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北京工业大学学报 2024年

作者：王超崔奥周波超北京工业大学城市建设学部

光伏（photovoltaic，PV）路面是实现路域能源再生与缓解能源危机的有效手段。然而，传统光伏路面无法有效利用丰富的太阳能资源，大部分太阳能以热能的形式消散，导致光伏电池工作温度高、发电效率低。为了提高光伏路面综合能效并为电... 详细信息

光伏（photovoltaic，PV）路面是实现路域能源再生与缓解能源危机的有效手段。然而，传统光伏路面无法有效利用丰富的太阳能资源，大部分太阳能以热能的形式消散，导致光伏电池工作温度高、发电效率低。为了提高光伏路面综合能效并为电池散热，引入光伏/热一体化技术（photovoltaic/thermal，PV/T），形成了由钢化玻璃面板、光伏电池、蛇形铜管和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS）塑料底座组成的光伏/热一体化路面（pavement integrated PV/thermal，PIPVT）。本研究采用COMSOL Multiphysics 进行仿真，将光模块、电模块和固态模块中的热传导和热对流同步耦合，构建PIPVT多物理场仿真模块并展开研究。以2022北京市的气象数据为基础，选取每个月的15日代表该月气候情况进行发电性能与集热性能预测。结果表明，光照强度与光伏模块发电效率呈正相关，但过高的光照强度引起的高温会使其对模块发电效率的促进效果降低，冬季的发电效率和热回收效率均较低。通过模拟与实验的结果对比，误差不超过5%，证明模型的建立是合理的。此外，以北京工业大学为例，预测其校园路面全部采用PIPVT覆盖，一年可获得电量约170万kW·h，满足校本部超三个月的办公用电量，同时，可将约3.4万t 20 ℃水加热至超过30 ℃，具有一定的现实意义。

关键词：道路工程光伏/热一体化路面多物理场仿真集热性能发电性能一次能源节约效率

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