性能评价

建立了联合热泵的光伏光热一体化系统和水冷式光伏光热一体化系统的数学模型,比较了两者的光伏电池温度、热水温度、电效率、热效率以及能量收益。研究结果表明,联合热泵的光伏光热一体化系统的光伏电池温度远低于水冷式光伏光热一体化系统,能达到较高的电效率和热效率。通过分析得出:联合热泵的光伏光热一体化系统的能量收益低于水冷式光伏光热一体化系统,但在以供热为主的情况下,联合热泵的光伏光热一体化系统具有明显的优势。     

太阳能光伏光热建筑一体化系统的研究

太阳能光伏光热一体化不仅能够有效降低光伏组件的温度,提高光伏发电效率,而且能够产生热能,从而大大提高了太阳能的转换效率。对光伏光热建筑一体化(BIPV/T)系统的两种主要模式:水冷却型和空气冷却型系统的工作原理和系统模型进行了理论介绍,详细说明了两种系统中热产品在家庭中的应用。并对目前研究情况下两个系统中存在的问题提出了改进方案。与常规建筑相比,光伏光热建筑减少了墙体得热,改善了室内空调负荷状况,提高了建筑节能效果。     

太阳能光伏光热一体化系统的实验研究

为提高太阳能的利用率同时得到可资利用的热水和电力，将小型贮能式光伏系统与家用平板型太阳能热水器结合起来，把光优电池组件层压在热水器的扁盒式铝合金集热板上，构成一套光优光热(PV／T)一体化系统，并在合肥地区进行了自然循环模式下的光电光热性能测试。实验结果表明，在晴朗或多云的天气条件下实验系统日平均热效率可达40％，日平均发电效率约9．5％，系统综合性能效率多在60％以上，比单独的光伏或热水系统效率有显著提高。     

光伏/光热(PVT)系统概况与评价

简要介绍了当前PVT系统的主要类型及其研究概况,分析了不同的PVT系统能源效率评价方法,并比较了PVT系统、PV系统和太阳集热器系统的经济性.通过案例分析,指出了影响PVT系统经济性的重要因素.     

一种空气流质型光伏光热综合利用系统的实验研究

在稳定的光照条件下,对自行设计的空气流质型光伏光热(PV/T)综合利用系统分别进行了在3种工况下的连续8 h的温度与效率的跟踪测试。在确定了风泵与水泵的最佳工作档位,排除其自身生热的影响后,得到该空气流质型PV/T系统的热效率与总效率随保温桶水温的变化曲线。随着保温桶内水温的提高,热效率不是单调变化,而是先降后升再降,初期变化较快;当保温桶内水温上升8.1℃,热效率达到极大值(16.9%);然后,随着时间的增加,保温桶水温上升得越来越慢,热效率也越来越低,而电效率基本不变,总效率与热效率变化趋势基本一致。该系统最佳工作点的总效率为18.81%。     

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。     

邯郸某社区空气源热泵供热系统性能仿真研究

以邯郸某社区住宅建筑为例,利用Trnsys软件搭建建筑模型和定流量、变流量空气源热泵供暖系统模型,模拟住宅全年建筑负荷变化情况,对比分析两种模型在同一工况下的机组制热量、系统性能指数SCOP变化情况,探究不同室内温度对机组制热量、SCOP的影响。结果显示:变流量模型的机组制热量低于定流量模型,但变流量模型的SCOP优于定流量模型;定流量模型中,随室内温度的增加,机组制热量涨幅较大但SCOP涨幅不大。结果为空气源热泵供暖系统的运行提供参考。     

光伏直驱PV/T双源热泵热水系统性能研究

针对传统太阳能光伏光热PV/T双源热泵存在的热力性能差、能量损耗大等问题,提出一种光伏直驱PV/T双源热泵制热水系统(太阳能+空气源),并对系统进行实验研究。结果表明,在室外平均环境温度27.9℃、平均太阳辐射强度691.1 W/m²的夏天户外实验工况下,系统运行约4 h,将250 L 26.5℃的水加热到目标温度55℃,热泵平均COP为8.83。实验期间,PV/T光伏组件的平均温度比同样工况下的纯参比光伏组件温度降低9.8℃,光电性能相对提高17.53%。     

一种地源热泵-BIPV/T耦合系统的研究

本文在对目前国内外光伏光热建筑一体化(BIPV/T)系统、地源热泵-光伏光热(PV/T)耦合系统的研究现状和发展方向进行综述及分析的基础上,针对当前建筑外围护结构中光伏可利用面积较大却未被完全利用及阴雨天光伏余热供应不足的问题,提出了一种将地源热泵技术与BIPV/T系统相结合的耦合系统,即地源热泵-BIPV/T耦合系统...     

