基于分光谱利用的新型塔式热-光伏复合发电系统的发电量预测

提出一种利用分光谱技术的塔式热-光伏复合发电系统,介绍系统的组成和结构。采用MUUEN算法设计镜场排列,在AM1.5D太阳光谱作为入射光时对提出的系统进行光学和热力学分析。采用拉萨典型气象年的太阳辐射数据,预测常规光伏发电、常规光热发电和本系统的全年发电量并进行对比。结果表明,在选定的气候条件下塔式分光谱热-光伏复合系统的综合发电量高于其他两种系统。

多种太阳能技术与建筑一体化的应用研究

介绍一个采用多种太阳能技术与建筑一体化的设计方案,包括太阳能光伏发电、热水、采暖、制冷等系统。针对各系统进行实验研究,根据所获得的数据,分析太阳能技术与建筑一体化的性能表现。

直膨式太阳能热泵制热性能的对比研究

直膨式太阳能热泵(direct expansion solar assisted heat pump,DX-SAHP)可直接吸收利用太阳能,进而提高热泵的蒸发温度和性能系数(COP),有利于改善热泵的热性能和结霜。本文在带有太阳模拟发射器的焓差实验室中建立直膨式太阳能热泵和常规直彭热泵的对比实验,对不同条件下的热泵系统参数进行测量并进行性能对比和分析。实验结果显示,直膨式太阳能热泵能够吸收太阳能,在辐照度分别为100和200 W/m^2的工况下,系统制热功率比无辐照时的制热功率分别提高9.8%和21.8%,COP分别提高11.7%和23.7%,且除霜启动延迟23 min;辐照度为200 W/m^2时,直膨式太阳能热泵在环境温度5℃下的制热功率比1℃下的制热功率提高16.92%;在室外温度为1℃,相对湿度为95%的工况下,提高太阳辐照度,可有效减小涂层蒸发器进出口温度的波动,提高蒸发器运行的稳定性。此外,直膨式太阳能热泵在运行过程中吸收的太阳辐射被用来蒸发液态制冷剂工质,导致压缩机进气量增加,系统的制热功率和COP提高。

我国城市住宅能源消费特征研究

通过对我国城市住宅能源消费情况的定量研究发现,自1995—2010年,我国城市住宅的能源消费量从1 936.72PJ上升至3 742.68PJ;能源结构也发生了较大变化:固体能源比重逐年降低,从45.6%下降到9.8%,电力和气体能源比重快速上升,其中电力由10.7%上升到28.7%,气体能源由3.9%上升到23.5%。构建城市住宅能源消费结构的数值分析模型,对我国城市住宅能源消费结构及能源消费效率进行了研究,在1995—2010年间,我国城市住宅能源消费结构发生了较大变化,1995年的能源消费结构中,厨房.热水占66%,采暖占26%,制冷占1%,照明占2%,家用电器占6%;2010年的能源消费结构中,厨房.热水占56%,采暖占25%,制冷占6%,照明占3%,家用电器占10%。1995—2010年,我国城市住宅有效能源消费量大幅增长,从878.64 PJ增至2 445.19 PJ,住宅能源利用效率提高明显,从45%上升至65%。

中国CO_2排放特征:基于因素分解模型的实证研究

近年来,中国CO2排放问题已经成为世界关注的热点问题。要有效地抑制CO2排放量的快速增长,研究中国CO2排放量的影响因素尤为重要。本文计算了中国1980-2010年产业部门和民生部门的CO2排放量,基于Kaya恒等式基本原理,采用完全因素分解法分析研究中国产业部门和民生部门的CO2排放特征,探讨影响中国产业部门和民生部门CO2排放的主要因素。结果表明:经济的规模效应是影响中国产业部门CO2排放量增长的最主要因素;降低第二产业的比重和能源消费强度,CO2的减排效果远远高于降低第一、三产业,结构因素的减排效果要高于效率因素;民生部门的CO2排放量正处在快速增长阶段,经济因素(富裕度)是民生部门CO2排放量增加的主要因素;要想控制中国CO2排放量的快速增长,转变经济增长方式是重要途径,结构调整将成为中国未来减排的关键。

间接膨胀式太阳能多功能热泵系统换热性能的实验研究

间接膨胀式太阳能多功能热泵系统(indirect expansion solar assisted multifunction domestic heat pump,IESA-MDHP)的运行性能受到多种因素影响,利用带有太阳模拟发射器的焓差实验室可定量检测热泵系统的运行性能,并对不同条件下的运行性能进行比较。该文在稳定的外界条件下,对IESA-MDHP系统在太阳能制热水模式和太阳能制热模式下运行的换热性能进行实验研究。结果表明,在太阳能制热水模式中,随着水箱初温升高,蒸发侧和冷凝侧换热功率均会提高,在制热水的同时,向系统输入太阳辐照,与无辐照时相比,辐照强度从0 W/m^2上升到500 W/m^2时,系统在蒸发侧和冷凝侧的平均换热功率可分别提高30.11%和37.46%,平均COP可提高32.27%;在太阳能制热模式中,水箱作为系统的蒸发热源,水箱初始温度越高,蒸发侧换热功率越大,对应的冷凝侧换热功率随之增大。

