严寒地区太阳能光热-光电集成系统设计研究

根据寒地农宅建筑特点和气候特征,设计一种太阳能集热、蓄能及光电集成系统,解决寒地农宅建筑供暖、住宅内用电和供暖系统用电,减少常规能源在农宅采暖中使用的比例;并通过试验研究、主观问卷及统计分析方法评价该系统的稳定性、所营造供暖环境舒适性及节能情况,结果表明:该系统具有很好的稳定性,所营造供暖环境较舒适,系统应用节能环保。

聚光光伏-光热综合利用系统性能分析

针对光伏电池发电过程中光电效率低、太阳光得不到充分利用以及光伏电池聚光的问题,西安交通大学设计并搭建了一种聚光光伏-光热综合利用系统,采用复合抛物面聚光器对太阳光进行聚光,采用低成本的二维跟踪系统进行太阳跟踪,设计双层流体通道对光伏电池进行吸热、散热,利用水工质带走红外光产生的热量以及电池产生的废热,通过水工质进口流量的调节,协调电效率和热效率,从而实现高效太阳光热电联用。在所搭建系统上建立了系统评价体系,通过数值模拟对系统性能进行了分析研究。

双流体型光伏光热屋顶组件的热、电性能实验研究

文中提出一种无盖板的双流体型光伏光热屋顶组件,通过将管板式水冷流道与折流板式空冷流道组合,降低组件水容量、提升空气出口温度,实现组件热水、热空气两种热能形式的供应。通过搭建具有稳定测试环境的性能测试试验台,研究组件工质进出口温差、光伏电池温度等随太阳辐照度、工质流量的变化情况,对组件全天热、电性能进行分析。结果表明,该组件光伏电池冷却效果明显,水冷、空冷模式下电效率最高可达16.8%、17.6%,拥有较高的全天综合性能,全天综合利用率最高为74%。

基于联供系统的太阳能光热/光电利用试验研究

利用能源梯级应用的原理,将太阳能光电和燃料电池发电、太阳能光热和燃料电池余热回收利用相结合,构建太阳能耦合燃料电池的热电联供系统.搭建太阳能气象工作站、太阳能光电/质子交换膜燃料电池模拟器、低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统试验平台,验证太阳能耦合燃料电池热电联供系统的可行性.试验结果表明:100 W太阳能光伏板平均充电电压值为11.73 V,平均充电功率为18.29 W,平均充电效率为14.22%,光伏板平均温度系数为0.076 3,PEM FC电能转化效率为22.06%.在低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统中,储热水箱最低平均温度为44.24℃,管板集热器总平均热效率为35.43%,黑陶瓷集热器总平均热效率为40.21%.试验结果验证了太阳能耦合燃料电池热电联供系统的可行性,对有效解决我国能源紧缺、环境污染等问题具有重要的理论和工程应用价值.

太阳能CPC聚光建筑屋顶热电性能及建筑节能的理论研究

提出了一种附带有雨水收集功能的与建筑耦合的CPC聚光光伏系统,该系统主要包括集水箱、CPC、光伏电池板和矩形铝管等。利用集水箱进行雨天补水,晴天放水;CPC、光伏电池板置于屋顶表面,进行高效发电的同时,避免阳光直射辐射造成室内冷负荷增大;光伏板背部的中空铝制基板内嵌于建筑屋顶,其内通有收集的雨水,有效带走光伏余热。分析了冷却水流速和温度、聚光倍数对CPC聚光水冷系统性能的影响,室外空气流速和辐照度对3种不同形式光伏电池性能的影响,以及该系统的经济性。该系统降低了阳光直射屋顶表面所带来的建筑得热,有效降低了室内冷负荷,同时收集了雨水,并获得高品位电能,实现了与建筑的高度耦合及光电光热的综合利用,有效地降低了建筑能耗。

太阳能技术应用与产业化对策研究

介绍了太阳能光电转化和光热转化技术的现状以及存在的问题,强调了太阳能储存技术的必要性和重要性.指出太阳能应用是一个包括转化、储存、再利用等环节的系统工程,在加强转化储存技术研究的同时,既要重视与其他可再生能源的有机结合,也要注重与用户终端的对接.最后,指出太阳能产业的发展需要国家的引导和扶持,并提出了建议.

