基于太阳能耦合燃料电池热电联供系统的太阳能光电/光热试验研究

摘要

为了有效利用可再生能源并显著提高可再生能源利用效率,缓解能源危机和减少环境污染.利用"温度对口,梯级利用"的原理将太阳能光电及燃料电池发电、太阳能热利用及燃料电池余热回收利用结合起来,构建太阳能耦合燃料电池的热电联供系统.根据热电联供系统的构成,搭建太阳能气象工作站、太阳能光电/质子交换膜燃料电池模拟器、低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统试验平台,测试太阳能光电/光热的运行参数,验证太阳能耦合燃料电池热电联供系统的可行性.试验结果表明:100W太阳能光伏板平均充电电压值为11.73V,平均充电功率为18.29W,平均充电效率为14.22％,光伏板平均温度系数为0.0763,PEMFC电能转化效率为22.06％.在试验验证期间,全玻璃真空管集热器温升速率随着水箱内平均温度的升高逐渐增加,但当水箱内平均温度趋向最大值时,由于受到辐照强度、环境参数变化的影响,试验温升速率逐渐减小.在低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统中,储热水箱最低平均温度为44.24°C,满足热用户全天需求.管板集热器总平均热效率为35.43％,黑陶瓷集热器总平均热效率为40.21％,新材料技术有利于提高集热器的热效率.太阳能光电/光热试验数据验证了太阳能耦合燃料电池热电联供系统的可行性,对有效解决我国能源紧缺、环境污染等问题具有重要的理论和工程应用价值.