V型槽聚光下PV系统的性能研究

设计制作了V型槽聚光PV系统,基于此系统对多晶硅电池阵列和空间太阳电池阵列进行实验研究。结果表明,V型槽聚光下多晶硅电池阵列的最大输出功率为6.198W,是非聚光下的1.21倍。空间太阳电池阵列的最大输出功率由未聚光时的7.834W增至聚光后的14.223W,提高了近一倍。采用通水冷却方法,研究了V型槽聚光下电池工作温度对电池阵列开路电压、短路电流、输出功率和填充因子的影响。聚光水冷后多晶硅电池阵列最大输出功率增加到8.28W,比普通光照下提高了62.67%.

并网型家用PV系统抗雪灾能力的调查

研究对象是一个3kW并网型家用太阳能光伏发电系统,该系统至今已安全无故障运行近1400天,累计发电118×102kW·h,其间,经历了2008年初的特大雪灾。研究者跟踪和监测了雪灾对光伏发电系统的影响,研究结果认为光伏发电系统具有较强的抗雪灾能力。研究结果可供多雪地区推广光伏发电技术参考。

户用PV系统设计

由于能源短缺和环境污染的问题日益严重,改善能源结构,保护环境,已成为我国在新世纪经济发展高速期所面临的重要课题。尤其是在居住建筑中,采用清洁、储量巨大、无地域限制和能源质量高等诸多优点的太阳能,成为近些年国内研究的热点,引起了各界的关注和重视,科研院所、相关企业等部门都在积极的探索和实践。本文介绍一种户用太阳能光伏发电系统(又称PV系统)的计算流程,仅供参考。

并网型家用PV系统抗雪灾能力的调查

研究对象是一个3kW并网型家用太阳能光伏发电系统,该系统至今已安全无故障运行近1400天,累计发电118×102kW·h,其间,经历了2008年初的特大雪灾。研究者跟踪和监测了雪灾对光伏发电系统的影响,研究结果认为光伏发电系统具有较强的抗雪灾能力。研究结果可供多雪地区推广光伏发电技术参考。

PV系统中并联PFC Boost变换器的建模及稳定性设计

研究了太阳能PV系统下的并联结构PFC Boost变换器,与单模块PFC Boost变换器比较,并联多模块PFC Boost变换器结构更为复杂,为系统分析与设计带来了障碍。对多模块PFC Boost变换器建立了数学模型,此模型既可适用同步切换模式也可适用异步切换模式。n个多模块并联PFC Boost变换器并联工作于同步切换模式,即多模块的变换器可等效为单模块的变换器,简化了系统的建模方法,使电路的分析更为简单。由于输入电压波动范围比较大,存在占空比大于0.5的情况,必然会导致快标分叉,可对参考电流进行适当的斜坡补偿设计,以避免快标分叉的发生。通过simulink仿真,在相同斜坡幅值补偿下,异步切换模式下的PFC Boost变换器相比同步切换模式下PFC Boost变换器有着更宽的稳定范围。

基于TRNSYS的扁平热管PV/T系统性能优化

基于太阳能技术现状分析,将太阳能光伏组件与扁平式热管高效结合,提出新型扁平热管PV/T系统.为实现该系统综合效率最大化,结合TRNSYS仿真,开展试验并进行优化分析.结果表明,安装扁平热管后夏季热水温度从原来的51.1℃升高到57.3℃,提高了12.1%,冬季热水温度从47.6℃升高到55.2℃,提高了15.9%.夏季系统的综合效率提高了4.7%、冬季系统的综合效率提高了4.8%.可以得出结论扁平热管对PV/T空调系统性能的优化效果明显,也为该技术在建筑领域的应用提供了依据.

应用石蜡/GO复合相变材料的太阳能PV/T系统性能

为了提高太阳能PV/T系统能效,采用超声搅拌法制备了GO(氧化石墨烯)质量分数为0.01%、0.02%和0.03%的石蜡/GO复合相变材料,并对其潜热、导热性和流动性进行测试分析。其中,GO质量分数为0.02%的复合相变材料相比于制备的其他复合相变材料具有最佳的综合性能,其相变温度为35℃,相变潜热为42.93 J/g,热导率最高为0.505 W/(m·K),黏温拟合程度为0.91。为了分析石蜡/GO复合相变材料对太阳能PV/T系统热电性能的影响,搭建了两套完全相同的平板热管式太阳能PV/T系统,并将GO质量分数为0.02%的石蜡/GO复合相变材料和水作为两系统的传热介质运行。采用热效率和电效率对太阳能PV/T系统的热电性能进行表征。研究结果表明,在相同工况下,运行(石蜡质量分数为30%以及GO质量分数为0.02%)石蜡/GO复合相变材料的平板热管式太阳能PV/T系统的热电性能均比运行水的系统性能有所提升,其中系统热效率提高92.28%,电效率提高8.87%,换热水箱集热量提高15.80%。该研究为复合相变材料(流体)在太阳能储存领域的应用提供了借鉴。

