新型太阳能PV/T集热器光伏/光热性能的理论和实验研究

发布时间：2025-06-19 00:36

　　近年来虽然我国经济快速发展,但对一次能源的消耗巨大,由此带来的环境污染也越来越严重。统计数据表明,我国能源消费结构严重不平衡,一次能源消费占比过大,太阳能、风能等可再生能源比重较小。提高可再生能源利用技术,对节约能源、保护环境具有重要意义。目前人类对太阳能的利用主要分为太阳能光热技术、太阳能光伏技术。在此基础上有学者提出PV/T集热器（Photovoltaic/Thermal）,可以同时产生热能和电能,即太阳能光伏光热技术。本文对PV/T集热器内部结构进行优化,并对其传热过程进行模拟,分析空气流道尺寸和流量对集热效率的影响。在光伏/空气集热模式下,最佳空气流道尺寸为0.025 m,节能效率为62.08%。在光伏/水集热模式下,最佳水流量为0.14 kg/s,太阳能综合效率为33.52%。结果表明,PV/T集热器的两种工作模式对太阳能的利用效率均高于传统集热器。为深入研究PV/T集热器光伏光热性能,本文搭建单块PV/T集热器实验平台。随着水流量的增大,PV/T集热器的电池表面温度、出口水温度、水箱温度以及热效率逐渐减小,而光电效率逐渐增大。集热器最佳工作流量为0.08 m³

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1全国太阳能总辐射分布图[5]

我国太阳能资源丰富,全国每年太阳辐射总量达到8.4×103MJ/m2,相当于2.4×104亿吨标准煤的储能。图1.1为我国各地区全年太阳能总辐射量分布图。从图中可以看出我国太阳能总辐射量总体上呈现地域差异,西部地区高于东部地区,高原地区高于平原地区。青海省太阳能辐射量位列全国第一....

图1.2 2020年NREL太阳能光伏电池效率提升图[6]

1954年科学家贝尔在实验室成功研制出单晶硅光伏电池后,太阳能光伏电池逐渐从实验室走向市场,科学界开始大量研发光伏电池。图1.2为2020年美国NREL太阳能光伏电池效率提升图。目前单晶硅光伏电池实验室发电效率最高可达约25%,多结(四结)光伏电池效率最高达到47.1%,砷化镓电....

图2.1 PV/T多功能平板集热器及下流道型空气流道模型图

多功能PV/T平板集热器由玻璃盖板、光伏电池、吸热板、铜管、空气流道和保温层等构成。玻璃盖板采用布纹钢化玻璃,与光伏板间隙为0.035m,用于减少由空气流动引起的热损失及防止灰尘沉积。吸热板上面附有光伏电池、背面焊接铜管,与底部保温层之间为空气流道。集热器四周及底部为酚醛泡沫保....

图2.2 PV/T多功能平板集热器结构示意图

图2.1PV/T多功能平板集热器及下流道型空气流道模型图2.1.2建立理论模型

本文编号：4050581