太阳能热光伏系统实验研究

对太阳能热光伏系统(STPV)进行了全面的实验研究,对系统组成装置即聚光器、辐射器、滤波器、电池、散热器等进行了合理的选型及加工;设计了系统中热光伏转换器的整体结构,并进行实验搭建,结合自动跟踪装置,对整个STPV系统进行了现场测试,分析了太阳能量密度对辐射器温度的影响,对不同辐射器入口条件下的温度分布进行了比较,并测量了不同辐射器温度下的电池输出特性;研究了散热器流速对电池温度及其输出功率的影响;讨论了实验测量值与理论解存在差异的原因。

全碳太阳能热光伏系统

太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料。本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结构多壁碳纳米管薄膜作为发射器。堆木头结构使发射器在两种偏振条件下都具有与光伏电池能带间隙匹配的波长选择发射率。本文结合能量平衡模型和等效电路模型建立了可靠的CSTPV系统理论模型,并对CSTPV系统进行表征。当发射器吸收器面积比为3,太阳能聚光倍数为3000时,系统效率达到最大值16.2%,比相同条件下钨发射器太阳能热光伏系统最大效率(12.4%)提高了30.6%。

太阳能热光伏系统性能分析研究

建立了太阳能热光伏系统(STPV)能量吸收及热辐射发电过程的数理模型,数值模拟了不同聚光器聚光比时辐射器的温度分布,研究了聚光比及辐射器温度对电池伏安输出特性及系统效率的影响.随着聚光比的增大,辐射器表面温度显著增高,电池的输出功率及系统效率也成直线增长;分析了影响系统效率的关键参数如滤波器、电池温度和辐射器上下端部材料表面反射率对系统性能与输出电功率的影响.计算结果证明了STPV系统的可行性,形成了高效STPV系统的优化设计方法.

光伏-直膨太阳能热泵系统在变水温工况下的实验研究

提出了一种新型光伏-直膨太阳能热泵(PV-DXSAHP)的系统原理,建立了PV-DXSAHP系统试验台。对PV- DXSAHP系统在水温从15℃升高到55℃工况下的动态性能进行了测试和分析,结果显示,在水温升高到55℃时,PV-DXSAHP系统COP为4.1,测试过程的平均光电效率为13.2%。研究表明PV-DXSAHP系统具有优越的热泵性能和光电转换效率。

光伏电池覆盖率和玻璃盖板对光伏太阳能热泵系统综合性能的影响

光伏太阳能热泵(PV-SAHP)系统具备光电、光热综合利用能力.在该系统中,光伏电池覆盖率的改变,会对系统的光电性能和光热性能产生完全相反的影响:覆盖率减小,系统得热增加,光电输出功率则减小;另一方面,在蒸发器表面加置玻璃盖板,同样会对系统的光电、光热性能产生类似的影响.为此,基于系统的动态分布参数模型,参考热力学第二定律,以系统的炬用效率为判据,研究光伏电池覆盖率和蒸发器玻璃盖板对系统综合性能的影响.结果显示,覆盖率的增大能够明显提高系统的综合性能;而加置玻璃盖板则会导致系统综合性能的下降.

平板型光伏-太阳能热泵热水系统性能模拟分析

为了研究光伏-太阳能热泵热水系统的相关性能,针对该系统的结构特点,运用集总参数法分别建立了光伏/蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀的稳态数学模型。通过所建的模型分析了光伏-太阳能热泵热水系统在不同的环境温度、太阳辐射强度、风速以及压缩机转速下的光电、光热输出特性的变化规律;并以南京地区为例,将光伏-太阳能热泵热水系统与传统直膨式太阳能热泵热水系统、无冷却的太阳能光伏系统对比。结果显示,光伏-太阳能热泵系统较太阳能光伏系统的全年发电量提高了31.5%;光伏-太阳能热泵系统的全年平均热电综合性能系数可达到8.83,远高于传统太阳能热泵系统的性能系数。

光伏/热(PV/T)太阳能系统的研究现状及解决方案

本文介绍了PV/T太阳能系统的研究现状,分析了导致PV/T太阳能系统实用性差的原因。根据PV/T太阳能系统的结构特点及其相关理论,提出聚光技术与PV/T太阳能系统集成、PV/T集热器结构优化、PV/T太阳能系统转换效率与工作温度之间的平衡及完善PV/T太阳能特性评价体系的解决方案。实验证明方案有利于提高PV/T太阳能系统的实用性。

光伏太阳能热电联产建筑一体化项目设计

太阳能光伏发电技术作为当今世界最有发展前景的新能源、清洁能源技术,是可再生能源综合利用的重要内容,光伏太阳能热电联产作为其在新农村建设发展的最佳形式,解决北方偏远地区的供电和农村取暖,应得到大力推广和应用。着重介绍光伏太阳能热电联产与建筑一体化设计的方法。

Er_2O_3薄膜型热辐射体的制备与性能研究

调制辐射体的可见和近红外区域的辐射光谱与光伏电池吸收光谱的匹配是开发高性能热光伏电池技术的关键.采用电子束蒸发在单晶硅衬底上制备金属Er薄膜并进行后氧化处理制备Er_2O_3薄膜型辐射体.X射线衍射结果表明薄膜结晶良好,且Si基底对Er_2O_3薄膜的晶体结构没有显著影响.X射线光电子能谱拟合结果表明薄膜中Er元素和O元素符合Er_2O_3的化学计量比.高温近红外光谱测试结果表明,样品在1550 nm左右出现了明显的Er^(3+)离子的特征辐射峰,这与GaSb光电池的吸收光谱相匹配.

PV-SAHP/HP复合系统不同运行模式下系统性能的实验研究

为拓展太阳能的利用方式,减少能源消耗,将光伏-太阳能热泵与热管进行有机结合,提出了光伏-太阳能热泵/热管复合系统的思想;设计并搭建了光伏-太阳能热泵/热管复合系统实验测试平台,对热管单独运行和热泵单独运行模式下系统的性能进行了实验研究.结果表明,在热管单独运行模式下,系统的日平均光热效率低于普通的PV/T系统;而热泵单独运行模式下,系统具有较高的日平均光热效率及热泵的性能系数.

STPV系统中辐射吸收器热分析及优化

对太阳能热光伏系统中的能量吸收装置进行了数值模拟,研究了太阳光不平行度对其聚光性能的影响,对不同入口条件下辐射器空腔内的流场分布及壁面温度进行了对比,发现在开口系统中,空气自然对流对辐射器壁温有很大影响,从开口处泄漏的空气会带走壁面及辐射器空腔中的热量,使得壁面温度降低,从而减小了电池的输出功率.最后提出在辐射器开口处布置一种优化设计的选择性薄膜,可减少辐射损失,有效提高辐射器温度及系统输出电功率.