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。

光谱分频型PV/T系统中纳米颗粒优化分析

将纳米流体用于光谱分频(spectral beam splitting,SBS)型PV/T系统可提高系统效率,合适粒径的纳米颗粒(nanoparticles,NPs)能有效过滤光伏电池光谱响应外的太阳辐射。采用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)模拟了Au、Ag、Cu、Fe_(3)O_(4)、ZnO、TiO_(2)六种NPs的光学特性,以单晶硅太阳能电池的光谱响应为例,研究了粒径为20 nm~200 nm六种NPs的光吸收性能,并将契合度作为评价指标优化粒径。结果表明:NPs的光学性质对其粒径大小非常敏感,通过改变NPs粒径,可在较宽范围内调节散射、吸收和消光峰位置,且其峰值均随粒径增大而增加。金属NPs对太阳辐射的吸收能力优于非金属NPs,6种NPs单位体积最大吸收功率分别为21.88 GW/m^(3)、17.95 GW/m^(3)、20.16 GW/m^(3)、2.54 GW/m^(3)、1.02 GW/m^(3)、0.27 GW/m^(3)。契合度指标分析表明,适用于SBS型PV/T系统的6种NPs的最优粒径分别为20 nm、50 nm、20 nm、170 nm、110 nm、20 nm。

一种新型微热管PV/T系统的实验研究

由于我国西北地区冬季气温通常在零度以下,光伏集热器的集热管可能会结冰。为此,开发了一种微热管技术,通过将光伏板改装到微热管PV/T系统中来调节工作温度。测试将于2021年12月1日至2022年2月28日,每天9:30开始,16:30停止。将冬至日2021年12月24日作为典型天,典型天平均光热效率、平均光电效率和平均总效率分别为26.4%、12.8%和39.4%。微热管中使用的工作介质是R141b,沸点相比丙酮更低,系统效率更高,并根据实验数据做了微热管PV/T表面温度的拟合公式,平均误差为7.1%。该实验研究旨在为微热管PV/T提供科学基础和工程参考,并可为未来带来更高效的太阳能应用。

屋顶太阳能PV/T系统性能分析

为了促进我国太阳能资源的利用率,以及城市光伏建筑相结合的进程,更要重视城市房屋屋顶太阳能PV/T系统的开发和应用。因此,本文简要地分析了城市房屋屋顶太阳能PV/T系统的性能和其应用。

PV/PCM系统热控特性机理及实验研究

以光伏/相变材料(PV/PCM)热控系统结构为研究对象,开展光电热转换、传输、存储及温度控制机理研究,建立PV/PCM二维有限元热控分析模型。开展了相变材料热导率、熔点、厚度、太阳辐照度等对PV/PCM内部温度分布及太阳电池温度控制特性影响研究。设计了PCM的峰值熔点分别为42.9℃、46.7℃和58.1℃三种PV/PCM实验样机,在模拟光源条件下,开展实验测试,三种样机太阳电池温度控制在50℃内的时间分别为1.6 h、1.45 h和1.18 h,输出功率与无PCM热控太阳电池平均输出功率相比分别增加8.76%、6.95%和3.9%。

PV／T电、热联产系统在理想条件下的性能简化分析

对PV／T电、热联产系统的输出性能作了简化分析,对不带玻璃盖板和带玻璃盖板的PV／T系统在一般风速(2m／s)和较大风速(5m／s)两种情况下的输出性能进行了比较。分析表明,虽然不带玻璃盖板的PV／T系统的光伏转换效率要比带玻璃盖板系统的高出10％左右,但对风速为5m／s的情况,其热能输出已微乎其微。分析结果还表明,在两种风速条件下,带玻璃盖板的PV／T系统的可用能(Exergy)转换效率ηΣ,2nd均高于不带玻璃盖板的PV／T系统。

