一种非跟踪内聚光太阳能PV-T管聚光器的设计与仿真

针对非跟踪内聚光光电-光热复合管的结构及接收器的设计需求,对管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器(CPC)进行了光学设计,并利用Matlab软件对聚光器曲线和形状进行了优化与数据仿真,得到了光热复合管能够得到最大入射光的聚光器的曲线方程、安装位置以及供数控机床加工所需的参数,给出了不同入射角的光线和光强分布图,提高了太阳能的利用率.仿真结果表明,接收器满足在最大入射光下表面光照均匀的设计要求.

基于透射式菲涅尔聚光器的PV/T系统性能研究

采用光线追踪的方法对外表面为圆形截面、椭圆形截面和抛物线形截面的3种类型的菲涅尔透射聚光器进行分析。利用光学仿真对比分析3种不同聚光器的聚光性能，分析其在聚光效率、跟踪误差敏感性以及入射光轴向倾斜对接收效率影响等方面的优劣。加工直径为1m的圆形聚光器样件，基于该聚光器构建太阳能光伏光热一体化系统（photovohaic／thermal system，后文简称PV／T系统），以砷化镓高聚光电池作为接收器，在实际的典型天气下对透射式菲涅尔聚光PV/T系统进行试验研究，测试接收装置的温度分布、系统电能和热能的输出特性以及热电综合利用率。结果表明：晴朗天气下透射式菲涅尔聚光PV/T系统中午时段的发电效率最大可达18％，冷却水得热效率最大值约为45％，在中午时段（11：00～13：00）辐照大于900W／m^2时，热／电总利用效率可保持在55％以上。

带温控功能的聚光PV/T组件研制

采用热传导原理并结合ANSYS Workbench温度场分析,研制一种带温控功能的聚光PV/T组件。经实验测试,在通过聚光器获得的5倍太阳辐射强度下,该PV/T组件可有效解决聚光晶硅电池片的散热问题,其工作时光电转换效率大于12%;同时,可获得温度约为60℃的热水;聚光PV/T组件综合转换效率可达到65.8%,实现了高效和低成本太阳能光电光热综合利用。

热水型PV/T组件结构参数的敏感性分析

采用归一化敏感系数法对热水型PV/T组件的主要结构参数(盖板玻璃厚度、空气腔厚度、集热板厚度、水管直径、水管间距和保温材料厚度)进行了敏感性分析。研究了太阳辐射值、室外温度和流速对各结构参数敏感系数的影响规律。结果表明,盖板玻璃厚度、水管直径和水管间距是影响热水型PV/T组件发电量和热水得热量的显著性参数。与太阳辐射值和流速相比,室外温度对结构参数的敏感系数影响不明显。

聚光太阳能PV/T空气集热器能量和(?)效率分析

文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算。分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响。结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低。随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的。通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响。

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。

温度梯度对PV/T系统热电性能的影响

制作了一种将透明光伏组件与平板集热器合为一体的新型PV/T系统,并就温度梯度对系统热电性能的影响进行了实验研究,结果表明:温度分布不均匀、电池排列对系统的热、电性能影响较大.

一种新型PV/T复合系统设计讨论

设计了一套将透明光伏组件与铝合金平板集热器结合为一体的新型PV/T系统,该结合模式可基本上不改变现有太阳能平板热水器的基本结构,又能很好地结合光伏组件,工艺上容易实现,价格低廉,性能上可使得光电光热效率有所提高。

积尘形态及密度对太阳能PV/T系统的性能影响研究

在室外搭建太阳能光伏/热(PV/T)系统实验测试平台,研究积尘形态及密度对系统性能的影响。研究结果表明:积尘形态主要影响太阳能PV/T系统的光热效率,积尘密度主要影响系统的光电效率。与松散积尘相比,粘结积尘对系统光热效率及综合效率的影响更大。当松散积尘密度从0变化至33.79 g/m^(2)时,系统的光热效率下降率仅为2.32%,而系统的光电效率下降率高达48.65%。在该文实验中,随着积尘密度的增大,太阳电池的工作温度依次为53.99、52.92、50.73和55.58℃,呈先降后增的变化趋势。故少量积尘不会使太阳能PV/T系统中太阳电池的工作温度升高而影响其正常工作。

