水资源短缺是目前世界范围面临的重要问题,由于生产原料广、生产耗能低及无污染等因素,太阳能海水淡化技术将成为21世纪解决淡水资源紧缺的最有效措施之一。目前各国基于传统太阳能海水淡化系统,从两方面优化开发新型系统:一方面目的是提高淡水产量;另一方面则从提高太阳能利用率的角度考虑,开发太阳能利用率高的水、电、冷等多产品联合生产系统。本文基于PV/T供能及扩容蒸发技术,设计并优化了一种水电联产的太阳能海水淡化系统,对其相关参数进行了理论分析,同时研究了该系统变工况时的运行特性。具体内容如下:(1)设计了扩容蒸发器结构尺寸:内径1.3m,长度3.45m,总容积5.7272 m~3,单个封头容积0.57517 m~3。基于Fluent数值模拟,得到扩容蒸发器内部的传热传质特性,研究了在扩容蒸发器内加装平台对扩容蒸发效率的影响。(2)搭建了PV/T扩容式海水淡化系统,建立了系统数学模型。利用Matlab软件进行了性能计算,得到了系统性能参数,并据此优化设计系统。最优方案设计工况下,系统光电转化效率为18.49%,电功率599.11W/m~2,淡水产量12.55kg/h。相比于同参数下常规光伏系统,电功率提高了166.14W/m~2,相比于同参数下的常规MSF系统淡水产量也具有一定的提高。(3)分析了太阳辐照强度、海水入口温度以及海水入口流量变化对系统性能的影响。在其他设计工况条件不变的情况下,随太阳辐照强度从200W/m~2增加到1200W/m~2,系统电功率从122.06W/m~2增大到715.64W/m~2,淡水产量则从2.66kg/h增加到15.58kg/h;随海水入口温度从10℃增加到30℃,系统电功率从597.48W/m~2降低到548.04W/m~2,淡水产量则从12.93kg/h降低到12.49kg/h;随海水入口流量从60kg/h增加到140kg/h,系统电功率从574.84W/m~2增加到610.12W/m~2,淡水产量则从10.85kg/h增加到13.86kg/h。基于此,研究了系统在特定太阳辐照环境下质调节及量调节运行机制。在北京地区2018年7月某一天10:00至12:00,质调节和量调节效果相似,产水总量约22kg,产电总量约1.06(kW?h)/m~2。16:00至18:00,质调节方式优于量调节方式,质调节方式产水总量9.75kg,比量调节多1.28kg,产电总量0.453(kW?h)/m~2,比量调节高0.068(kW?h)/m~2。