光谱分频水基ZnO纳米流体制备及其热电性能调控

制备低成本水基ZnO纳米流体作为分频介质以降低分频式光伏光热(SBS-PV/T)集热器的推广应用成本;优化了其高稳定性制备工艺,实验测试了质量分数、粒径及光程对其光谱透过率的影响,并模拟分析了上述变量对集热器热电性能的调控特性,评估了不同变量对不同评价指标的敏感性。结果表明,六偏磷酸钠作为分散剂,分散比为1∶5,超声处理1.5 h可最大程度增强水基ZnO纳米流体的稳定性;集热器热效率、热电比、综合效率及优值因子均随ZnO纳米颗粒粒径、质量分数及光程的增大而增大,电效率则相反。SBS-PV/T集热器的热电比最易受纳米流体参数变化的影响,平均敏感性系数为0.45;集热器综合性能对纳米流体光程变化最敏感,其对热电效率、热电比及优值因子的敏感性系数分别为0.53、-0.27、0.76及0.09。

基于PV/T的质子交换膜电解制氢系统动态性能研究

将太阳能光伏光热综合利用技术(PV/T)与质子交换膜电解水制氢技术(PEMWE)结合,提出基于PV/T的质子交换膜电解制氢系统(PV/T-PEMWE)。系统由PV/T模块与PEM电解槽通过耦合而集成,建立数学模型分析其在白天的动态光电光热性能及制氢性能,并在相同条件下将其性能与光伏电解制氢系统(PV-PEMWE)进行对比。结果表明:PV/T系统全天总发电量为0.5 kWh,电效率维持在13%~15%之间,总发热量为9.4 MJ,热效率维持在30%~40%之间;PV/T-PEMWE系统制氢效率高于PV-PEMWE系统,PV/T-PEMWE系统全天的制氢量为153 L,平均制氢速率约为19 L/h。

变转速便携式光伏直驱冰箱的实验研究

对一种变转速的便携式光伏直驱冰箱进行实验研究。实验中分别研究内置风扇、环温、转速控制策略对冰箱性能的影响。增设内置风扇对负载的降温速率影响明显,水温降至5℃的运行时间减少39.3%;环境温度从20℃升至30℃,最终制冰量下降23.9%,净制冷量下降10.5%;改变转速控制策略,变转速相比定转速最终全天平均光伏利用效率提高48.1%,制冰量提升99.6%,净制冷量增幅为22.8%。实验结果表明,内置风扇能显著提升冰箱内部的降温速率并减少运行时间;环温升高对便携式冰箱制冷效果影响明显,制冷量随环温升高而下降;光伏直驱冰箱采用变转速控制策略后,能大幅提高光伏利用效率,增加制冷量,提升系统的性能表现。

变转速光伏直驱制冷系统的理论与实验研究

设计一套压缩机转速可改变的光伏直驱制冷系统。在该系统中,光伏组件将产生的直流电不经过逆变器,直接输入到直流压缩机,且系统组成中不包含蓄电池等储能装置,压缩机转速随着辐照强度变化而变化。建立该系统的动态理论模型,并通过实验验证该模型的正确性。基于验证后的理论模型,分别研究压缩机转速控制策略及压缩机转速控制模块的信号放大系数对系统性能的影响。相比于压缩机定转速模式,在压缩机转速改变模式下,制冷系统的制冷量提升了32.57%,平均光伏利用效率提升了51.75%。当信号放大系数增大为原放大系数的1.2倍和1.4倍时,系统性能显著提高,因此可通过适当调整转速控制模块的信号放大系数来改变制冷系统性能,达到优化的目的。

光伏/光热与光伏发电系统的性能及节能对比分析

光伏/光热(PV/T)系统可同时产出电能和热能,具有较高的综合效率,但其生产成本和生产能耗均高于常规的光伏发电(PV)系统。以我国典型气候区的5个代表性城市的典型年气象数据为基础,基于分布参数法建立了PV系统和PV/T系统的控制方程,模拟得到二者在5个不同城市的光电收益和光电光热综合收益。基于能量偿还时间和碳减排量,对比分析了两套系统在不同地区的节能特性。结果表明,PV/T系统的年发电量低于常规的PV系统;PV/T系统的综合效率远高于常规PV系统,其年均值在58.89%~69.91%。PV/T系统具有较短的能量偿还时间和更高的碳减排量;与常规PV系统相比,其能量偿还时间少0~0.8 a,碳减排量高3~5倍。