太阳能热电联供组件光电热耦合与性能研究

针对由聚光器与光伏光热(Photovoltaic/Thermal,PV/T)器件构成的太阳能热电联供组件,建立太阳能流在组件中传递的光电热耦合理论模型,在稳态条件下,用理论模型计算组件电热输出性能并进行实验检测。结果表明:理论计算组件光电效率为13.1%,光热效率为53.0%;实验检测组件光电效率为13.0%,光热效率为52.8%,理论与实验结果吻合较好,说明理论模型计算准确。研究过程发现,环境温度对组件光热效率影响较小,原因在于聚光器替代大部分PV/T器件使得PV/T器件顶部热损失面积降低,进而降低了组件热损失。

平板型太阳能集热器的热损失分析

对平板型太阳能集热器的热损失进行理论分析,建立热损失的数学模型,由于平板型集热器的热损主要是顶部热损,所以本文对顶部热损进行详细的理论推导。通过迭代法对平板集热器顶部热损进行估算,并和Klein提出的热损系数经验公式进行验证,两种方法估算顶部热损的结果和变化规律一致,通过对比验证分析,得到了影响集热器效率的众多因素中的两因素——盖板层数和吸热板的热辐射性质对集热器顶部热损失的影响。

真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器性能的对比研究

提出一种真空玻璃盖板平板式光伏/热(PV/T)集热器,建立了真空玻璃和单层玻璃盖板PV/T集热器的传热模型,并分别搭建了两种PV/T热水系统的实验平台进行模型的实验验证。预测结果与实验测量结果的均方根偏差(RMSD)在0.71%~11.17%之间。利用数学模型模拟了真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器在合肥冬季的热、电性能,并比较了两者性能的差异。模拟结果表明真空玻璃盖板PV/T集热器的顶部热损失平均为22 W,而单层玻璃盖板PV/T集热器热损失平均为107 W。使用真空玻璃盖板能显著减少PV/T集热器的顶部热损失。真空玻璃盖板PV/T集热器相对单层玻璃盖板PV/T集热器的全天热效率提高了5.68%,二者分别为41.76%和36.08%,全天电效率分别为11.76%和12.79%,相差1.03%。