[发明专利]模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置

说明书

本发明涉及PVT系统技术领域，尤其涉及一种模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置。包括可调高度支架、带有卡槽或滑道的底座、可自由拆卸的模拟光源模块、可自由组合的聚光模块、光伏模块以及光热模块；所述底座通过螺栓与所述可调高度支架连接；模拟光源模块由光源支架以及安装在光源支架上的可调亮度的灯组构成，光源支架通过螺栓与所述底座连接；光伏模块包括光伏组件以及光伏框架，所述光伏组件通过绝缘胶与所述光伏框架粘合固定；所述光热模块包括水系统流道或空气系统流道及光热模块框架，所述流道通过密封胶与所述光热模块框架粘合固定。本发明降低了多因素试验的实验成本，提升了试验的灵活性，增加了可实现的试验条件数量。

技术领域

本发明涉及PVT系统技术领域，尤其涉及一种模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置。

背景技术

通过对太阳能光伏发电性能进行研究，发现光伏(PV)组件发电效率随着PV组件表面温度的升高而降低。冷却介质通过导热或对流传热，将PV组件因光伏效应产生的热量带走，进而降低PV组件表面温度，提升发电效率，并延长PV组件使用寿命。温度提升的冷却介质可作为热源进行再利用。此种方式既可以得到电又可以得到热，即太阳能光电光热一体化系统(简称PVT系统)。

近年来，国内外分别从光伏组件材质、集热体性能特性、系统光学特性及光电光热组合方式等方面对PVT系统进行设计研究。通过研究发现，选用不同PV材料，其发电效率不同。对于冷却介质，空气便于流动、收集和使用，无潜在危险，但系统体积比采用水作为冷却介质的系统大，而水在冬季寒冷地区会出现冻结。对于液体流道，热管式集热器成本较高，但可使PV组件表面温度保持良好的均匀性，进而得到较高的系统综合效率；对于空气流道，流道内扰动越强烈，传热性能越好，流体阻力越大。当PVT集热器中设有双流道时，系统的综合效率会得到进一步的提升，不同的双流道组合方式会对PVT系统性能带来不同的影响。对于流体状态，Sarhadd i对太阳能平板PVT集热器进行测试研究，发现随着进口温度的升高，综合效率降低。通过实验及模拟发现，流体流速越快，PV组件表面温度越低，流体温升越小，得热量越大，综合效率越高。从太阳辐射角度进行研究发现，综合效率随着太阳辐射值的升高而升高。PV组件表面的空气湿度越大，发电效率越低，综合效率越低。为了能够高效利用太阳能，国内外从不同影响PVT系统性能的因素角度对PVT集热器进行设计。对我国相关专利进行分析，发现部分专利强调PVT系统的聚光性，部分通过设计新型冷却工质流道强调集热部分的高效性，部分通过设计不同的光伏组件及光热组件组合形式提升系统效率，部分提出新的工艺方式将集热器制作工艺简单化，但是均没有考虑聚光性、发电性能和集热性能等因素之间的相互影响。

综上所述，各研究设计提出新型PVT系统后，均会与功能相近系统进行对比实验或模拟计算，从而确定新系统的优劣性。目前，对于新型PVT集热器的研制，为了节约实验成本，新型PVT集热器需要通过模拟计算确定具体尺寸后，才可搭建实验台并进行实验验证；但依然无法做到多因素正交实验或其中某单一变量的对比实验，进而获得最优配比的PVT系统。主要原因是影响PVT系统性能的因素多样，仅现有PVT集热器形式至少20种；并且，部分因素相互影响，提升了平行对比实验的难度；进一步的，每一种集热器均需要一个新试验台，这既增加了实验准备时长又增加了实验成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置，节约实验成本，缩短实验准备时长。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置，其特征在于：包括可调高度支架、带有卡槽或滑道的底座、可自由拆卸的模拟光源模块、可自由组合的聚光模块、光伏模块以及光热模块；

所述底座通过螺栓与所述可调高度支架连接；

所述模拟光源模块由光源支架以及安装在光源支架上的可调亮度的灯组构成，所述光源支架通过螺栓与所述底座连接；

所述聚光模块通过卡槽或滑道与所述底座连接；