构筑太阳能供应链的新思路

本文认为,太阳能在理论上被看好,但在现实应用中却面临困境,解决这一问题的关键是要构筑太阳能供应链的新思路,从供应链下游末端即最终端的用户出发,实行逆向整合。文章提出,光热太阳能供应链的新思路是:把光热太阳能采集系统和建筑结构整合为一体,使之具有建筑结构的功能,而不单独进行施工和安装;光电太阳能供应链的新思路是:将经过太阳能电池所转换成的电力直接与电网连接,把电网作为储蓄、调节电力的动态性“蓄电池,”避免二次污染和技术的高成本。

一种光伏光热(PV/T)一体化系统热电性能研究

通过搭建一种水循环式单晶硅光伏组件的PV/T系统(photovoltaic/thermal system),测试不同太阳辐照度、环境温度条件下,PV/T系统的热效率、电效率。通过对比分析,表明PV/T系统与常规组件相比,有效降低了光伏组件背板温度,提高了光伏组件的发电效率,平均效率提升约5%。同时PV/T系统的光电光热综合效率达60%。

恒温型自驱动集热器建模与仿真分析

提出了一种恒温型自驱动太阳能空气集热器(CTSD-SAC),通过TRNSYS16.1进行建模和仿真研究。仿真基于4组秦皇岛市夏季典型气象参数进行,采用控制变量单因素分析方法,讨论了不同设定温度工况下CTSD-SAC的运行特性,分析了内置PV板(太阳能电池板)面积对CTSD-SAC性能的影响。结果表明:CTSD-SAC的流量降幅与设定温度呈非线性关系;太阳辐照度与室外温度均影响CTSD-SAC的出口流量,且室外温度的影响更显著,但是对系统的光热光电效率影响不明显,体现了CTSD-SAC运行性能的稳定性。分析表明PV板面积每增加0.1 m^(2),光热效率降低10%。仿真通过PID控制实现了集热器出口温度稳态误差小于2.11%,上升时间短于15 min。

太阳能建筑双效能界面冬季性能研究——以朱家林实验建筑为例

随着我国双碳目标国家战略的逐步推进,挖掘建筑行业的节能减排潜力具有重要的现实意义。为了在有限的建筑界面上实现高效的能量转换与供给,光电光热系统一体化设计(BIPV/T)成为太阳能建筑的重要研究内容之一。光伏光热双效能设计中不仅强调太阳能建筑表皮自身对太阳能的利用和转化效率,还包括利用物联网技术实现能源综合高效利用。本文以朱家林国家级田园综合体实验建筑为例,通过对光伏光热双效能太阳能界面冬季性能实测展开研究,从其太阳能量转化效率和能源转换利用方法两个方面,探讨太阳能建筑实际应用项目中的整体性能提升和发展前景。

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。

光热光电驱动的海岛型太阳能海水淡化装置研制与性能分析

针对偏远海岛淡水资源和常规能源缺乏问题,综合利用光热与光伏驱动,通过技术设计、数学计算、传热传质、模拟测试、性能分析等程序研制一种适用于海岛的太阳能海水淡化装置。并在光热模式、光热光伏模式、电加热模式下测试了装置的性能。实验结果表明:1)淡化装置在光热模式下的平均产水速率为225 mL/h,在光热光伏模式下的平均产水速率为332 mL/h,比光热模式提高了47.6%,而电加热模式平均产水速率可达到1910 mL/h,反映了中高温太阳能集热管的重要性;2)淡化装置的最佳实验条件为:蒸发舱温度为103℃,冷却水温度为41℃,环境温度为30℃,在此条件下的瞬时产水量高达2389 mL/h,各因素的影响程度顺序为蒸发舱温度>冷却水温度>环境温度;3)淡化装置在光热和光热光伏模式下的单位面积产水量分别为2172,1167 mL/(m^(2)·d),太阳能蒸馏过程的最小热耗为2.03 kW·h/m^(3)。

太阳能光电光热一体化技术的应用

阐述太阳能光电/光热一体化技术可以实现对太阳所散发的热能进行回收利用,包括热泵和热管太阳能光电/光热一体化系统的应用,从而达到节能和环保的目的。