光伏光熱一體化系統(tǒng)解析

太陽(yáng)的光線出現(xiàn)在生活中的每一個(gè)地方，人們的生活已經(jīng)離不開太陽(yáng)，太陽(yáng)能不僅為植物生長(zhǎng)提供光源，而且也能為人類提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽(yáng)能。聚光光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)電效率高，占地面積小，是光伏產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)革新方向。中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所傳熱傳質(zhì)研究中心近年來基于高強(qiáng)度傳熱技術(shù)研制出高倍聚光光伏電池的控溫冷卻方法，在高倍聚光光伏光熱產(chǎn)業(yè)中取得新進(jìn)展。

聚光光伏發(fā)電技術(shù)是一種通過聚光器件將大面積的太陽(yáng)光匯聚到小面積光伏電池上發(fā)電的技術(shù)，大幅減少了光伏電池的用量，相比傳統(tǒng)的光伏電池，聚光光伏電池的用量減少到1/7000~1/10000，是對(duì)光伏發(fā)電行業(yè)的重要革新。然而，聚光光伏電池會(huì)產(chǎn)生較大熱量，從而降低光伏電池效率，甚至燒毀電池。因此，對(duì)電池進(jìn)行有效散熱、控制電池表面溫度是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的重要途徑。

由于聚光光伏電池在高溫環(huán)境下發(fā)電效率較低，課題組將散熱和熱利用巧妙結(jié)合，開發(fā)了獨(dú)特的高效散熱兼熱回收系統(tǒng)，將回收的余熱用于冬季供暖和夏季制冷除濕，給用戶提供冷熱濕電一體化解決方案，既可有效降低單位投資成本，又能滿足用戶的各種需求。這種光伏光熱一體化系統(tǒng)，適合于鄉(xiāng)村校舍、醫(yī)院、廠房等公共建筑，偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村和別墅區(qū)用戶，海島、邊防站以及光伏農(nóng)業(yè)等，具有廣闊市場(chǎng)前景。

針對(duì)高倍聚光光伏光熱一體化系統(tǒng)，課題組完成了聚光光伏發(fā)電及余熱利用系統(tǒng)的熱力學(xué)建模和優(yōu)化分析，確定了最佳運(yùn)行參數(shù)和方案。對(duì)于光伏電池的控溫問題，課題組設(shè)計(jì)研發(fā)了以熱管技術(shù)為核心的被動(dòng)式傳熱控溫器件，實(shí)現(xiàn)聚光光伏電池?zé)崦鏈囟鹊目刂埔约坝酂岬膫鬟f和轉(zhuǎn)換。在實(shí)驗(yàn)方面，課題組對(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模組箱進(jìn)行了室外實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果表明模組發(fā)電效率平均達(dá)到26%，太陽(yáng)能綜合利用率超過75%，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在河北衡水建設(shè)完成發(fā)電量15kW的高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的支架和跟蹤系統(tǒng)，正在進(jìn)行其他各部件的安裝工作，預(yù)計(jì)7月份實(shí)現(xiàn)示范運(yùn)行。未來兩年內(nèi)在衡水地區(qū)展開中等規(guī)模的示范推廣，并進(jìn)一步推向光伏農(nóng)業(yè)、海島邊防區(qū)等民用領(lǐng)域。還可以與火電廠結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光煤互補(bǔ)發(fā)電，并用余熱制冷解決火電空冷機(jī)組的渡夏問題。目前太陽(yáng)能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產(chǎn)品，這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。