内聚光型太阳能光电-光热复合管的光学设计

根据非跟踪内聚光型太阳能光电-光热复合管的结构形式及其受光体的特殊需求,采用Winston的CPC设计原理,对圆管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器进行光学设计,得到了较为理想的聚光器设计曲线,并对结果进行数值仿真,给出各入射角的光线分布图和光强分布图。

复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能研究

鉴于非跟踪复合抛物面聚光器光线接收率受入射偏角影响较大,设计一种复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置,通过在复合抛物面聚光器入光口增设板背相对的双面光伏组件,将逸出光线再次接收以实现电能输出,利用光学仿真软件对该装置光学性能进行理论分析,对比研究光线入射偏角对装置光线接收率的影响机理,基于光学计算结果,搭建复合抛物面聚光光热光电耦合供能装置性能测试实验台,在晴好天气下,探究接收体形状对装置空气介质温升、光热转化效率、腔内温度等的影响,分析光伏组件随运行工况的变化规律。结果表明,相比于传统复合抛物面聚光器,入射偏角α对该装置光线接收率影响较小,α=12°时装置光线接收率为97.5%,比同尺寸参数复合抛物面聚光器光线接收率增加了47.73%,空气流速为2.87 m/s时,内嵌米字型接收体装置的最大进出口温差为14.6℃,比内嵌网状接收体时高4℃,光线正入射时,两者的平均光热转化效率分别为77.27%与61.28%;2号光伏组件的最大发电功率为0.77 W,比1号光伏组件增加45.28%,该技术对于提高非跟踪复合抛物面聚光装置综合性能具有参考价值。

聚光型太阳能光电光热一体化装置研制

综合采用太阳跟踪聚光技术和热工原理,设计加工了一种聚光型光电光热一体化装置,并对其进行了实验研究。结果表明,采用层压技术将电池片与热交换器组合在一起,不仅可有效降低电池片的工作温度、确保其光电转换效率、延长其使用寿命,而且可获得一定温度的热水。通过集热板的二次加热,可获得更高温度的热水,从而实现高效、低成本太阳能光电-光热的综合利用。同时,研究还表明,气候条件或空气质量对实际聚光比影响较明显,但对该装置的光电转换效率以及所获得的热水温度无显著影响。

槽式聚焦光电/光热综合利用系统的性能研究

提出了一种典型的线聚焦太阳能光电/光热综合利用系统——槽式聚焦光电/光热综合利用系统,并建立了相应的系统模型。采用数值模拟的方法,分别在合肥地区春、夏季节的气候条件下,对不同的跟踪方式(东西向转动跟踪、南北向转动跟踪)、聚光比、冷却水流量以及辐照强度等相关参数对系统性能的影响进行了研究。

一种非跟踪型太阳能复合聚光器的设计与实验研究

设计一种非跟踪型光电光热复合管以同时得到电能和热能,利用Matlab对聚光器曲线的形状进行优化并对结果进行数值仿真,对不同吸收体形状之间进行数据比较,得到最佳吸收体形状。给出不同入射角的光路图和下表面聚光比分布图,证明下表面得光也较均匀,可避免因高温热应力对太阳电池产生的损坏。最后实验测试下表面平均聚光比,与仿真的结果较为吻合。最后得出下表面三角形腰长为14.5 mm时最为合适并给出设计图。

复合抛物面聚光器(CPC)在光伏/热太阳能系统中的应用及实验

为研究复合抛物面聚光器（compound parabolic concentrator，CPC）在光伏，热（PV／T）太阳能系统中的应用特性，分析CPC-PV／T集热器内部的热传输机理，建立CPC-PV/T太阳能系统的光热、光电能量转换理论。并对系统的光热、光电转换特性进行研究，结果表明，CPC型聚光器在PV/T系统中的应用，一定程度上会导致系统光热转换性能的降低，但能有效提高系统光电转换效率。另外，设计无聚光PV/T太阳能系统样机和CPC型聚光PV／T太阳能系统样机，并对2种样机的光热、光电特性进行测试及对比分析。其中，CPC-PV/T样机的热效率为39．6％、输出电效率5．4％，无聚光PV/T样机热效率为44％、输出电效率仅为4．1％，实验结果与理论分析结果一致。

