摘 要

太阳能是一种可再生的清洁能源，随着时代的进步与科技的发展，太阳能资源已经慢慢的渗入到了我们的日常生活之中，太阳能取之不尽用之不竭，如果能充分地开发和利用太阳能资源，那么将可以极大的缓解当今时代的能源匮乏问题。本文通过对太阳能光伏光热集热器的性能研究，结合太阳能光伏光热集热器工作时候的外部气象条件，提出了影响太阳能光伏光热集热器综合效率的性能因素。

本文的主要研究内容如下：

1.通过对太阳能光伏发电和太阳能光热利用的研究，发现要使太阳能的利用率达到最大，那么应该是将太阳能光伏发电和太阳能光热利用结合起来，使其既能通过太阳光的照射得到电能又能将太阳辐射能转换为热能加以利用。

2.查阅资料并采用对比分析的方法，对太阳能光伏光热集热器的性能指标进行对比分析，分析太阳能光伏光热集热器的性能指标与哪些影响因素有关。

3.通过仿真模拟软件Trnsys对建立的太阳能光伏光热集热器进行模拟，通过对其性能数值模拟的结果分析，验证太阳能光伏光热集热器的性能影响因素，并提出太阳能光伏光热集热器的优化设计方法。

总之，光伏太阳能集热器的性能是充分利用和发展太阳能资源的关键。我们的研究提供了一些关于太阳能资源优化设计的建议。

关键词：可再生能源、太阳能光伏光热集热器、仿真模拟、优化设计

Abstract

Unlimited solar energy is a kind of renewable clean energy, which slowly has seeped into our daily lives along with the progress of times and the development of science and technology. The current energy shortage issue would be greatly relieved based on full utilization and development of solar energy resources. The performances of photovoltaic solar-thermal collectors were studied here by combining the available external meteorological conditions; in addition, those factors influencing the integrated efficiency of photovoltaic solar-thermal collectors were presented.

This study focused on contents as follows:

1. It was found that integration of the solar photovoltaic power and thermal utilization may lead to peaking utilization of solar energy based on study of solar photovoltaic and thermal utilization, where solar power and heat may be fully utilized.

2. Those performance indexes of photovoltaic solar-thermal collectors were presented and those related influencing factors were investigated with reference to related data and by means of the assumption method

3. Numerical simulation was carried out to the established photovoltaic solar-thermal collectors based on application of simulation software Trnsys; and the performance factors were investigated; in addition, the optimization design method was presented for photovoltaic solar-thermal collectors.

In conclusion, performances of photovoltaic solar-thermal collectors are essential for full utilization and development of solar energy resources. Our study provided some suggestions for optimization design of solar energy resources.

Keywords:Renewable energy; photovoltaic thermal collector; simulation; optimization design

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 传统化石能源 3

1.2.1 化石能源的利用现状 3

1.2.2 化石能源利用所带来的环境问题 4

1.2.3 能源的发展趋势 5

1.3 工程应用情况 5

1.3.1 太阳能光伏技术应用 5

1.3.2 太阳能光热技术应用 6

1.4 本研究的思路 6

1.5 本文结构与主要内容 7

第二章 太阳能光伏发电介绍 8

2.1 工作原理和特点 8

2.2 分类以及组成 9

2.2.1 独立光伏发电 9

2.2.2 并网光伏发电 9

2.2.3 分布式光伏发电 9

2.3 光伏发电发展的现状及展望 10

2.4 本章小结 11

第三章 太阳能光伏光热集热器介绍 12

3.1 太阳能集热器 12

3.2 太阳能光伏光热集热器的性能 13

3.2.1 太阳能光伏光热集热器的光学性能 13

3.2.2 太阳能光伏光热集热器的几何特性 14

3.2.3 太阳能集热器的传热 14

3.3 本章小结 15

第四章 太阳能光伏光热集热器理论模型 16

4.1 理论模型计算分析 16

4.1.1 太阳能光伏光热集热器热性能描述 16

4.1.2 光伏光热集热器的电性能描述 21

4.2 数值模拟 21

4.2.1 TRNSYS动态模拟软件介绍 21

4.2.2 模拟求解 22

4.3 本章小结 24

第五章 太阳能光伏光热集热器模拟结果及分析 25

5.1 质量流率对集热器性能影响 25

5.2 集热器的几何结构对集热器性能影响 26

5.4入口流体温度对集热器性能的影响 28

5.5 本章小结 29

第六章 结论与展望 30

6.1 结论 30

6.2 展望 30

参考文献 31

致谢 34

1. 绪论

1.1 引言

目前，在我国的能源消费中，煤炭资源是处于第一的位置的，而且在近几年中，煤炭消耗占全部能源消耗的比例一直都处于70%以上。但是人们对煤炭资源的过度依赖，导致如今世界上的煤炭资源日渐枯竭，并且煤炭等化石燃料的燃烧也带来了严重的生态环境污染问题，这就要求我们加快可再生能源的开发和利用^[1]。世界未来的能源重要组成部分之一可再生能源，近几年得到了快速的发展。截止到2016年，世界上已经制订了可再生能源发展目标的国家超过一百七十个，还有出台了相应的政策支持的国家有超过一百四十个，这在推动能源转型全球化中发挥了非常重大的作用。相比2005年的55个国家，如今可再生能源的发展已经比过去增加了两倍以上。在欧洲发达国家中，欧盟也已经制定计划，预计到2020年可再生能源的比例占欧盟总能源的20%。发展中国家当中，我国预计到2020年可再生能源的消费将会达到总体消费的15%。