基于菲聂尔透镜的聚焦太阳能PV/T系统热电性能研究

本文建立了基于菲涅尔透镜的聚焦型PV/T热电联产系统的一维稳态传热模型,对六种不同结构的PV/T系统的热、电效率和(火用)效率进行了计算,利用(火用)效率作为评价标准对六种系统进行了比较。分析表明采用聚焦型PV/T系统,在牺牲少量发电效率的基础上,可以获得具有一定温度的热能;增添玻璃盖板虽然能够减少热损失,但同时使得系统的光学效率降低,减少电池上的能量密度,反而使得系统的媚效率降低1%;环境恶劣的情况下,应将集热管外加保温腔体,透镜起到盖板和聚光器的双重作用,在不损失发电量的同时可以提高系统的热效率。

有、无玻璃盖板工况对PV/T系统性能的影响

同时参考热力学第二定律和第一定律,以效率和能量效率作为判据,在一些结构参数和环境参数变化的条件下,对有、无玻璃盖板工况下 PV/T 系统的综合性能进行了对比分析,并尝试对玻璃盖板在 PV/T 系统中的应用给出一些建议。

非晶硅PV/T系统的结构方式对性能的影响

以非晶硅PV/T系统为研究对象,对PV/T系统建立传热模型,研究PV/T系统结构改变对其性能的影响。结果表明:非晶硅太阳电池紧贴集热器吸热板时能量效率和(火用)效率均高于电池板作为系统盖板的效率。总体上能量效率和(火用)效率随着太阳辐射强度、工质流量和电池光电转换效率的升高而增加,随着环境风速的增大而减少,但各因素的影响程度随结构方式而异。

电子膨胀阀开度对PV/T-SAHP系统性能的影响

压缩机频率固定,不同的电子膨胀阀开度下,对PV/T-SAHP系统的动态性能进行了实验和分析,根据实验结果发现,系统的COP值随冷凝水温的升高而降低,光电效率的峰值发生在工质蒸发对光伏模块的冷却作用与太阳辐照度和空气对集热/蒸发器表面的加热作用的平衡点,而并非太阳辐照度最高点。在电子膨胀阀开度一定时,随着太阳辐照度的升高,压缩机功率出现振动,当电子膨胀阀开度最大时,系统振动更加明显。由此提出了光伏-太阳能热泵(PV/T-SAHP)的系统稳定性原理。同时指出优化PV/T-SAHP系统的关键问题是找到系统集热/蒸发器的MSS线(Q—T_(sh)关系曲线)。

基于水基SiO_2纳米流体PV/T系统辐射性能研究

为研究辐射在水基SiO_2纳米流体PV/T系统的传递特性,用两步法制备不同的水基SiO_2纳米流体。利用分光分度仪测试不同工质在不同光程和体积分数下的透射率,结合Mie和Rayleigh散射理论建立系统的辐射传递模型,同时对该系统进行了实验测试。结果表明:水基SiO_2纳米流体对光电可用辐射有高透过性,对低频辐射有高吸收性,与Si-PV光伏响应曲线基本匹配;当流体体积分数小于0.5%时,透射率实验值与理论值吻合度好;当光程大于10 mm时,90%的低频辐射被工质吸收,低于80%的光电可利用辐射传递到Si-PV表面;以水基SiO_2纳米流体作为PV/T辐射分频工质,可有效降低Si-PV的温升速率,且其光热总效率可达75%以上。

菲涅尔高倍聚光PV/T系统热电输出性能模拟与试验

该文基于直通式微通道冷却的菲涅尔高倍聚光PV/T系统热电输出性能的仿真和试验进行研究,结果表明,太阳辐照度、聚光元件间的装配距离、入射角及热对流等对系统热电性能的影响较大;太阳直接辐照度为226 W/m2时,菲涅尔透镜与聚光元件间距离增大2 mm后,功率和电效率分别下降0.98 W和7.4%,对于确定的菲涅尔高倍聚光PV/T系统,存在最佳聚光元件装配参数范围;当太阳直接辐照度一定时,冷却工质流量越大,电池表面温度下降越快,但在较高流量时,随着流量持续增大,电池表面温度下降趋势减小;当入射角由0°增大至1°后,系统得热量下降0.25MJ,在太阳辐照度达到500 W/m2时,输出功率下降6.35 W;试验系统输出性能稳定,且适用于大型系统,该文研究为系统实际运行参数调控提供理论和试验依据。