《小尺度非跟蹤耦合聚光光伏光熱系統綜合性能研究》是依託中國科學技術大學，由李桂強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：小尺度非跟蹤耦合聚光光伏光熱系統綜合性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李桂強
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於太陽能建築一體化思想，針對平板光伏光熱系統價格昂貴、輸出溫度有限及常見聚光器不易與建築結合等問題，創新地採用全反射、鏡面反射及透鏡折射相耦合的新型聚光方式，提出了一種小尺度非跟蹤耦合聚光光伏光熱系統（SSACPC-PV/T）。該聚光系統無需跟蹤，採用小尺度結構，易形成與平板PV/T相似的安裝模組，便於與建築集成。同時系統具有優良的聚光性能，可大幅降低光伏電池和系統成本，為建築提供電力、熱水、空氣採暖及其他太陽能建築採暖、製冷所需的較高溫度熱源。. 本項目擬採用模擬和實驗結合的方法，通過對耦合聚光機理及結構最佳化，SSACPC聚光、光伏輸出特性及光熱轉換三者關係，南牆空氣採暖特性及對建築室內熱環境影響，系統全年綜合性能分析及對建築能耗影響等問題進行研究，獲得低成本且性能可靠的SSACPC-PV/T系統，為聚光PV/T在建築中的套用提供理論指導，具有重要科學研究和工程套用價值。
結題摘要
傳統平板型光伏光熱系統價格昂貴、輸出溫度有限及常見聚光器不易與建築結合，為解決這一問題，實現聚光光伏技術與建築的有效結合，本項目提出了一種新型小尺度非跟蹤耦合型聚光光伏光熱系統（SSACPC-PV/T）。SSACPC創新性的採用全反射、鏡面反射及透鏡折射相耦合的新型聚光方式，具有較大的光線接收角和較高的光學性能。該聚光系統無需跟蹤，採用小尺度結構，易形成與平板PV/T相似的安裝模組，便於與建築集成。同時系統具有優良的聚光性能，可大幅降低光伏電池和系統成本，為建築提供電力、熱水、空氣採暖及其他太陽能建築採暖、製冷所需的較高溫度熱源。 本項目採用模擬和實驗相結合的方法，對SSACPC的光學性能進行了探索和最佳化，針對與建築屋頂和南牆固定安裝的不同特點，設計了適用於屋頂安裝的對稱型SSACPC和適用於建築南牆安裝的非對稱型SSACPC。模擬和實驗研究了SSACPC的光學性能、聚光光伏性能、輻照分布等聚光器關鍵性能，並以部分地區的典型氣象參數對系統的全年綜合性能進行了模擬研究；搭建了室外SSACPC-PV/T實驗平台，對聚光PV/T系統的全天工作性能進行了測試分析；建立了聚光PV/T的數學模型，對SSACPC-PV/T系統的全年綜合性能進行了預測分析；基於中國的實際數據，以非對稱SSACPC-PV為例，開展了低倍聚光光伏技術的生命周期評價並和傳統平板光伏技術進行了對比，研究發現低倍聚光光伏技術在生命周期內對環境的影響更小，能量回收周期更低，是一種更為清潔的新能源技術。系統具有良好的工作性能，為聚光PV/T在建築中的套用提供理論指導，具有重要科學研究和工程套用價值。項目完成至今，共發表論文19篇，其中SCI/EI論文18篇，SCI論文16篇，EI論文2篇，其他論文1篇；申請發明專利4項，授權實用新型專利1項；培養碩士生兩名。
