基于相变微胶囊悬浮液的太阳能光伏热系统的研究进展

在太阳能光伏热系统中,光伏电池温度过高会导致太阳能发电效率下降。相变微胶囊悬浮液(MEPCMS)是一种潜热型功能性流体,将其作为冷却介质用于太阳能光伏热系统可以有效降低光伏电池温度,提高系统的能量利用率。针对相变微胶囊易泄露、导热性差等问题提出了改性方法,使其具有光热转换功能并提升了综合性能。基于性能评价指标分析了太阳能光伏热系统性能的影响因素。结果发现,流速、浓度和太阳辐照量是影响MEPCMS在太阳能光伏热系统中换热性能的关键因素。适当增加MEPCMS浓度和流速能提高工质的换热性能,在降低光伏板温度的同时增加太阳辐照量和系统热电产量,但需结合太阳辐照量大小合理匹配工质的浓度和流速。未来研究方向可集中在提升MEPCMS在太阳能光伏热系统中的换热性能、探究运行参数和太阳辐照量之间的匹配关系、优化集热器结构、利用其蓄热性解决太阳能间歇性等方面。

PV/T集热器冷却技术的研究进展

太阳能光伏光热一体化组件由光伏与光热两个部分组成,其中光伏面板能够提供各领域所需电能.由于光伏温度的升高会影响光伏组件的电效率及电池寿命,所以在光伏系统中加入光热部分,将多余的热量转移并加以利用,进而提高太阳能的综合利用效率.以液体和空气作为传热介质的太阳能光伏光热(PV/T)系统是通过对流的方式将光伏进行冷却,为了提高工作流体的均温性及系统在高电池温度峰值下的稳定性,可在水基PV/T中增加纳米颗粒.为了提高纳米流体的稳定性及热导率,可以使用混合纳米流体或者在单一纳米流体中加入相变材料(PCM).通过PCM进行冷却的PV/T系统是通过传导的方式将光伏进行冷却,可通过调整PCM的厚度实现控制温度的下降速率,或者在PCM内填充纳米颗粒增大组件的导热系数,以提高PV/T系统的热/电效率.通过总结目前相关的研究可知,PV/T集热器冷却技术还需深入研究的方面包括:混合纳米流体颗粒的浓度和工作温度对其热导率的影响、两相流传热理论及粒子间相互作用对纳米流体稳定性的影响、外界影响因素的波动对PV/T系统影响的动态理论研究、PCM自身特性对充放热速率和循环使用的影响、考虑经济性的热管数量对PV/T系统性能的影响以及适用于太阳能PV/T热泵系统的动态预测.