提高光伏/热（PV/T）太阳能系统实用性的机理及其特性评价研究

Photovoltaic/thermal (PV/T) solar system can simultaneously generate electricity and heat. The convsion efficiency of the PV/T solar system can reach 60%. The PV/T solar system is one of the main ways to improve solar energy utilization.However,The water heating PV/T solar system is not widely used due to the lower outpue efficiency, high cost and poor usability.. Thus, researching concentrating water heating PV/T solar system is proposed in the project.The project plant to design concentrating PV/T solar collectors by combining the solar concentrator and the flat plate solar collector technology, and to establish a theoretical model of the concentrating PV/T solar system by researching the mechanism of the energy conversion,storage and distribution. Meanwhile,the influence of different design parameters for PV/T system on the system output heat,electricity and water temperature are studied by the theroy and experiment.And the design balance between output efficiency and water temperature of P/VT solar system is achieved..On this basis, the prototype of concentrating water heating PV/T solar system is designed and its date, month, year characteristic are tested. In addition, the performance evaluation system of PV/T solar system is establishmented by cnsidering the user need to electericity and heat. Research of this project is very important in the theoretical and application value of the concentrating PV/T solar system.

光伏/热（PV/T）太阳能系统能同时输出电能和热能,理论效率可达60%以上，其是提高太阳能利用率的主要途径之一。但是,由于受光伏电池、集热器特性及集成工艺等限制，PV/T系统实际输出效率较低、成本较大、实用性较差，未得到推广使用。为此，本项目提出聚光PV/T太阳能系统研究，拟结合太阳能聚光、平板太阳能集热器技术及高温太阳能电池，研究聚光水加热PV/T太阳能集热器，对系统能量转换、存储及输配机理开展研究，建立聚光水加热PV/T系统优化设计的理论模型。同时，结合用户对电能、热能的需求，开展系统不同设计参数对系统输出热能、电能和水温等影响的理论及实验研究，实现PV/T系统输出效率与输出热水温度的平衡设计，提高系统实用性。同时，设计聚光水加热PV/T太阳能系统样机，并对其日、月、年输出特性测试，建立PV/T系统新的特性评价体系。项目的研究对于增强PV/T太阳能系统的实用性具重要的理论及实用价值。

项目围绕PV/T聚光器特性、PV/T集热器优化设计及理论、聚光 PV/T太阳能样机设计及测试、PV/T集热器性能评价等开展研究工作，严格按照计划开展研究工作，圆满完成项目预定的各项目标及内容，为提高PV/T太阳能系统实用性奠定理论、实验支撑。同时，通过项目研究培养年轻教师4名、硕士生1名及本科生20余名。具体如下：.（1）聚光PV/T太阳能系统优化设计理论及模型研究。通过研究聚光PV/T太阳能集热器能量转换、存储和传输机理及用户对输出电能、热能需求，建立了聚光PV/T太阳能集热器系统优化设计理论模型，并开发了PV/T太阳能集热器设计分析软件，研究为PV/T太阳能系统的优化设计奠定了理论基础和简化了设计过程。.（2）PV/T聚光特性及与PV/T集热器集成研究。研制了漫反射和CPC聚光器，设计了漫反射、CPC聚光PV/T太阳能系统样机，并对其光电、热特性进行了实验及测试分析。结果表明，增加漫反射聚光器对提高系统实用性的影响是明显的，且具有热水温度上升快、工作温度高的特点。.（3）PV/T集热器结构优化设计研究，开展了部分覆盖太阳电池PV/T集热器和双玻太阳电池PV/T集热器等的结构优化研究。设计了部分覆盖太阳电池PV/T集热器和双玻太阳电池PV/T集热器样机，并对其光电、光热特性进行测试。研究表明通过调整太阳电池的覆盖率，能较好解决PV/T 集热器效率提升与实用性之间的矛盾，同时，利用双玻太阳电池能有效减弱PV/T集热器中平板集热器温度对太阳电池光电转换特性的影响。.（4）从技术、效果及成本特性三方面开展了PV/T集热器性能综合评价理论一体化研究。并针对设计结构参数、气象条件及使用寿命等对PV/T集热器性能的影响开展研究分析，结果表明其转换效率受结构参数影响较大，输出能量受气象参数影响较大，使用寿命直接影响集热器使用成本。研究为综合评价PV/T集热器性能提供了一种新的理论。.（5）通过项目的研究，发表研究论文14篇（2篇录用待发表），其中，SCI（EI）收录论文10篇；申请国家专利9项，其中，获得国家专利授权6项。