基于经济模型预测控制的光伏光热一体化热泵系统动态能效优化

光伏光热一体化热泵(photovoltaic/thermal integrated heat pump,PV/T-HP)技术是实现低碳建筑高效供热的重要途径之一。然而,PV/T-HP系统的能源输入及负荷需求通常处于动态变化中,导致系统偏离稳态设计工况,运行能效下降。为解决这一问题,该文采用经济模型预测控制(economic model predictive control,EMPC)算法实现PV/T-HP系统在动态运行环境中的能效优化。首先,建立PV/T-HP建筑热水供应系统的动态仿真非线性机理模型,并采用子空间辨识方法获得简化的局部线性化状态空间模型。然后,基于系统的状态空间模型设计EMPC控制架构,以动态平均能效比为目标函数,以供热品质及设备运行要求为约束条件,逐时求解最优输入变量,实现滚动优化。最后,设计仿真验证实验,分析系统热电能量输运特性,并与传统模型预测控制方法(model predictive control,MPC)进行对比。结果表明,所提出的EMPC算法可以根据源荷变化,实现PV/T-HP多变量控制系统的高效协调动作,在满足热水负荷及温度要求的条件下,显著提升系统的动态运行综合能效。

运行在高温条件下的光伏光热一体化(PVT)组件研究

研究光伏光热一体化(PVT)组件,采用优选多晶黑硅光伏电池片与喷涂太阳能选择性吸收涂层的铝基导热传热层高温层压成型,同时使用石墨烯导热填充材料等工艺,使组件的工作温度保持在50℃以上,最高可以达到60℃。黑硅电池可以全光谱工作,并且具有较低的温度衰减效果,因此可以在高温下长时间工作,从而提高PVT系统的电热转化率,生产的热水不需要二次加热,可以直接满足生活和空间供暖的需要,具有良好的市场发展前景。

采用铝方管结构的光伏光热一体化系统的研究

设计一种铝方管结构的光伏光热一体化系统,利用修正的Hottel-Whillier理论模型进行理论研究,同时进行实验测试。研究表明,光伏光热一体化系统的热效率可达50%,同时可获得39℃以上的热水。水流量的选择尤为重要,不仅要保证能量高效输出,且要满足能量品位的需求。采用铝方管PV/T系统可有效降低PV/T系统的重量和材料成本。

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。结果表明,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。

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。

太阳能光伏光热一体化组件的应用特性实验研究

介绍一种将单晶硅太阳电池与铜管水流通道通过特殊工艺粘结起来的光伏光热（PV/T）一体化系统。对该系统进行室外实际运行实验，测试并讨论该系统在晴朗或多云天气下以不同循环水流量、不同恒定水箱水温、不同初始水箱水温运行时的应用特性。结果表明：该PV/T系统的最佳水流量为1．1m^3／h；水箱内水温越高，系统发电效率越低；水箱初始水温越低，热效率和电效率越高。同时，通过对PV/T系统及固定支架式光伏发电（FPV）系统发电量的对比研究得出，PV／T系统比FPV系统日发电量仅少2％～5％。

太阳能光伏光热一体化技术的研究及应用

太阳能光伏光热一体化系统既可以产生电能又可以回收热能。介绍了传统太阳能光伏电池热利用(PV/T)系统及新型PV/T系统的基本形式,分析了不同PV/T系统的特征。指出了太阳能光伏光热建筑一体化技术不仅能获取电能和热能,还可以有效利用所获取的能量,具有良好的应用前景。

基于广西太阳日照特征的光伏光热一体化系统可行性分析

广西一些重要能源主要通过区外和国外来满足,综合能源消耗对外依存度在70%以上,区内利用的能源主要有水电、煤炭、原油、风能、核能,能源结构简单。随着环保压力的增加,能源问题成为困扰广西地区社会发展和环境问题的重要因素。文章结合广西太阳能日照特征,对广西地区开发利用光伏光热一体化系统的可行性进行分析,为广西开发利用太阳能资源提供一定参考。

一种太阳能光伏光热一体化系统的设计

文中介绍一种水自然冷却太阳能光伏光热一体化系统,包括PV/T光伏光热组件结构、物理系统的搭建、电气系统的搭建、监控系统的设计等,其中监控界面可以时时显示光伏组件背板的温度、水箱的温度、所产生的电能等参数;实验表明该系统不仅可提高2%以上发电量,而且还可以产生小于50℃低温水,具有系统简单、经济实用、光伏发热利用率高等优点。