不同玻璃盖板对吹胀式PV/T组件的性能影响

玻璃盖板可以有效提高光伏/光热一体化(PV/T)组件的热性能。文章分别采用超白压延玻璃和超白浮法玻璃作为盖板,设计了两种基于吹胀式集热器的多晶硅PV/T组件,并对由两种组件构成的PV/T系统进行了户外对比实验研究。结果表明:使用超白压延玻璃盖板PV/T系统的电效率为13.83%,热效率为48.56%;使用超白浮法玻璃盖板PV/T系统的电效率和热效率均略低于前者,分别为13.15%和47.99%。由此可见,采用超白压延玻璃作为PV/T组件的盖板可以增强PV/T系统的性能。

基于模拟太阳辐射强度对自然循环式PV/T系统的实验研究

为提高太阳能的利用率同时得到可资利用的电能和热能,对辐射强度对光伏光热建筑热电联供系统的影响进行实验研究.在太阳能模拟实验室进行了自然循环模式下,太阳辐射强度对系统的发电效率、热效率以及综合效率和一次能源节约率的影响进行分析,结果表明:太阳辐射强度是影响PV/T系统的主要因素.

双玻光伏组件PV/T集热器特性及实验研究

利用双玻光伏组件设计了一种新的PV/T(photovoltaic/thermal)太阳能集热器,并对其热转换和传输特性进行研究。制备了透光率分别为50%和10%的2种双玻光伏组件PV/T空气集热系统样机,并对其特性进行实验研究。结果表明透光率50%的PV/T太阳能集热器,其吸热板温度高于双玻光伏组件温度,透光率10%PV/T太阳能集热器中吸热板温度低于双玻光伏组件温度,其最大温度差达到30℃,光伏组件受吸热板温度影响减小,且透光率50%集热系统输出空气温度达94℃,日热效率为49.2%,光伏组件输出效率达到9.5%,具有较好的实用性,实验结果与理论分析结果一致。研究为PV/T太阳能集热器优化设计提供了一种新的途径。

基于TRNSYS仿真的不同跟踪方式下CPV/T系统的热电性能及经济性分析

利用TRNSYS软件仿真预测了采用不同跟踪方式的聚光光伏光热(CPV/T)系统在西安、兰州和拉萨这3个地区的全年热、电性能。仿真结果显示,以西安为例,3种跟踪方式中,采用双轴跟踪方式的CPV/T系统的全年热、电效率均最高,分别为40%和11.34%;采用单轴东西向跟踪方式的CPV/T系统的全年热、电效率次之,分别为35.67%和10.74%;采用单轴南北向跟踪方式的CPV/T系统的全年热、电效率均最低,分别为32.19%和10.16%。从动态投资回收期的角度对采用不同跟踪方式的CPV/T系统的经济性进行了评价,计算结果表明,采用单轴东西向跟踪方式的CPV/T系统的经济性最佳,在西安、兰州和拉萨这3个地区,其动态投资回收期分别为4.84、4.93和4.81年;采用双轴跟踪方式的CPV/T系统的经济性次之,在上述3个地区其动态投资回收期分别为5.65、5.69和5.48年;采用单轴南北向跟踪方式的CPV/T系统的经济性最差,在上述3个地区其动态投资回收期分别为6.09、6.26和6.00年。

独立扁盒式PV/T组件性能研究

PV/T组件不仅可以降低光伏组件温度,提高光电转换效率,而且可以改善综合效率。本文使用太阳能记录器(PROVA)对独立扁盒式PV/T组件的电效率及热效率进行测试。实验结果表明:独立扁盒式PV/T组件的电效率受内部水温影响较明显;热效率受太阳辐射影响明显,热效率极差达16.80%,平均综合效率可达到76.32%,明显高于34.02%的对照组件平均综合效率。铜扁盒式PV/T组件可以有效提高PV/T组件的综合效率。

