【摘 要】
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太阳能利用技术是近年来最受关注的可再生能源利用方式之一,光伏光热组件（PV/T）将太阳能平板集热器和光伏板耦合成一个整体单元,提升发电效率同时收集有用热能,具有广阔的应用前景。本文以增强PV/T组件换热能力和改善光伏组件温度分布非均匀性为出发点,在PV/T组件中同时应用复合抛物面聚光器（CPC）和相变材料（PCM）,提出了一种聚光型光伏-光热-储能一体化系统（PV/T-CPCM）,在实际天气条件下
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（No.51978231）； 河北省自然科学基金面上项目（No.E2020202196）； 建筑安全与环境国家重点实验室暨国家建筑工程技术研究中心开放课题基金（No.BSBE2019-02）； 中央引导地方科技发展项目（No.216Z4502G）；
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太阳能利用技术是近年来最受关注的可再生能源利用方式之一,光伏光热组件（PV/T）将太阳能平板集热器和光伏板耦合成一个整体单元,提升发电效率同时收集有用热能,具有广阔的应用前景。本文以增强PV/T组件换热能力和改善光伏组件温度分布非均匀性为出发点,在PV/T组件中同时应用复合抛物面聚光器（CPC）和相变材料（PCM）,提出了一种聚光型光伏-光热-储能一体化系统（PV/T-CPCM）,在实际天气条件下通过实验测试和理论研究对该系统的整体热电性能展开了深入分析,具体研究如下:（1）相变材料的应用有效改善了光伏组件温度过热和分布不均匀问题,PV/T-CPCM系统中聚光带部分温度远低于PV/T-CPC系统,且后者光伏组件温度分布非均匀性比PV/T-CPCM高出1.5倍;聚光器的应用提升了光伏组件的有用热能和输出电功率,PV/T-CPCM系统的最大输出电功率分别是PV/T-CPC系统和平板型光伏组件（FPV）的1.3倍和1.6倍,日输出总（火用）分别是PV/T-CPC和FPV系统的2倍和4倍,且具有最高的总（火用）效率。（2）PV/T-CPCM系统采用间歇开泵运行策略时,低太阳辐射照度下集热功率较低但热效率更高,当太阳辐射照度在136.2～167.1 W/m~2范围内、工质入口温度为16.6℃时,系统最大瞬时热效率达到84.2%;当工质质量流量由0.01 kg/s增加至0.02 kg/s时,水泵耗功增加,工质进出口温差显著降低,相变材料温度冷却效果更好,但不同质量流量对系统集热效率影响不大。水泵间歇运行策略下,系统可节省水泵耗功同时工作流体结合相变冷却比于单一相变储能冷却效果更优,热调节效果更好。（3）对采用竖排型和蛇型热沉结构的PV/T-CPCM系统性能进行了对此分析,结果显示蛇型系统比竖排型日均热效率高出1.3%,但日均电效率和一次节能率分别低0.7%和0.3%;当相变材料熔化时,蛇型光伏组件温度远高于竖排型且其温度分布非均匀性为竖排型2倍;最后,将具有这两种热沉结构的PV/T-CPCM系统一次节能率与聚光型太阳能集热器（PT-CPC）和聚光型光伏系统（PV-CPC）进行了对比,结果表明PV/T-CPCM系统在热电联产方面具有较大节能潜力,为光伏光热系统的优化和应用提供了理论依据和实验支撑。
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