太陽能電熱聯用系統研究

蔣政

【摘要】：隨著全球性生態問題的惡化以及化石能源的日益枯竭，世界各國對于可再生能源的研究利用愈發重視，太陽能作為一種可再生能源受到了世界各國研究的青睞，但是由于太陽能能流不穩定以及密度低等原因的影響，制約著太陽能技術的進一步發展，因此加強如何提高太陽能作為一種能量的利用效率研究是十分必要的。本文將以太陽能的電熱聯用（PV/T）作為研究重點展開相關的問題探索，著力于太陽能總的利用效率的提高。

【關鍵詞】：太陽能；電熱聯用系統；可再生能源

1 太陽能電熱聯用系統相關概念

1.1太陽能電熱聯用系統的基本結構

太陽能電熱聯用系統主要由PV/T集熱器、熱能利用部件以及電能利用部件這三大部分所組成。PV/T集熱器屬于太陽能電熱聯用系統的核心組成部分，種類繁多，按照不同的劃分標準可以分為不同的類型，例如按照選用的集熱流體的不同類型可以分為空氣型PV/T集熱器和水型PV/T集熱器；若是按照PV/T系統蓋板數目的不同可以分為雙蓋板型、單蓋板型以及無蓋板型；而按照PV/T系統集熱器的結構不同則可以分為渠槽式以及管板式。不同類型的組成部件與不同類型的組成材料相互結合，由此產生的PV/T系統集熱器可以有多種形式，每種形式的聯用系統集熱器所具備的性能和功能也各不相同。

1.2太陽能電熱聯用系統的性能分析

為了便于分析研究，本文將從集熱流體的不同劃分來進行太陽能電熱聯用系統的性能分析，也就是從空氣型PV/T集熱器與水型PV/T集熱器兩大類進行分析研究，具體如下：

1.2.1空氣型PV/T集熱器

空氣型的PV/T集熱器是將大自然中的空氣作為電熱聯用系統工作介質的一種PV/T形式，這種類型的集熱器在結構選擇的時候多采用渠槽式結構，也就是說在太陽能電池板的下面留出一定的空隙用于空氣流通，或者是做一系列寬深比例一定的空氣通道，以便借助空氣流動收集熱能。從結構設置上來看，空氣型的PV/T集熱器也有多種不同的設計方式。通常來說，空氣型的PV/T集熱器會將所收集的熱量用于通風空氣的預加熱，以此來實現室內的采暖，再者是通過換熱器來保障熱水的提供。

1.2.2水型PV/T集熱器

水型的PV/T集熱器多是采取管板式的結構，是一種將水作為集熱介質進行集熱工作的集熱器形式。之所以采用管板式的結構形式，是因為管板式的結構形式能夠將太陽能電池板與管板式集熱器的吸熱板緊密連接，這種結構形式與傳統的太陽能集熱器比較相似，管板與吸熱板之間可以采取緊密配合或是焊接的方式相連接，以此保證水這種集熱介質能夠在管板內流動并收集熱量，同時在管板的下方會設置一些保溫材料，用以減少熱損失。這種水型的管板式PV/T集熱器從形式上分也有有無上蓋板的區別，而制作上蓋板的材料也多是特氟龍塑料或是玻璃等材料。

2、 太陽能電熱聯用系統的應用前景

2.1太陽能電熱聯用系統的應用前景分析

2.1.1太陽能電熱聯用系統與建筑一體化的有效結合

太陽能電熱聯用系統與建筑一體化的應用研究早已成為近幾年來的一個研究熱點，太陽能的電熱聯用系統能夠保障太陽電池工作時的溫度，并且同時為建筑物提供低溫的生活用熱，有效的提升太陽能的綜合利用效率。目前在建筑一體化的應用中更多的是空氣型的PV/T系統，并且關于這方面的研究理論已有大量的數據支持，隨著這幾年來太陽能電熱聯用系統與建筑一體化的進一步應用結合，國內外眾多學者又開展了太陽能電熱聯用系統與建筑物通風系統設計的結合。

2.1.2太陽能電熱聯用系統與聚光技術的有效結合

太陽能電熱聯用系統與聚光技術的有效結合是目前來看最有效的降低系統成本的方式，通過這兩方面的有效結合可以借助成本較低的聚光器來替代成本費用高昂的太陽電池，因此，關于這一方面的研究也會是未來一段時間內的重點研究內容。

2.1.3太陽能電熱聯用系統中電能與熱能的有效利用

鑒于太陽能電熱聯用系統中電能的利用與一般的光伏系統中電能的利用相差不大，因此在本文中就不再另外做分析，此處將著重分析太陽能電熱聯用系統中熱能的應用研究，結果如下：

首先是在家庭用水中的應用，應用于家庭熱水中的一般是水型的PV/T系統，最普遍的就像是我們常見的太陽能熱水器，通常會在PV/T集熱器上面加設一個水箱，通過自然對于的形式進行水的加熱，然后將熱量儲存于水箱中，空氣型的PV/C集熱器也是可以應用于家庭用水中的，不過需要另外加設一個換熱器才可以；其次是在室內通風以及采暖中的應用，這種應用方式則多是采用空氣型的PV/T系統，并且這種方式的PV/T系統大多是與建筑的一體化相結合，建設成PV/T屋頂或是光伏墻，當然，水型的PV/T系統也可以應用于家庭采暖中，不過應用的相對來說較少，就算是采用，也大多需要與熱泵進行結合；再者是與熱泵的結合應用，其實簡單來看，不管是室內采暖也好、家庭熱水也罷，其實本質上都是以PV/T的集熱器來當做熱泵的熱源，以此來進行對于熱能的應用，這種與熱泵相結合的太陽能電熱聯用系統，經研究只需要采用25平方米的PV/T集熱器面積，就能夠在很大程度上滿足建筑物對于熱能以及電能的需求，有著重要研究價值的同時具有很大的市場潛力。

結語

綜上所述，由于太陽能電熱聯用系統所具有的高利用效率的特點，受到了世界各國研究學者的關注，成為當下的研究重點，目前來說，由于關于PV/T系統相關方面的理論研究還比較少，仍有很大的進步空間，因此PV/T系統的商業化產品應用方面還是比較有限的，需要進一步的研究開發。希望能夠通過本文關于太陽能電熱聯用系統的相關問題研究，為今后太陽能綜合利用效率的提高以及PV/T系統的進一步商業化發展做出貢獻。

【參考文獻】：

[1]熊超，馬瑞.考慮降損和平抑峰谷的配電網儲能電池Pareto優化模型[J].電力建設，2015，（8）：34-40.

[2]電南瑞科技股份有限公司， 國家電網公司， 國網江蘇省電力公司， 等.一種平抑隨機性電源出力波動的方法：中國，CN201710507765.8[P].2017-11-21.

[3]謝澤坤.聚光型太陽能電熱聯用裝置測控系統研制[D].華北電力大學，2015.