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近年来虽然我国经济快速发展,但对一次能源的消耗巨大,由此带来的环境污染也越来越严重。统计数据表明,我国能源消费结构严重不平衡,一次能源消费占比过大,太阳能、风能等可再生能源比重较小。提高可再生能源利用技术,对节约能源、保护环境具有重要意义。目前人类对太阳能的利用主要分为太阳能光热技术、太阳能光伏技术。在此基础上有学者提出PV/T集热器(Photovoltaic/Thermal),可以同时产生热能和电能,即太阳能光伏光热技术。本文对PV/T集热器内部结构进行优化,并对其传热过程进行模拟,分析空气流道尺寸和流量对集热效率的影响。在光伏/空气集热模式下,最佳空气流道尺寸为0.025 m,节能效率为62.08%。在光伏/水集热模式下,最佳水流量为0.14 kg/s,太阳能综合效率为33.52%。结果表明,PV/T集热器的两种工作模式对太阳能的利用效率均高于传统集热器。为深入研究PV/T集热器光伏光热性能,本文搭建单块PV/T集热器实验平台。随着水流量的增大,PV/T集热器的电池表面温度、出口水温度、水箱温度以及热效率逐渐减小,而光电效率逐渐增大。集热器最佳工作流量为0.08 m~3/h,此时太阳能综合利用效率达到最大为75.57%。目前相关文献只测试单块PV/T集热器性能,本文同时搭建单块集热器实验平台和与对比PV/T集热器、PV光伏板的对比性能实验平台。在测试环境相同时,PV/T集热器比对比PV/T集热器和PV光伏板的光电效率分别高11.51%、8.13%。由此表明,在电池背板上加设铜管,利用循环水吸收电池工作产生的热量,能有效提高电池发电效率。当用户对热水需求较少时也应保持系统内水循环,否则降低集热器发电效率。最后探究连接方式和流量对小型PV/T热水系统性能的影响。本文搭建PV/T集热器串联和并联系统实验平台,研究连接方式和流量对系统性能的影响。串联系统测试时,最佳工作流量为0.15 m~3/h,太阳能综合利用效率达到68.65%。与单个集热器相比,系统水箱温升更大,其内部温度分层更加明显。随着串联数量的增加,集热器光伏光热性能逐渐下降,因此串联数量不宜过多。并联系统测试时,最佳工作流量为0.3 m~3/h,太阳能综合利用效率为66.63%。系统各部分温度随流量的变化与单块集热器的变化趋势相同。实验结果表明,串联系统的整体性能高于并联系统,因此对于小型PV/T热水系统宜采用串联系统。图[68]表[17]参[25]