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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 聚光光伏热电（CPV/T）与氢储能多代系统的设计与分析

    摘要： 聚光光伏（CPV）是解决高效多结太阳能电池高成本问题的前景技术。然而由于光能高度集中，在有限空间内实现高热通量散热是一大挑战。本文首次提出并热力学分析了核态池沸腾传热（NBHT）技术在CPV热管理中的应用系统。为提升CPV系统整体效率，设计并热力学分析了结合聚光光伏热电联供（CPV/T）与储氢技术的多联产系统，以满足居民社区持续运行的电力、冷热水及暖通空调需求。部分CPV发电量用于电解水制取氢氧，所产气体经存储后由质子交换膜燃料电池（PEMFC）在夜间或日间不利工况下重新供电。CPV/T产生的余热通过溴化锂吸收式制冷机（AbC）满足建筑供暖、热水及制冷需求，吸收式制冷机出口连接除湿系统将潮湿空气转化为建筑用水和通风用气。该系统在设计稳态条件下实现67.52%的总能量效率、34.89%的火用效率及高达1862倍的聚光比。研究表明：当NBHT沸腾温度从353K升至373K时，因临界热流密度增加使最大聚光比能力显著提升至2400倍（原1392倍），但CPV系统电效率因电池温度升高从28.65%降至27.09%。通过参数研究还分析了直接法向辐照度（IDNI）、环境温度、相对湿度及装机容量对系统在不同地域、运行条件和规模下的性能影响。

    关键词： 聚光光伏、多联产系统、氢储能、火用、太阳能光伏/热系统、电解槽与燃料电池

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 采用基于Therminol VP-1纳米流体的光谱光束滤波器的混合聚光光伏/热系统全耦合数值模拟

    摘要： 多物理场应用的真实数值模拟是精确预测聚光太阳能系统运行的有效方法。尽管文献中已提出多种多物理场耦合方法，但将这些方法应用于复杂聚光太阳能技术的模拟仍具挑战性。因此，本研究针对采用纳米流体作为光谱滤光片的复合抛物面聚光光伏/热（CPC-PV/T）混合集热器，提出了一种新颖的二维-三维数值光学-热学-电学耦合方法。该方法通过精密计算工具，将非灰度二维模型获得的系统各组件体积吸收辐射量作为体积热源嵌入三维模型。全面分析了全耦合方法（FCM）的主要特性，并与先前采用的另外两种耦合方法进行对比。此外，还研究了使用纳米流体和基础流体光谱滤光片（BF-filter）的模块性能，并与独立聚光光伏电池进行比较。研究结果表明，与其他方法相比，FCM能更真实地揭示所提系统的运行特性，因其可考虑太阳光照的非均匀性、反射太阳光束在接收器上的方向变化，以及所用材料光学特性随太阳辐照度的变化。此外，在Therminol VP1油中悬浮氧化铟锡（ITO）纳米颗?？墒谷炔ǘ蔚奈章时仁褂肂F-filter时提高62.5%，同时显著降低电池温度及光伏波段内的透射辐照度。

    关键词： 辐射传热、多物理场耦合方法、纳米流体、聚光光伏/热系统、光谱束过滤器

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 采用抛物槽式集热器的混合聚光光伏/热系统实验与理论分析

    摘要： 在本研究中，设计了一种混合式聚光光伏热系统，并与抛物槽式集热器耦合，从理论和实验两方面研究了其联合产热发电性能。该设计将光伏组件安装在具有半圆柱形结构的抛物槽吸收管平面上，通过使水流经吸收管内部及吸收管与玻璃罩之间的环形间隙，实现光伏面板双面冷却?；谌攘ρУ谝欢山⒘讼低衬Ｐ停⒗米灾剖笛樽爸貌杉氖萁醒橹?。实验过程中，环形流速分别设置为0.008 kg/s、0.017 kg/s和0.025 kg/s，内管流速分别设置为0.075 kg/s、0.083 kg/s和0.091 kg/s。现场测试结果表明：当环形流速为0.008 kg/s时，对应内管流速0.075 kg/s、0.083 kg/s和0.091 kg/s的系统平均总效率分别为61.42%、64.61%和66.36%。模拟获得的混合系统理论结果与实验数据吻合良好。最后还对所提系统进行了环境成本分析。

