[發明專利]模塊式太陽能光電光熱一體化系統實驗裝置

有效

• 申請號: 201810298175.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108335595B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 徐鑫;趙維;祁利濤;張建勝;么明陽;何嘉羽
• 申請（專利權）人: 天津中德應用技術大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G09B25/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本發明涉及PVT系統技術領域，尤其涉及一種模塊式太陽能光電光熱一體化系統實驗裝置。包括可調高度支架、帶有卡槽或滑道的底座、可自由拆卸的模擬光源模塊、可自由組合的聚光模塊、光伏模塊以及光熱模塊；所述底座通過螺栓與所述可調高度支架連接；模擬光源模塊由光源支架以及安裝在光源支架上的可調亮度的燈組構成，光源支架通過螺栓與所述底座連接；光伏模塊包括光伏組件以及光伏框架，所述光伏組件通過絕緣膠與所述光伏框架粘合固定；所述光熱模塊包括水系統流道或空氣系統流道及光熱模塊框架，所述流道通過密封膠與所述光熱模塊框架粘合固定。本發明降低了多因素試驗的實驗成本，提升了試驗的靈活性，增加了可實現的試驗條件數量。

技術領域

本發明涉及PVT系統技術領域，尤其涉及一種模塊式太陽能光電光熱一體化系統實驗裝置。

背景技術

通過對太陽能光伏發電性能進行研究，發現光伏(PV)組件發電效率隨著PV組件表面溫度的升高而降低。冷卻介質通過導熱或對流傳熱，將PV組件因光伏效應產生的熱量帶走，進而降低PV組件表面溫度，提升發電效率，并延長PV組件使用壽命。溫度提升的冷卻介質可作為熱源進行再利用。此種方式既可以得到電又可以得到熱，即太陽能光電光熱一體化系統(簡稱PVT系統)。

近年來，國內外分別從光伏組件材質、集熱體性能特性、系統光學特性及光電光熱組合方式等方面對PVT系統進行設計研究。通過研究發現，選用不同PV材料，其發電效率不同。對于冷卻介質，空氣便于流動、收集和使用，無潛在危險，但系統體積比采用水作為冷卻介質的系統大，而水在冬季寒冷地區會出現凍結。對于液體流道，熱管式集熱器成本較高，但可使PV組件表面溫度保持良好的均勻性，進而得到較高的系統綜合效率；對于空氣流道，流道內擾動越強烈，傳熱性能越好，流體阻力越大。當PVT集熱器中設有雙流道時，系統的綜合效率會得到進一步的提升，不同的雙流道組合方式會對PVT系統性能帶來不同的影響。對于流體狀態，Sarhadd?i對太陽能平板PVT集熱器進行測試研究，發現隨著進口溫度的升高，綜合效率降低。通過實驗及模擬發現，流體流速越快，PV組件表面溫度越低，流體溫升越小，得熱量越大，綜合效率越高。從太陽輻射角度進行研究發現，綜合效率隨著太陽輻射值的升高而升高。PV組件表面的空氣濕度越大，發電效率越低，綜合效率越低。為了能夠高效利用太陽能，國內外從不同影響PVT系統性能的因素角度對PVT集熱器進行設計。對我國相關專利進行分析，發現部分專利強調PVT系統的聚光性，部分通過設計新型冷卻工質流道強調集熱部分的高效性，部分通過設計不同的光伏組件及光熱組件組合形式提升系統效率，部分提出新的工藝方式將集熱器制作工藝簡單化，但是均沒有考慮聚光性、發電性能和集熱性能等因素之間的相互影響。

綜上所述，各研究設計提出新型PVT系統后，均會與功能相近系統進行對比實驗或模擬計算，從而確定新系統的優劣性。目前，對于新型PVT集熱器的研制，為了節約實驗成本，新型PVT集熱器需要通過模擬計算確定具體尺寸后，才可搭建實驗臺并進行實驗驗證；但依然無法做到多因素正交實驗或其中某單一變量的對比實驗，進而獲得最優配比的PVT系統。主要原因是影響PVT系統性能的因素多樣，僅現有PVT集熱器形式至少20種；并且，部分因素相互影響，提升了平行對比實驗的難度；進一步的，每一種集熱器均需要一個新試驗臺，這既增加了實驗準備時長又增加了實驗成本。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種模塊式太陽能光電光熱一體化系統實驗裝置，節約實驗成本，縮短實驗準備時長。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種模塊式太陽能光電光熱一體化系統實驗裝置，其特征在于：包括可調高度支架、帶有卡槽或滑道的底座、可自由拆卸的模擬光源模塊、可自由組合的聚光模塊、光伏模塊以及光熱模塊；

所述底座通過螺栓與所述可調高度支架連接；

所述模擬光源模塊由光源支架以及安裝在光源支架上的可調亮度的燈組構成，所述光源支架通過螺栓與所述底座連接；

所述聚光模塊通過卡槽或滑道與所述底座連接；