V型槽式低倍聚光PV/T组件性能研究

本文设计搭建了一种V型槽式低倍聚光PVT组件,将V型槽式聚光器与无空腔型PV/T组件结合起来。通过Trace Pro软件模拟发现,V型槽式低倍聚光PV/T系统单日制热量的增加百分比随安装角度的增大呈先增大后减小的趋势,当安装角度为23°时,增强作用最明显,聚光后光热转化功率能提高8.57％。实验结果表明,安装角度23°时总发电量比原来提高了19%;通过动态调整反光铝板安装角度,发现在太阳光照强度最强时V型槽安装角度在20°-30°之间移动时整体的聚光效率最高。V型槽式低倍聚光PVT组件的光伏光热效率均高于原有的无空腔PV/T组件和有空腔PV/T组件,具有较大的应用价值。     

双V型槽式低倍聚光光伏系统实验研究

为了减少单位产能所需的电池面积和降低光伏系统发电成本,采用低倍聚光器将太阳光汇聚在光伏电池上,对太阳电池进行低倍聚光.设计双V型槽式低倍聚光光伏系统,利用太阳跟踪系统和数据采集系统研究了在不同聚光条件下,常规单晶硅太阳电池组件的短路电流、开路电压、最大功率等电池特性参数,利用在电池组件下加装散热器来解决聚光后组件温度升高的问题.实验结果表明,采用双V型低倍聚光后,电池功率提高了27%,短路电流提高了25%,开路电压和填充因子变化不大,电池表面温度升高到44.8℃.利用双V型槽式低倍聚光光伏系统,增大了电池组件发电功率,为使用简单可靠的聚光器降低光伏系统发电成本提供了有效方法.     

聚光型混合光伏光热系统热电性能分析

混合光伏光热(PV/T)系统将光伏组件与太阳能集热器组合在一起,能够同时提供电能和热能,具有较高的太阳能综合利用效率.建立了具有平板式蛇形冷却通道的聚光型混合光伏光热系统的三维稳态模型,对其中的光电光热转换以及流体流动和传热过程进行了数值模拟,得到了聚光比、冷却流体质量流率、环境风速,以及是否加装玻璃盖板等对系统性能影响的规律.     

基于RBF神经网络的PV/T组件短期温度预测

针对光伏光热综合利用(PV/T)系统热电协调控制中组件温度控制非线性大惯性系统的温度控制问题,文中提出对PV/T组件进行短期温度预测,以使PV/T系统控制器根据短期预测情况提前动作,从而优化PV/T系统控制效果。文中分析了A类天气类型(晴天、晴间多云、多云间晴)下组件温度的变化情况,并结合RBF神经网络对组件温度数据建立预测模型。仿真实例分析结果表明,该预测方法在A类天气类型下预测精度较高,最大相对误差为13.22%,最大平均相对误差为3.6%。研究结果可为后续PV/T系统研究提供技术支撑。     

光伏及光热一体化的工艺性能分析

制作了一套集光伏组件与平板集热器为一体的PV/T复合系统,并在昆明地区进行了试验,就光伏组件和平板集热器结合的参数、有无遮阴及如何提高热性能进行了探讨,为今后PV/T复合系统的设计、生产和安装提供参考。     

商场冷凝水耦合光伏/光热系统的应用分析

太阳能光伏光热(solar photovoltaic-thermal, PV/T)技术将光伏和光热结合,可实现产电效率的提高和低品位热源的综合利用。基于商场空调冷凝水的实时回收量,本文研究建立了冷凝水水冷式PV/T系统,研究了该系统的性能和环境效益。在确定商场的空调冷凝水的逐时水量的基础上,将冷凝水水冷式PV/T系统与单一光伏(photovoltaic, PV)系统的性能进行对比分析。结果表明,冷凝水水冷式PV/T系统通过收集制冷季商场内空调产生的大量冷凝水作为冷却介质,降低了光伏电池板的温度,典型日的光伏效率提升了17.78%,在整个制冷季,冷凝水水冷式PV/T系统较单一的PV系统净发电量增加了365.55 kW·h,具有6 938.27 kW·h的节能效益,可减排6.439 t二氧化碳。     

利用PVT组件降低热斑效应危害的研究

该研究简要介绍了热斑效应产生的原理及危害和PV/T组件的结构及原理。研究了PV/T组件对于降低热斑效应的实际效果。设计了一套背面回路矩形流道的扁盒式不锈钢水冷PV/T组件,利用自来水循环流动于PV/T组件,以达到对光伏组件降温散热的目的,从而保护光伏组件,减少热斑效应带来的不良影响,增加组件的实际使用寿命,同时组件的温度降低可提高其发电效率。与传统光伏组件进行对比实验,结果表明,PV/T组件对于降低热斑效应危害具有良好的效果,值得推广。     

