近年来,将光伏发电整合储能技术的光伏储能系统逐渐成为主流的可再生能源应用方式。传统的光伏储能系统大多是由光伏发电系统、储能系统和逆变控制系统等部分以相互分离的形式组成,本论文称之为“分体式光伏储能集成系统”,然而这种系统却存在着安装维护成本高、空间占比大等问题。基于上述不足,本论文设计了一种将光伏发电系统、储能系统和逆变控制系统等部分集成于一体的“一体式光伏储能集成系统”,旨在解决传统的光伏储能系统在安装维护和空间占用上的缺点。同时,考虑到现今退役动力电池在储能领域的巨大发展潜力,选择将其运用于光伏储能集成系统中,以期能进一步开发退役动力电池的利用价值。然而,光伏储能系统高密度的物理集成也会带来高温度堆积的风险,储能电池作为系统的核心部件,在过高的温度下运行会导致其使用性能和安全性能受到严重影响。因此,本论文重点关注光伏储能系统内部的温度场变化,创新性地提出了将铝蜂窝结构应用到一体式光伏储能集成系统中的设计方案,以期能优化集成系统内部的温度分布。本论文通过模拟的方式优化了该方案,并结合实验验证了模拟结果,证明了该集成系统在运行过程中的热安全性和可行性。另一方面也对分体式光伏储能集成系统的电池热管理方式设计了高效节能的液冷方案,这为退役动力电池在传统光伏储能集成系统的应用提供了一定的参考价值。本论文的主要研究内容如下:(1)搭建了一体式光伏储能集成系统的研究平台。平台由两部分组成:一部分是数据采集平台,主要收集了光伏组件及光伏储能系统在实际情况下的运行数据,例如组件温度、环境温度、辐照度、风速和电池充放电电流等;另一部分是数值模拟平台,基于数值模拟软件Comsol Multiphysics,建立了一体式光伏储能集成系统的数值模拟平台。(2)设计了铝平板散热电池光伏储能系统(AF-BPES)、铝蜂窝散热电池光伏储能系统(AH-BPES)和铝蜂窝-相变材料散热电池光伏储能系统(AHP-BPES)三种数值模拟模型。通过模拟研究的结果得知,AF-BPES中的电池表面最高温度达到了87.93℃,AH-BPES中为78.48℃,而结合了铝蜂窝和双层PCM的AHP-BPES电池表面最高温度已降至53.72℃。与AF-BPES相比,AHP-BPES的最高温度降低了34.21℃,电池表面最大温差也从17.06℃降低到了8.34℃。(3)基于上述模拟研究的结果,搭建了PBIS-a、PBIS-b和PBIS-c三种一体式光伏储能集成系统的实验模型。首先进行了相关实验材料的选型,然后为满足相变材料的使用要求,制备了一种新型的密胺吸附型复合相变材料。该材料制备方法简易且具有绝缘、阻燃和防泄漏等优点,同时测试得出该复合相变材料的导热系数为1.65 W/(m·k)和相变潜热为153.19 J/g。在集成所有材料后进行测试,实验结果显示,在相同实验条件下,一小时内PBIS-c的温升最慢,最高温度为38℃,比PBIS-b和PBIS-a分别降低了3.2℃和4.9℃。该实验结果验证了前文AHP-BPES为更优化设计方案的模拟结果,也证明了一体式光伏储能集成系统的热安全性。(4)针对现在分体式光伏储能集成系统的电池热安全性问题,为其储能电池模组设计了一种硅冷板耦合铜管的新型液体冷却方案(SCP-CT),并与基于硅冷板的自然冷却方案(SCP)和强制风冷方案(SCP-AF)进行了比较。实验结果表明,SCP和SCP-AF在电池控温上存在着不同程度的局限性。相比之下,SCP-CT可以快速吸收热量,并有效地将电池热量传递到铜管内部的液体中然后快速导走。最佳的SCP-CT方案可以将模组的最高温度控制在41.92℃以下,最大温差在1.78℃之内。