太阳能光伏／光热集热器设计与性能研究

光伏／光热（PVT）集热器集光伏发电与太阳能低温热利用为一体,通过冷却太阳电池得到低温热量,一方面达到提高电池效率的目的,另一方面可同时回收利用产生的低温热量。PVT集热器可实现较高的综合效率,而且在输出相同的情况下比分离式的太阳电池板和普通太阳集热器占地面积更少,是一种具有前景的新型太阳能利用技术。本文介绍了PVT集热器的概念设计和对其性能的理论和实验研究结果。     

太阳能光伏光热一体化系统运行实验研究

太阳能光伏光热一体化系统（hybrid photovoltaic-thermal solar system—PVT系统）作为一种利用太阳能同时获得电收益和热收益的新型能源利用方式,近年来受到学者的广泛关注。本文搭建了PVT系统电、热性能综合实验台,通过全天实验,分别研究和分析了系统的温度特性与相对电效率的关系。结果袁明,在日照条件较好,系统循环水温较低的情况下,PVT系统的电效率与普通光伏电池相比可以提高约7％。同时,文章还分析了PVT系统内水的温度一天内的变化情况,提出了在午后太阳辐射强度逐渐减弱,环境温度逐渐升高时如何保持PVT系统较高电效率的方法。     

空气源热泵热水机组季节性能的实验研究

针对不同季节工况，对空气源热泵(ASHP)热水机组进行了一系列实验研究，得到了ASHP热水机组的运行特性，并最终建立起系统能效比EER以及能耗形与季节工况参数的关系式，可以为ASHP热水机组的选型，经济性评估等提供依据。     

CPC型聚光光伏光热系统的性能分析

根据能量守恒定律,建立了分析CPC型聚光光伏光热系统性能的动态模型,并研究了系统的结构尺寸、冷却水流量等参数对系统性能的影响。当冷却水流量一定时,随着系统长度的增加,系统日发电效率和系统日集热效率逐渐降低。当系统长度一定时,增加冷却水流量能降低冷却水的出口温度,提高系统的发电效率。但是,随着冷却水流量的逐渐增加,各指标的变化趋势将逐渐平缓,系统的发电效率与水温之间存在一个基于流量的优化关系。     

光伏空气源热泵的研究与开发

基于中国北方地区冬季采暖"煤改电"工程中使用的空气源热泵机组,提出与光伏发电相结合的系统方案.在不改变原有系统结构和控制方式的前提下,白天采用光伏优先、市电保障的双电源供电模式,研究将光伏电能高效注入系统的控制策略,优化光伏阵列容量配置,开发控制器样机.实验结果表明,系统运行稳定,在华北地区光伏阵列的最优容量配置约为系...     

太阳电池冷却及光伏/光热一体技术的新进展

由于太阳电池光电转换效率随自身温度的升高而下降,因而对太阳电池进行冷却成为当前太阳能光伏研究的一项重要内容;同时,在太阳电池冷却的研究课题当中引申出了光伏与光热相结合(PV/T)的概念,使太阳电池转换而成的热量得以应用,这是新能源产业的一项重要发展趋势.收集并整理了近5年国内外的太阳电池冷却方法和光伏光热一体化研究成果...     

光伏光热一体化装置与热泵结合系统的影响因素分析

光伏光热一体化装置与热泵结合系统,既能产生电能,又可以回收热能。利用修正Hottel-Whillier模型,结合理想制冷循环,建立了光伏光热一体化装置与热泵结合系统的数学模型。通过对制冷剂流量、辐射强度及水箱水温等影响因素的分析,确定合适的蒸发温度、冷凝温度、制冷量等参数,为选择合适的节流装置和压缩机提供理论依据。     

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。     

非晶硅太阳能光伏/光热空气集热器性能对比实验研究

文章设计了新型非晶硅太阳能PV/T空气集热器,该空气集热器能够解决传统太阳能PV/T热水器在高温波动情况下,晶硅电池热应力大的问题,同时避免了冬季管道发生霜冻的现象。文章通过实验对比,分析了非晶硅太阳能PV/T空气集热器、单独非晶硅光伏电池和传统太阳能空气集热器的能量效率和[火用]效率的差异。分析结果表明:非晶硅太阳能PV/T空气集热器的平均热效率为45.70%,比传统太阳能空气集热器的平均热效率降低了约25.88%;当空气质量流量增大至0.048 kg/s时,非晶硅太阳能PV/T空气集热器中的非晶硅光伏电池的平均电效率高于单独非晶硅光伏电池,它们的平均电效率分别为4.70%,4.54%;非晶硅太阳能PV/T空气集热器的总[火用]效率高于传统太阳能空气集热器的热[火用]效率和单独非晶硅光伏电池的电[火用]效率,非晶硅太阳能PV/T空气集热器总[火用]效率最大值为7.14%。文章的分析结果为非晶硅太阳能PV/T空气集热器的推广提供了参考。