太阳能光伏光热一体化系统性能影响因素

为分析太阳能光伏光热一体化(PV/T)系统热效率、电效率和火用效率等性能的影响因素,设计并构建了PV/T实验系统,基于全天太阳能辐照度、环境温度、入口水温度等参数和与光伏(PV)对比子系统性能的比较,分析了冷却流体、入口水流量、太阳能电池覆盖率对PV/T系统性能的影响。结果表明:PV/T系统集热器平均电效率较PV对比子系统集热器提高了0.91%;入口水流量较小时,PV/T系统集热器热效率和电效率均较低,但其能够获得较高的出口水温度和火用效率;PV/T系统集热器热效率与太阳能电池覆盖率呈现负相关关系,PV/T系统集热器电效率与太阳能电池覆盖率呈现正相关关系。

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%。

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。

空冷型光伏光热一体化系统的实验研究

对空冷型单晶硅光伏光热一体化系统进行了实验研究,充分肯定了光伏光热一体化系统对于提高电效率和利用热能的作用.通过对带有风机的空冷型强制对流单晶硅电池板与空冷型自然对流单晶硅电池板两者的电效率、净电效率和热效率的比较,探讨风机对于电池板散热的效果以及对其各项效率的影响.

U型管翅片式双介质光伏光热一体化装置设计

本光伏光热一体化系统(PVT)设计目的是提高太阳能综合利用效率,通过增大换热面积、流体强制流动、双重介质换热等方法,降低了光伏电池组件温度,提高发电效率并生产热水,可应用于新建住宅或者既有建筑的节能改造。

商场冷凝水耦合光伏/光热系统在不同气候区的适宜性研究

光伏光热技术是太阳能的主要利用方式之一,太阳能光伏光热一体化(solar photovoltaic-thermal,PV/T)系统可实现系统产电和热量的双重效益。基于不同气候区的气候特征,以商场冷凝水耦合光伏/光热系统为研究对象。在确定制冷季冷凝水量的基础上,计算分析系统一次能源节约率及环境效益,研究该系统在不同气候区的适宜性。结果表明:在寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区,PV/T系统比光伏(photovoltaic,PV)系统更加高效节能。在整个制冷季中,PV/T系统的发电量均高于PV系统,海口的发电效率提升了0.53%,拉萨的发电效率提升了0.11%;PV/T系统在海口地区一次能源节约率最高,达到59.62%;青岛CO_(2)减排量最高,总减排量达到5.5 t。

双流体型光伏光热屋顶组件的热、电性能实验研究

文中提出一种无盖板的双流体型光伏光热屋顶组件,通过将管板式水冷流道与折流板式空冷流道组合,降低组件水容量、提升空气出口温度,实现组件热水、热空气两种热能形式的供应。通过搭建具有稳定测试环境的性能测试试验台,研究组件工质进出口温差、光伏电池温度等随太阳辐照度、工质流量的变化情况,对组件全天热、电性能进行分析。结果表明,该组件光伏电池冷却效果明显,水冷、空冷模式下电效率最高可达16.8%、17.6%,拥有较高的全天综合性能,全天综合利用率最高为74%。

光伏-光热-风冷热泵式供能植物工厂空调系统设计

针对目前植物工厂供能方式单一、盈利性与可持续性差等问题,文章设计了太阳能光伏-光热-风冷热泵联合供能的植物工厂空调系统。该系统采用风冷热泵为植物工厂提供冷量,太阳能集热为植物工厂提供热量以及太阳能光伏供部分植物工厂的用电。通过确定植物工厂的冷热负荷,选型制热量和制冷量分别为8.5 kW和7.2 kW的风冷热泵,通过计算集热器的集热面积确定光伏光热一体化组件的数量,确定了光伏光热一体化组件的发电量及光伏能够提供的植物工厂电耗百分比,最后分析了配置光伏光热一体化组件的植物工厂投资经济性与碳减排潜力。

AHP在“光热+光伏”一体化项目站址选择中的应用

各种影响因素的复杂性和不确定性使得“光热+光伏”一体化项目站址选择越来越困难,采用传统的定性选址方法难以量化分析。总结站址的区位指向和“光热+光伏”一体化项目站址选择原则,重点叙述AHP原理、特点,并利用AHP对某“光热+光伏”一体化项目进行前期选址。借助Excel VBA编程,实现AHP的自动计算,得到该项目的站址排序和推荐站址。应用效果表明,采用AHP开展“光热+光伏”一体化项目站址选择行之有效,能够应用于实际工程项目中。

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。