光伏光热一体化水冷型PV T集热器性能研究.docx

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摘要

近一个世纪以来，随着人类社会的快速发展，以前流传下来的化石能源已经不能满足人类的持续需求，雾霾、酸雨、温室效应等环境问题的产生都与此有关，所以，新能源的开发和应用深受人们的关注。太阳能是一个很好的选择，因为它具有无限性和清洁无污染的特点。能源效率转换通常是通过两个独立的能源系统来进行实现:一个是太阳能集热器系统，能够产生热能；一个是太阳能电池，能够产生电能。

本文中为大家介绍的太阳能集热器把光伏发电和低温光热再利用结合起来,对于太阳能电池板在降低了温度的情况下就可以得到相应的低温光热能,它不但可以大幅度地提高太阳能电池的使用效率,还很好地可以在低温条件下进行光伏发电和再利用。并且在相同的效率下,水冷却型PV/T集热器比单独的太阳能电池板和普通太阳能集热器占地面积更小,这是一种非常具有前途的综合太阳能资源利用技术。

本文从水冷型集热器的光电效率和太阳能光热效率两个组成部分进行研究,通过对fluent模拟了水的输送入口温度、流速和辐射强度对水冷却型太阳能PV/T集热器性能的影响。试验结果显示,通过不断地调节条件,可以获取一个效率最好的条件,使集热器在各种环境下的光电转化效率和光热转化效率都能满足不同用户的要求。

关键词：光伏光热一体化；水冷型PV/T集热器；性能；转换效率

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绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.1.1课题研究的背景及意义

在社会的高速发展下,能源的需求量也在日益增加。目前,大多数的燃料都是不可再生资源煤,并且燃烧排放的气体会对空气造成污染,为了从根本上解决这一现状，我们有必要合理的开发可再生清洁能源，这也是世界未来发展的大方向。

为了解决我国当前的能源问题国家也制定了一系列的法律法规,太阳能未来将以主导地位作为未来发展的主要能源。当前,我们对太阳能的利用主要在太阳能光热和太阳能光伏上面。

当前在太阳能光伏利用上仍然存在着一些问题。比如说光伏发电的所投资的成本多但实际上的发电量却没有预期的高。当阳光照在太阳能电池板上,只有其中的部分能量能转化成电能,而其他的能量不但不能转化成电能,反而会使太阳能电池板的温度升高从而导致转化效率大大降低。而且由于温度上涨产生的热能也可能对电池板产生很多不良影响,为了使太阳能电池板的效率能达到最大值,所以提出了光伏光热一体化技术。

PV/T光伏集热器，其整体结构主要组成有冷却介质、太阳能电池组件、盖板、保温层。因为其冷却装置里面的流体有区别,所以又把其细分为两种,一种是水冷却型PV/T集热器另一种是空气冷却型PV/T集热器。为了更好地使集热器能够同时兼具太阳能电池和太阳能集热器的两种功能,所以将二者组合在一起。在太阳能电池的背面设置流体装置,利用流体装置来减少太阳能电池板中多余的热量,这样就能使太阳能电池板的温度始终处在一个转换率较高的状态从而提高系统的效率,同时又能得到热水。把光伏发电与太阳能低温热利用于一体,可以使太阳能的利用效率达到最大化,是前景较好的新型太阳能利用技术,具有重要的市场价值和探究价值。

1.2国内外光伏发展现状及发展趋势

1.2.1国内光伏发展现状

在2016年时，根据相关统计,从2010年截至2020年为止我国的光伏电站并网发电累计光伏装机容量已经累计达到253.43GW,较上一年上一年得新增光伏并网装机容量多了48.2GW，同比上升了60.1%,。新增和全年累计发电并网光伏装机容量都已经位列全世界的第一位。全年光伏发电规模以上光伏发电量的总量大约为2605亿千瓦时,约占全国光伏发电规模总以上发电量的3.5%。据推断2021年光伏新增装机量超过55GW，累计装机有望达到约308GW。

1.2.2国外光伏发展现状

根据2020年底的数据显示，目前，在世界上已经有20个国家的新增光伏容量超过了1GW，其中累计装机容量超过

10GW的国家有14个，累计装机容量超过40GW的国家有5个，累计光伏装机760.4GW。其中，我国、欧盟和美国分别以

48.2GW、19.6GW和19.2GW的规模位列全球前三。其中，排名第一的我国累计光伏装机254.4GW，其次为欧盟27国，累计达151.3GW，美国排名第三93.2GW，日本排名第四71.4GW。

1.2.3光伏未来的发展趋势

为积极响应国家号召，努力实现碳达峰、碳中和的目标。光伏发电运用的范围将会越来越大，不久后，我国的光伏行业将进入一个高速发展的阶段。预计到到2025、2030、2060年时，我国光伏发电装机规模甚至能够达到6亿、

10亿、40亿千瓦，这会促进国内投资约20万亿元。

综合分析区域性土地资源与生态环保、可再生能源的消纳与输送、利用率等方面的影响。在十四五期间期