    关键词： 混合系统、聚光光伏/热系统、抛物面槽式集热器、可再生能源、太阳能

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用低浓度MWCNT（水基）纳米流体的混合光伏/光热系统性能分析

    摘要： 本文介绍了将纳米流体作为光伏热系统（PV/T）工作介质的实验研究。光伏热系统是一种能源利用的混合系统，能将入射太阳辐射转化为电能和热能两种形式。本研究通过户外实验测试了采用水基多壁碳纳米管（MWCNT）作为储热/吸热介质的PV/T系统性能，在固定循环流量为1.2升/分钟的条件下，研究了纳米流体体积浓度比（0%-0.3%）变化的影响。实验分析表明：向基础流体添加纳米颗粒能显著提升热物性，从而改善PV/T系统的热效率和电效率。当MWCNT-水基纳米流体浓度为0.075%时系统效率最佳——该浓度下最大入射辐射时光伏板温度降低12°C，使系统总效率达到83.26%；日间平均温度降低10.3°C，对应系统总效率为61.23%。

    关键词： 纳米流体、多壁碳纳米管、太阳能、混合光伏/热系统、光伏

    更新于2025-09-24 05:59:53

  • 光伏热泵的性能指标

    摘要： 过去几十年间，对可逆制热制冷系统的需求显著增长，同时以更高效可持续方式发电的需求也日益迫切。因此，利用太阳能光伏（PV）驱动热泵（HP）的系统概念因其能将制热/制冷需求与可再生环保能源相匹配而备受关注。本文综述了已通过理论研究和/或实验测试的多种光伏-热泵系统解决方案，以及主要采用的性能评价指标（KPIs）。通过对传统KPIs的分析，明确了其适用边界，并据此提出新指标（PR25、PRref,25、SPFPV-HP和SPFPV-HP,ref,25），旨在克服原有局限，不仅能评估热泵与光伏系统本身的性能，还能评价两者的集成质量及整个光伏-热泵系统的可再生能源特性。本研究致力于推动光伏-热泵研究领域建立统一的KPIs体系以便比较未来研究成果，同时提出了相关建议与未来研究方向。

    关键词： 热泵、性能指标、光伏、电气工程、能源工程、工程学、光伏/热系统、系统工程、工业工程

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 灰尘沉积对基于制冷剂的光伏/热系统性能特性的影响

    摘要： 光伏光热（PV/T）系统是太阳能集热系统与光伏组件的集成装置，能同步产生热能与电能并具备更优的性能特性。根据所采用的传热介质，该系统主要分为空气型、水型及制冷剂型三类。光伏光热领域的研究进展证实，相较于空气型或水型系统，制冷剂型光伏光热系统具有更高的可靠性与更优越的性能表现。迄今为止，关于灰尘沉积对制冷剂型光伏光热系统性能影响的研究鲜有报道。本研究旨在分析灰尘沉积对制冷剂型光伏光热系统性能特性的影响。首先通过实验方法表征印度苏拉特市（北纬21.17°，东经72.83°）气候条件下的灰尘沉积状况，随后采用经验证的数值模型研究其对系统性能的影响。研究发现：经过八周的持续积灰，玻璃的光谱透过率从91%降至46.09%，导致系统电效率与性能系数（COP）分别相对下降44.14%和8.53%。