新型热管式PV/T组件综合效率提升的实验研究

针对PV/T组件的特性,通过从吸热导热材料特性、太阳电池特性及导热性能这3个方面进行研究,最终得出若要同时提升PV/T组件光电转换效率和集热效率,宜选用高导热系数的EVA封装材料、低温度衰减系数的多晶黑硅太阳电池,并可通过填充石墨烯填缝料增大吸热材料的热传导面积,由此研发出一种新型热管式PV/T组件,通过第三方检测机构的检测发现,新型热管式PV/T组件达到了提升综合效率的目的。

基于t检验的光伏电站中能效异常光伏组件识别研究

由于目前光伏电站能效指标缺乏具体的应用方式,光伏组件发电效率优劣的界限模糊,且光伏电站在正常运行中光伏组件I-V特性曲线难以获取,导致目前识别异常光伏组件的方法难以应用到实际光伏电站中。基于此,利用光伏组件能效比服从正态分布的特点,提出了一种基于t检验的光伏电站中能效异常光伏组件的识别方法,对光伏组件实际能效比与理论能效比之差进行假设检验,并结合实际光伏电站进行实验验证。研究结果表明:该方法可以有效识别异常光伏组件,可为光伏电站的运维提供数据支持。

基于T-S模糊神经网络的光伏组件在线健康诊断

为了能够实时掌握光伏组件的健康状况,提出一种基于T-S模糊神经网络的在线健康诊断模型。首先,分析了常见光伏组件异常工况下的电气输出并选取特征向量;其次,利用模糊C均值(FCM)及自适应LM算法对T-S模糊神经网络进行了优化;最后,通过仿真验证了模型的有效性和可行性。仿真结果表明:本文诊断方法的诊断正确率达到了94%,诊断精度与收敛速度都优于传统T-S模糊神经网络模型。

低倍聚光太阳能纳米流体PV/T系统实验研究

本文设计并搭建了一种使用低聚光倍数的复合抛物面(CPC)聚光器的双流道太阳能光伏/光热(PV/T)系统实验装置。介绍了该双流道PV/T系统的设计原理和实验装置的组成,制备了Ag纳米颗粒和Ag/水纳米流体,并对不同浓度的Ag/水纳米流体的光学性能进行了测试。对使用Ag/水纳米流体的双流道PV/T系统的运行进行了全天实验测试,测试结果表明,使用Ag/水纳米流体的双流道PV/T系统可以维持长时间的稳定运行,具备相对较好的日应用技术可行性。使用Ag/水纳米流体的条件下,PV/T系统稳定运行时的热效率约为56.1%,效率约为25.5%,光伏组件的填充因子和最大输出功率为0.602和74.2 W,PV/T系统的总电效率为8.5%。

水基Ag-SiO_(2)纳米流体分频光伏/光热集热器功能单元性能实验研究

以纳米流体分频的光伏/光热(PV/T)集热器能使光伏和光热模块的工作温度解耦,从而获得更高的太阳能综合利用效率。以水基Ag-SiO_(2)纳米流体为分频液和集热工质,设计新型的分频PV/T集热器结构,研究在Ag-SiO_(2)纳米流体4种质量浓度和运行条件下,分频PV/T集热器功能单元的热、电性能。结果表明:Ag-SiO_(2)纳米流体的质量浓度显著影响PV/T集热器功能单元的性能,质量浓度为0.025%时,综合效率约为63.21%,比水为分频流体时的综合效率提升约38.04%;得出水基Ag-SiO_(2)纳米流体分频时PV/T集热器功能单元的热、电效率和综合效率与不同纳米颗粒质量浓度的拟合关系式,为通过控制纳米流体质量浓度参数从而调节PV/T集热器的热、电输出提供理论依据。

光伏及光热一体化的工艺性能分析

制作了一套集光伏组件与平板集热器为一体的PV/T复合系统,并在昆明地区进行了试验,就光伏组件和平板集热器结合的参数、有无遮阴及如何提高热性能进行了探讨,为今后PV/T复合系统的设计、生产和安装提供参考。