科创中国

（包括但不限于项目背景及意义、项目领先性和创新性、核心技术亮点、知识产权获取情况、技术来源、已开展的示范及应用情况、未来商业模式、社会效益等，不超过1500字）一、项目背景及意义建筑能耗已占我国社会终端能源消耗总量近1/3，并随着人们生活水平的提高以及城市化进度的加速，该比例将持续攀升，是未来我国最具有节能潜力的领域之一。各类建筑均是太阳能资源利用的良好载体，通过合理布置太阳能利用装置，可实现建筑的供电、供热、制冷、热水等需求供应，极大程度上减少常规建筑电力和化石能源消耗，从而达到绿色近零能耗的低碳建筑目标，推动我国社会能源结构转型。基于太阳能光伏光热（PVT）组件的分布式热电能源系统能够很好的满足建筑用能需求，具有广阔的应用前景。太阳能光伏光热（PVT）组件根据集热介质的不同可分为水、空气、制冷剂等为工质的PVT组件。太阳能PVT热泵系统可分为间接式和直接式。太阳能光伏光热组件可以实现太阳能光电光热综合利用，是提高太阳能综合利用效率的有效方法，且其设计灵活，可以应用在不同的情形中，达到高效节能的运行效果。以水、空气等显热集热方式的PVT组件存在集热、发电效率低，温度均匀性差等问题，主要用于间接式太阳能PVT热泵系统；而以制冷剂等潜热集热方式的PVT组件存在流动分配不均匀，温度均一性较低等问题，主要用于直膨式太阳能PVT热泵系统。因此针对不同系统需进行优化设计，解决以上问题从而实现系统高效的热电联产。可有效提高能源结构中可再生能源占比，实现绿色节能低碳的热电输出。二、项目领先性、创新性和核心技术亮点1. 光伏光热组件热效应及电效应的能量耦合特性。阐明光伏光热组件结构内的相互热影响机制，深入分析光伏光热组件内部产热机理及集热器高效集热方式。此外，针对性的建立了评价体系，用于评估太阳能光伏光热组件的性能，包括动力学评价指标：分流均一性、板内压力损失、失速区比例；热力学评价指标：集热效率因子、热迁移因子、表面温度均一性。2. 光伏光热组件的高效热电联产机制。提出光伏光热组件热调控方法，实现光伏组件的有效温度控制，可大幅降低光伏组件工作温度从而提高发电效率。此外，提出吹胀式集热器单元化流道结构设计和组合方法，用于优化太阳能光伏光热组件的集热、发电、以及流动性能。采用分区设计冷却结构方式，优化流道内流量分配情况。三、应用案例及主要效益所开发的高效均流低阻的太阳能光伏光热（PVT）组件已成功应用于中型太阳能PVT热泵热电联产系统，实现屋顶光伏光热综合利用，达到高效热电输出。以上海地区屋顶太阳能PVT热泵系统为例，该示范系统采用10P热泵主机匹配24片太阳能光伏光热组件，发电功率达8kW，集热功率达44kW，系统COP（性能系数）达6以上，并输出55℃以上热水。在辐照条件良好的工况下，采用的太阳能光伏光热组件相比于单一的光伏组件，工作温度降低达30℃以上，有效提高发电效率达10%以上。主要效益如下：（1）提高分布式光伏电站的发电收益：采用太阳能光伏/光热技术，可有效提高光伏组件的发电效率，在目前分布式光伏电站的基础上，提高10%左右的电力收益，改善整体系统的经济性。（2）提高太阳能综合利用技术水平：目前太阳能分布式应用主要由屋顶光伏和屋顶光热两种形式，甚至在屋顶面积不足的情况下，存在光伏和光热争屋顶面积的窘况。采用太阳能光伏/光热技术，可实现光伏和光热的同时综合利用，大幅提高太阳能综合转换效率，同时屋顶可实现发电和供热联产，提高了建筑屋顶利用率。（3）有助于城市能源结构转型：不仅可在既有的光伏电站基础上进行改造，也可以新布置光伏/光热组件，从而提高城市太阳能综合利用率，实现光伏分布式能源技术升级和效益提升，进而提高可再生能源（尤其是太阳能）在社会能源结构中的占比，推动城市能源结构转型。四、知识产权获取情况已授权相关发明专利6项，公开相关发明专利5项，主编上海市地方标准一项。
上海交通大学太阳能发电及制冷教育部工程研究中心成立于2001年5月，是教育部首批批准成立的部级工程研究中心。在2019年首次教育部工程研究中心评估中获得优秀。工程中心依托上海交大机械与动力工程学院制冷与低温工程硏究所（1956年建立）和物理系太阳能研究所（1996年建立）强大科研实力，并借助上海交大与一系列企业的产学研合作，集学科建设、技术创新和科技成果产业化的工程化验证为一体，致力于太阳能光伏发电、太阳能光热综合利用技术和热泵空调、分布式能源和储能技术的研究开发。以太阳能和热泵空调产品孵化及工程化应用为主要目的，并将孵化的产品通过与企业的合作实施产业化。工程中心在太阳能建筑应用、太阳能制冷、太阳能采暖、高效太阳能集热器、太阳能光伏应用、空气源热泵热水系统、基于热泵的综合能源利用技术、地源热泵、水源热泵、冷热电联供系统的匹配与优化等领域具有显著优势，也积累了充分的研究开发经验，掌握了适合规模生产的工程化共性、关键性技术，可以持续不断地为社会提供可再生能源和节能减排的工程化技术成果。