    关键词： 灰尘沉积，光伏/热系统，热泵

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 混合式低聚光光伏/热系统三维数值研究

    摘要： 由于同时输出电能和热能，聚光光伏/热混合集热器受到越来越多的关注。为进一步改进聚光混合光伏/热系统，需要采用结合多物理场的仿真方法来准确分析其光学、热学和电学性能。本文针对采用传热流体作为冷却介质、复合抛物面聚光器作为反射镜场的低倍聚光光伏/热系统开展了三维数值研究。通过有限体积法（FV）计算流体力学代码对整体模型进行模拟，并采用蒙特卡洛光线追迹法从理论上验证了光学模型的准确性。研究从数值上分析了不同散热器设计（U型和Z型）及冷却液（水、乙二醇和导热姆VP-1）的影响，同时对比独立光伏电池评估了该混合系统的经济可行性。经适当模型参数调整后，研究结果与实验数据具有良好的一致性。数据显示，在典型工况下该系统总能效和?效率分别可达57.66%和7.94%。相比U型设计，Z型散热器能进一步降低光伏电池平均温度并略微提升输出功率。

    关键词： 光伏/热系统，FV-DO辐射法，散热器，能量与火用分析

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 适用于加拿大大多伦多地区的光伏热系统最佳倾斜角度与朝向

    摘要： 我们开展了一项研究，旨在确定太阳能电池板获取最大太阳辐射的最优倾角与朝向。通过各向同性与非各向同性漫射天空辐射模型（各向同性与非各向同性模型）测得最优参数：四种各向同性模型给出的最优倾角在37°至44°区间波动，而非各向同性模型的计算结果更为一致，最优倾角集中在46–47°范围。两类模型均表明集热器倾角需每年调整四次以获取更多太阳辐射。研究同时显示，太阳能电池板应朝正南偏东或偏西方向安装并采用更平缓的倾角——正南方向偏东/偏西15°的朝向调整仅导致总接收辐射量减少不足1%?；诟ㄗ钣徘憬?，我们采用一维稳态传热模型分析了光伏光热（PV/T）系统朝正南偏东/偏西方向对出口温度的影响，发现三月至十二月期间PV/T面板朝正南偏东/偏西不超过15°时，出口温度降幅小于1.5%。该结果表明现有朝向正南偏东/偏西不超过15°的屋顶无需改变屋面形态即可加装光伏光热系统。

    关键词： 光伏/热系统、各向异性模型、太阳辐射、最佳倾角、各向同性模型、太阳能光伏朝向

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于CoSO4的Ag纳米流体作为混合光伏/热应用光谱分束器的研究

    摘要： 纳米流体可作为高效光谱分束器以提升混合光伏/热（PV/T）系统性能。本研究创新性地开发了基于硫酸钴的银纳米流体，该流体或可作为硅聚光（CPV）太阳能电池混合PV/T系统的流体光学滤波器。首先制备了不同浓度的高分散性银/硫酸钴纳米流体，所测光学透射率结果表明：相较于水基纳米流体，银/硫酸钴纳米流体在更宽光谱范围内具有强吸收特性。随后探讨了银纳米流体滤波器对硅CPV电池电性能的影响——相同银纳米颗粒质量分数下，银/硫酸钴纳米流体产生的短路电流及电能输出均低于银/水纳米流体，但其滞止温度更高。通过引入优化纳米流体滤波器光学特性并确定优值函数（MF）的理论模型，评估了银/硫酸钴纳米流体在PV/T系统中的过滤性能。结果显示：采用银/硫酸钴-2纳米流体滤波器的PV/T系统MF值，同时高于典型银-二氧化硅（核壳结构）/水纳米流体滤波器与银/水纳米流体滤波器；当银/硫酸钴纳米流体中银纳米颗粒质量分数介于24-57ppm时，其PV/T系统计算MF值趋近于恒定且高于1.371，其中银纳米颗粒质量分数为37ppm时达到峰值MF值。

    关键词： 基于硫酸钴、光谱分束器、太阳能、硅聚光电池、纳米流体、光伏/热系统

    更新于2025-09-10 09:29:36