一种聚光光伏/光热混合发电系统的能量分析(英文)

为了提高聚光光伏系统的能量利用效率,本文提出了一种新型的聚光光伏/光热混合发电系统.该系统主要由带有蒸发冷却装置的聚光光伏模块、光热接收器和有机朗肯循环组成.液体有机工质在冷却聚光光伏模块时吸热蒸发,而后流经外围低聚光光热接收器时加热成为过热蒸汽,最终经由有机朗肯循环发电.针对该混合发电系统,本文提出了稳态模型,并进行了系统能量分析.结果表明利用聚光光伏模块外围的低聚光能量可以有效产生较高温度的过热蒸汽.当聚光比为500倍时,该系统可以将整体光电转换效率从传统的聚光光伏电池的28.4%显著提高到44%.因此,该混合发电系统为太阳能的更高效率发电提供了新的发展方向.     

太阳能光伏/光热复合集热器能量转换性能的数值模拟

建立太阳能光伏/光热(PV/T)复合集热器的光电与光热耦合能量转换的数值模型,利用TRNSYS软件模拟PV/T集热器的光电、光热转换性能,分析结构参数和运行参数对PV/T集热器的能量转换性能的影响.计算结果表明:减小集热板排管的管间距与管径的比值有利于提高光热与光电转换性能;冷却流体的入口温度对PV/T集热器的性能影响显著,较低的入口流体温度有利于保持更高的光热和光电转换效率.增加冷却流体的入口质量通量可提高光热和光电效率;当入口质量通量增加至6.9 g/(s·m2)时,PV/T集热器的热、电效率分别为66.2％和10.8％,进一步增加入口质量通量对提高光热、光电效率的作用不大.     

基于主成分分析的短期PV/T组件温度预测

为进一步提高光伏/光热(photovoltaic/thermal,PV/T)综合利用系统中PV/T组件温度预测精度,该文采用主成分分析法对原始输入样本数据进行预处理,提取主成分,并利用遗传算法优化BP神经网络结构,对组件温度数据建立预测模型。仿真结果表明,相对于未经主成分提取的神经网络,该方法使得网络模型在晴天和多云天气条件下的预测精度分别提高了7.68%和4.97%,使得网络模型预测精度更高,泛化性能更强。     

低倍V型光伏聚光器光学性能模拟分析

理论计算确定V型聚光器的几何聚光比、能量聚光比、能量聚光比和反射镜反射率之间的关系、反射镜宽度与光伏电池宽度之间的比例以及反射镜的倾角。根据理论计算确定2倍V型光伏聚光器的镜面倾角和宽度然后在TracePro6.0软件建立模型,模拟入射光线与竖直方向夹角λ为0°、30°、45°和60°时电池板表面的能量分布,结果显示λ为0°时电池表面能量分布最均匀,而聚光器的光学效率则随λ增大而减小。     

新型光伏楔形聚光器的聚光性能

利用几何光学和菲涅耳公式(Fresnel formula),在楔形聚光器的横截面上推导出楔形聚光器的几何聚光比、光线接收范围、透明材料的折射率、楔形顶角四者之间的关系。在此基础上,通过优化设计聚光器的反射面,提出了一种新型楔形聚光器。这种聚光器的反射面是由一部分平面、一部分抛物面组成,使折射到抛物面上的光线直接被反射到出射面上,从而提高楔形聚光器的聚光比。理论计算结果表明,当楔形顶角相同,透明介质相同且折射率为1.5时,在透射率大于90%的条件下,新型楔形聚光器的聚光比可比普通楔形聚光器提高约28%,但聚光均匀性有所下降。实验测试结果也验证了理论计算结果的准确性。总体而言,对于低倍光伏聚光系统,聚光均匀性要求不高,新型楔形聚光光伏组件具有较好的聚光性能及能量输出性能,具有应用价值。     

新型光伏楔形聚光器性能的研究

本文利用几何光学和菲涅耳公式(Fresnel formula）,在楔形聚光器的横截面上推导出楔形聚光器的几何聚光比、光线接收范围、透明材料的折射率、楔形顶角四者之间的关系。在此基础上,通过优化设计聚光器的反射面,提出了一种新型楔形聚光器,这种聚光器的反射面是由一部分平面一部分抛物面组成,使折射到抛物面上的光线直接被反射到出射面上,从而提高楔形聚光器的聚光比。 理论计算结果表明,当楔形顶角相同,透明介质相同且折射率为1。5时,在透射率大于90%的条件下,新型楔形聚光器的聚光比可比普通楔形聚光器提高约28%,但聚光均匀性有所下降。实验测试结果也验证了理论计算结果的准确性。总体而言,对于低倍光伏聚光系统,聚光均匀性要求不高,新型楔形聚光光伏组件具有较好的聚光性能及能量输出性能,具有应用价值。     