光伏光热一体机的双光电跟踪太阳控制器研制

针对聚光型光伏光热一体机的太阳跟踪精度和跟踪范围相互制约问题,设计了粗跟踪和精跟踪双光电传感器,由粗跟踪光电传感器大范围捕捉太阳位置,精跟踪光电传感器精确地把聚光光斑锁定在整块光伏电池板上;分析聚光光斑跟踪精度,计算驱动推杆运行频率;采用单片机控制电路,优化跟踪控制策略,使得双光电传感器协调稳定工作。试验研究表明该双光电跟踪太阳控制器用于光伏光热一体机,可实现0°~180°捕捉太阳,且跟踪误差小于0.5°;光伏光热一体机可获得电能和热能的双重效益。

光面晶体硅-陷光膜复合电池光电特性研究

晶体硅表面制绒虽然会降低太阳光的反射损失,但也会造成其表面损伤,从而制约晶体硅电池转换效率的提高。对这一问题设计光面晶体硅-陷光膜复合电池结构,经理论分析和实验表明:陷光膜可有效减少光的反射损失,光面晶体硅的光生伏特效应比绒面强,复合电池转换效率比绒面晶体硅电池提高2.2%。

太阳能-空气光伏/光热一体化热泵热水系统实验特性

本文研究了一种新型光伏/光热一体化(PV/T)复合热源热泵热水系统,将多孔扁盒式PV/T集热板与空气源热泵相结合,根据不同控制方式组合成双热源并联、单太阳能和单空气能三种不同运行模式。在室外环境温度28.5℃下,将200 L 30℃热水加热到55℃,研究了加热时间、热水温度、COP等性能的变化规律,结果表明双热源并联运行模式下分别比单太阳能模式和单空气能模式的加热时间缩短了42%和54%,COP分别提高了32.78%和47.64%;同时实验研究了在夏季工况下将200 L水从9∶00循环加热到17∶00过程中系统热性能,探讨了太阳辐射强度、PV/T集热板温度对光电/光热效率的影响,通过实验对比可以得出在热电模式下系统的光电效率η_(pv)比单一光电模式平均高25.8%.

聚光型太阳能分频利用系统的光学性能分析

提出一种基于折平板聚光器的光电光热分频利用系统,利用蒙特卡洛法对比分析3种不同结构分频利用系统的光学性能,重点研究集热石英管的几何参数、表面反射率及真空层对透光效率、光斑均匀性的影响。结果表明:先分频后聚光系统与先聚光后分频系统相比,前者具有更高的光斑均匀度与透光效率,但无法获得高品位热能;先聚光后分频系统中集热管形状分别为矩形与半圆形,矩形集热管系统的透光效率较半圆形集热管系统高,而光斑均匀度较半圆形集热管系统低;在石英管内外壁面间布置真空层,透光效率显著降低,能量损失主要由表面反射所引起。

低倍聚光型太阳能光电／光热一体化热泵系统

1项目背景 太阳能光伏发电成为近年来发展速度最快的可再生能源利用技术，但其规模化应用的主要障碍是光伏电池的转化效率较低和发电成本偏高。众多研究表明，工作温度每降低1℃，光伏硅电池的光电转换效率平均可提高0．5％左右。因此，将太阳能电池组件与太阳能集热器结合为一体，使用循环流体直接将光伏电池组件上产生的热量移走并有效利用，

光伏电池温度对太阳能CPVT系统性能的影响

基于碟式聚光型光热光电综合利用技术(CPVT)系统的数学模型,推导系统集热效率与总能量效率关于电池温度的偏导数,从理论上分析电池温度对系统性能的影响规律.基于集热效率关于电池温度的偏导数,提出电池临界温度T crit的概念,其与对流传热系数、PV板发射率和聚光比相关.当电池温度T PV>T crit时,系统集热效率随电池温度升高而减小,T PV<T crit时,系统集热效率随电池温度升高而增大.通过模拟考察了不同风速、PV板发射率和聚光器面积情况下,系统性能随导热流体入口温度的变化趋势,验证了理论分析的结论.