70、光伏/热太阳能电站制氢的能源性能研究与建模

光伏/热太阳能电站制氢的能源性能研究与建模

1. 引言

当前，太阳能作为一种极具潜力的能源供应技术，能够以电能和热能的形式提供能源。传统上，光伏发电系统（PV）用于发电，太阳能热系统用于产热。然而，随着光伏组件温度升高，其性能会下降。因此，光伏 - 热集热器（PV/T）技术应运而生。这种技术通过使用冷却液，不仅能提高光伏组件的性能，还能同时实现电和热的联产。通常，由于水与空气相比具有更好的热物理特性，水是 PV/T 系统中最常用的冷却液。

在 PV/T 系统的研究方面，大量工作致力于提高其性能。例如，热吸收器的设计及其集成对能量转换效率起着关键作用。有研究对不同设计的 PV/T 系统进行了测试和比较，发现绝缘的 PV/T 卷焊式系统比 PV/T 板管式系统的热性能高 8%。

另一方面，氢气作为传统燃料的良好替代品，其生产技术也得到了广泛研究。利用太阳能进行制氢是众多研究的热点。例如，有研究构建了基于光伏发电机的制氢实验原型，并评估了不同条件下电解槽和整个系统的效率。还有研究对不同地区的光伏/质子交换膜（PEM）电解槽系统的制氢量进行了估算。

目前，基于 PVT 混合系统的制氢研究相对较少。本研究旨在探讨在意大利卡塔尼亚的实际运行条件下，利用 PV/T 太阳能电站同时提供电力和热量来制氢的可能性。

2. PV/T 电站数值模型

本研究针对安装在意大利卡塔尼亚大学的 PV/T 太阳能电站建立了数值模型。该电站配备了两个串联的 Roll - band DUALSUN Wave© PV/T 面板和水力回路。将该太阳能电站与制氢单元（水电解槽系统和氢气储存罐）耦合后，整个系统可以实现热、电和氢气的生产。