入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明：当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。     

相变控温光伏电池组件

分别以低温石蜡和聚乙二醇作为相变控温材料与光伏电池结合制备相变控温光伏组件(PV/PCM).实验研究了两种相变材料、聚乙二醇用量以及相变导热结构对组件的控温效果;实验室与现场测试了PV/PCM组件的温度-光辐射-功率曲线.研究表明,聚乙二醇作为相变控温材料效果更佳;增加相变材料用量,控温时间延长,但两者间并非线性关系;采用钢丝束能有效加强传热效果.聚乙二醇PV/PCM组件的最大冷却度达30℃,冷却时间可达6h,组件的开路电压提高6%,功率提高10%.     

太阳能辅助地源热泵联合供暖系统模拟研究

为了改善寒冷季节建筑物供暖能耗偏高的问题,利用太阳能光伏光热系统辅助地源热泵（PV/T-GSHP）进行联合供暖。以北京市某民用节能建筑为研究对象,利用瞬时系统模拟程序TRNSYS对PV/T-GSHP系统在供暖季（2018?11—2019?03）的应用进行了模拟分析。针对当地气象参数和系统设备性能指标,建立了4种不同的温度调控策略,并与传统的地源热泵系统（GSHP）模拟结果进行对比。研究结果表明：PV/T系统的光电、光热转换效率分别达到了15.0%和46.6%;与GSHP系统相比,PV/T-GSHP系统的性能系数和整体性能系数平均提升了6.9%和10.3%;通过10 a的长期运行模拟,PV/T-GSHP系统的土壤温度降幅仅为8.0%。     

V形节流槽滑阀结构仿真分析

通过SolidWorks软件对V形节流槽液压滑阀结构进行三维建模,采用Fluent仿真软件探究节流槽的深度和夹角以及V形槽与阀体对称面的偏转角对作用在阀芯上的稳态液动力以及阀口流量特性的影响。结果表明:V形槽的深度越小,阀芯受到的稳态液动力越小但波动越大,适当增加V形槽深度有利于减小阀芯的震动,V形槽加工刀具的旋转半径为6.5 mm时液动力特性最好;V形槽的夹角大小在一定程度上影响了阀口开启前期的流动特性,当V形槽夹角为70°时稳态液动力变化最平缓;阀芯偏转对稳态液动力影响较小,偏转角度在45°附近时阀芯受到的稳态液动力有所减小。     

V型槽聚光下PV系统的性能研究

设计制作了V型槽聚光PV系统,基于此系统对多晶硅电池阵列和空间太阳电池阵列进行实验研究。结果表明,V型槽聚光下多晶硅电池阵列的最大输出功率为6.198W,是非聚光下的1.21倍。空间太阳电池阵列的最大输出功率由未聚光时的7.834W增至聚光后的14.223W,提高了近一倍。采用通水冷却方法,研究了V型槽聚光下电池工作温度对电池阵列开路电压、短路电流、输出功率和填充因子的影响。聚光水冷后多晶硅电池阵列最大输出功率增加到8.28W,比普通光照下提高了62.67%.     

基于不同面积比例的屋顶光伏光热系统设计

为降低高校建筑的能耗,设计了一种空气源热泵辅助式屋顶太阳能光伏光热系统。光伏组件和集热器的安装面积不仅会对电力侧产生影响,还会影响热力侧。首先建立系统的基本架构,然后以日运行费用为优化目标,使用改进的鲸鱼算法对系统进行优化,最后以乌鲁木齐某高校一宿舍楼为例,对光伏光热系统的环境及经济效益进行分析。算例结果表明,宿舍楼屋顶在安装满足最优比例的光伏光热系统的情况下,系统在环境保护和投资回收期方面都具有显著效益,切实达到了节约能源、减少二氧化碳排放和保护环境的目的。     

太阳能PV/T空气集热器干燥性能实验研究

采用太阳能光伏光热(Photovoltaic/thermal,PV/T)空气集热器收集太阳辐射并转化为热能和电能,为干燥系统提供能量.以玫瑰花为干燥物料,通过实验探究了太阳能PV/T空气集热器的热、电特性以及玫瑰花的干燥特性.实验结果表明晴天工况下该集热器的热、电效率和综合效率分别为32.06%、7.66%和45.93%,其所产电能能够满足5个6 W的直流风机运行15.74 h,且干燥4.04 kg的玫瑰花所需的能量能够完全由太阳能提供.