光伏光热PVT系统概况与评价.pdf

第30卷第2期 太阳能学报 V01．30．No．2 2009年2月 ACrAEN】ERCIA正SOLARISSIMCA Feb．，2009 光伏／光热(PVT)系统概况与评价 王宝群，姚 强，宋 蔷，卢智恒 (热科学与动力工程教育部重点实验室，清华大学热能上程系，北京100084) 摘要：简要介绍了当前Pw系统的主要类型及其研究概况，分析了不同的PVT系统能源效率评价方法，并比较 了PvT系统、Pv系统和太阳集热器系统的经济性。通过案例分析，指出了影响PVT系统经济性的重要因素。 关键词：太阳能；光伏／光热；P、，rI；评价；经济性 中图分类号：TKSl9 文献标识码：A 型的集热器还没有商业化【2】。PVT集热器尚未得到 O引 言 广泛应用的原因一方面是由于PvT集热器在制造方 风能、生物质能和太阳能等可再生能源的开发 面还存在一些技术问题，如电池组件与集热器之间 利用是节约化石能源和解决环境污染的重要途径。 的二次层压问题；另一方面，与单独的光伏发电系统 目前太阳能低温热水系统和太阳能光伏发电系统的 和普通太阳集热器系统相比，PvT集热器系统在经 应用都得到了快速发展。在一些地区，家用太阳能 济性和效率方面是否具有优势还需要进一步研究证 热水系统的经济性和能源节约效果已经显现。独立 明。本文将对当前PVT集热器系统的研究作一简要 和并网光伏发电系统在技术上已经比较成熟，但由 概述，并对PⅥ集热器系统、Pv系统和太阳集热器 于系统发电成本较高，因此大规模应用需要依赖国 系统的性能及经济性进行比较。 家政策，但最终还要通过大幅度降低光伏系统的发 电成本来实现。一种集光伏发电与太阳能低温热利 1 P、佃集热器简介 用为一体的新型太阳集热器，称为光伏／光热(photo． P、呵集热器的主要部件为太阳电池和集热板， voltaic／thermal collector，简写为PVT)集热器的概念于 为了降低集热器的热损失，通常在电池上方安装一 20世纪70年代被提出[1]，但直到近十年来PⅥ集热 层或二层玻璃盖板，在背部和边缘包上一定厚度的 器的研究才越来越受到关注，主要是因为太阳电池 保温层，所有部件最后用金属框架封装为一体。目 效率和太阳集热器效率的提高使PⅥ集热器的效率 前，见于报道的PⅥ集热器有平板型和聚光型。平 得到提高，而且采用新的设计也使PvT集热器性能板型PVT集热器由于结构简单、可在普通集热器的 得到了改善。P、，1’集热器利用层压或胶粘技术将太 基础上加工改造，而且易于与建筑物结合，因此其研 阳电池或组件与太阳集热器有机结合在一起，当太 究较聚光型PvT集热器广泛。根据集热器的冷却流 阳电池发电时，由于入射太阳能转换为电能的比例 体不同，Pvl’集热器又可分为P、，rI’液体集热器(以水 约为15％，其余大部分能量都转换为热量，这些热量 为冷却流体)和PVrll空气集热器(以空气为冷却流 可通过水或空气回收，产生热水或热空气。PVT集体)。另外，按有无盖板还可分为有盖板PVrI．集热器 热器产生的热量温度一般在40～60℃，适合用于家和无盖板PVll集热器。图1为典型的PⅥ液体集热 庭热水、采暖和其它对低温热量有大量需求的公用、 器结构示意图，其结构由扁盒式集热器与太阳电池 民用或工业领域(如工业干燥和纺织部门)。到目前 结合而成，图1a为无盖板Pvl’液体集热器，图lb为 有盖板PvT液体集热器。图2为典型的nT空气集 为止，商业应用的PⅦ集热器只有PVrI’空气集热 器，虽然PVrI’热水集热器具有更大的需求，但这种类热器结构示意图。PvT空气集热器的冷却流道一般 收稿日期：2007-06-21 通讯作者：姚强(1962一)，男，博士、教授，主要从事燃烧理论