2019-08-23 工程熱物理研究所
語音播報
聚光光伏發電技術發電效率高，佔地面積小，是光伏產業的重點革新方向。中國科學院工程熱物理研究所傳熱傳質研究中心近年來基於高強度傳熱技術研製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業中取得新進展。
聚光光伏發電技術是一種通過聚光器件將大面積的太陽光匯聚到小面積光伏電池上發電的技術，大幅減少了光伏電池的用量，相比傳統的光伏電池，聚光光伏電池的用量減少到1/7000~1/10000，是對光伏發電行業的重要革新。然而，聚光光伏電池會產生較大熱量，從而降低光伏電池效率，甚至燒毀電池。因此，對電池進行有效散熱、控制電池表面溫度是對系統進行優化的重要途徑。
由於聚光光伏電池在高溫環境下發電效率較低，課題組將散熱和熱利用巧妙結合，開發了獨特的高效散熱兼熱回收系統，將回收的餘熱用於冬季供暖和夏季製冷除溼，給用戶提供冷熱溼電一體化解決方案，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，適合於鄉村校舍、醫院、廠房等公共建築，偏遠鄉村和別墅區用戶，海島、邊防站以及光伏農業等，具有廣闊市場前景。
針對高倍聚光光伏光熱一體化系統，課題組完成了聚光光伏發電及餘熱利用系統的熱力學建模和優化分析，確定了最佳運行參數和方案。對於光伏電池的控溫問題，課題組設計研發了以熱管技術為核心的被動式傳熱控溫器件，實現聚光光伏電池熱面溫度的控制以及餘熱的傳遞和轉換。在實驗方面，課題組對研發設計的系統模組箱進行了室外實驗測試，結果表明模組發電效率平均達到26%，太陽能綜合利用率超過75%，均達到國際先進水平。
目前，研究團隊已經在河北衡水建設完成發電量15kW的高倍聚光光伏發電系統的支架和跟蹤系統，正在進行其他各部件的安裝工作，預計7月份實現示範運行。未來兩年內在衡水地區展開中等規模的示範推廣，並進一步推向光伏農業、海島邊防區等民用領域。還可以與火電廠結合，實現光煤互補發電，並用餘熱製冷解決火電空冷機組的渡夏問題。
該項目獲得了國家重點研發計劃國際科技合作項目（2016YFE0118100）的支持，目前已發表SCI論文3篇，授權發明專利3項和實用新型專利2項，並參與了1項行業標準的制定。
聚光光伏發電技術發電效率高，佔地面積小，是光伏產業的重點革新方向。中國科學院工程熱物理研究所傳熱傳質研究中心近年來基於高強度傳熱技術研製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業中取得新進展。
聚光光伏發電技術是一種通過聚光器件將大面積的太陽光匯聚到小面積光伏電池上發電的技術，大幅減少了光伏電池的用量，相比傳統的光伏電池，聚光光伏電池的用量減少到1/7000~1/10000，是對光伏發電行業的重要革新。然而，聚光光伏電池會產生較大熱量，從而降低光伏電池效率，甚至燒毀電池。因此，對電池進行有效散熱、控制電池表面溫度是對系統進行優化的重要途徑。
由於聚光光伏電池在高溫環境下發電效率較低，課題組將散熱和熱利用巧妙結合，開發了獨特的高效散熱兼熱回收系統，將回收的餘熱用於冬季供暖和夏季製冷除溼，給用戶提供冷熱溼電一體化解決方案，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，適合於鄉村校舍、醫院、廠房等公共建築，偏遠鄉村和別墅區用戶，海島、邊防站以及光伏農業等，具有廣闊市場前景。
針對高倍聚光光伏光熱一體化系統，課題組完成了聚光光伏發電及餘熱利用系統的熱力學建模和優化分析，確定了最佳運行參數和方案。對於光伏電池的控溫問題，課題組設計研發了以熱管技術為核心的被動式傳熱控溫器件，實現聚光光伏電池熱面溫度的控制以及餘熱的傳遞和轉換。在實驗方面，課題組對研發設計的系統模組箱進行了室外實驗測試，結果表明模組發電效率平均達到26%，太陽能綜合利用率超過75%，均達到國際先進水平。
目前，研究團隊已經在河北衡水建設完成發電量15kW的高倍聚光光伏發電系統的支架和跟蹤系統，正在進行其他各部件的安裝工作，預計7月份實現示範運行。未來兩年內在衡水地區展開中等規模的示範推廣，並進一步推向光伏農業、海島邊防區等民用領域。還可以與火電廠結合，實現光煤互補發電，並用餘熱製冷解決火電空冷機組的渡夏問題。
該項目獲得了國家重點研發計劃國際科技合作項目（2016YFE0118100）的支持，目前已發表SCI論文3篇，授權發明專利3項和實用新型專利2項，並參與了1項行業標準的制定。