光伏组件自然通风冷却系统内肋片布置形式的优化研究

摘要

光伏发电因其符合“双碳”战略而成为研究热点．为了解决光伏组件因为运行温度过高导致的转换效率低、使用寿命短的问题，已有学者提出了光伏组件自然通风冷却系统，本文在此系统的基础上增加了肋片，旨在利用自然通风+肋片强化光伏组件处的散热．本文建立了带有肋片的光伏组件自然通风冷却系统的数值仿真模型，采用FLUENT软件模拟研究了9组肋片间距(0.2 D～1.0 D)和7组肋片高度(0.2 H～1.4 H)下光伏组件平均温度和转换效率的变化规律．模拟时的基准肋片布置为肋片间距D=68 mm，即肋片数量为10时的肋片间距；肋片高度H=100 mm．研究发现：将肋片高度固定为100 mm、肋片间距为0.4 D时，光伏组件平均温度最小为55.16℃，光电转换效率最大为17.29%．将肋片间距固定为0.4 D即27.2 mm，随着肋片高度从0.2 H增加到1.2 H，光伏组件平均温度逐渐减小直至趋于稳定(趋于稳定的温度为54.73℃)，光电转换效率逐渐增大直至趋于稳定(趋于稳定的效率为17.32%)．应用于光伏组件自然通风冷却系统的优化肋片布置形式为：肋片间距0.4 D即27.2 mm，肋片高度1.2 H即120 mm．当环境温度为35℃、太阳辐射强度为800 W/m2时，与无肋片相比，光伏组件自然通风冷却系统在优化肋片布置下可将光伏组件的平均温度降低6.24℃，光电转换效率提高0.56%．本研究可为光伏产业的提质增效提供一定的理论指导．

关键词

光伏组件 / 肋片 / 自然通风冷却 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52476206); 中国博士后科学基金资助项目(2023M732102); 山东省自然科学基金资助项目(ZR2022ME008); 山东省科技型中小企业创新能力提升工程资助项目(2022TSGC2018,2023TSGC0756)