随着太阳能光伏发电技术的逐渐成熟,近些年来得到了迅速推广和利用。但在实际运行过程中,太阳能光伏电池工作温度逐渐升高,降低了光伏电池的光电转换效率。太阳能光伏光热一体化利用(PV/T)技术,在提高光电转换效率的同时,能够产生热能效益,提高太阳能综合利用率。本文通过理论模拟与实验相结合的研究方法,对不同型式PV/T热水系统在不同典型地区展开对比研究,为不同地区不同使用目的的用户选择PV/T热水系统的型式提供理论依据。本文研究工作主要包含以下几个方面:(1)对热泵型、水冷型、热管型三种PV/T热水系统进行理论分析,分别建立三种PV/T热水系统的数学模型,与此同时,采用MATLAB软件以及REFPROP物性计算软件编写三种PV/T热水系统模拟程序,对系统的全天动态性能进行模拟计算。(2)设计和搭建水冷型、热管型PV/T热水系统实验测试平台,利用该测试平台以及本课题组已有的热泵型PV/T热水系统实验测试平台,分别测试了三种系统在南京地区气象条件下的热、电输出性能,分析系统运行过程中各个参数的变化规律;同时,将多组实验结果与模拟结果对比,结果表明,各参数的模拟值与实验值的吻合较好,平均误差均在9%以内,因此,本文中所建立的三种PV/T热水系统数学模型可以从一定程度上模拟真实系统。(3)根据拉萨、昆明、南京、贵阳四个地区典型气象年气象参数,利用已验证的数学模型,对三种PV/T热水系统在该四个地区内的全年逐日运行性能进行详细计算,同时,提出制电能源消耗、总能源消耗率评价标准,对各PV/T系统性能进行评价分析。结果表明:在各地区内,若用户以发电为主要目的,用户可优先选用热管型PV/T系统,四个地区内的热管型PV/T系统全年总制电能源消耗率分别为7.95、5.83、4.41、4.00;若用户以综合能量收益为主要目的且无温度要求,则优先选用水冷型PV/T系统,四个地区内的水冷型PV/T系统全年无辅助加热总能源消耗率分别为42.9、32.7、23.8、20.5;若用户以综合能量收益为主要目的且考虑温度要求,在太阳能资源丰富带和资源较富带的拉萨、昆明地区,用户可优先选用水冷型PV/T系统,两地区内水冷型PV/T系统全年有辅助加热总能源消耗率分别为7.04、4.29;在太阳能资源一般带和资源贫乏带的南京、贵阳地区,用户可优先选用热泵型PV/T系统,两地区内热管型PV/T系统全年有辅助加热总能源消耗率分别为3.26、2.40。(4)与电加热系统相比,除在太阳能资源贫乏带的贵阳地区的热泵型PV/T系统外,其余各地区内PV/T系统,包括贵阳地区内的水冷型、热管型PV/T系统,均具有一定的经济效益,均能够在满足用户能源需求的同时,能够节省资金费用具有一定可行性和实际推广价值。同时,各地区内的PV/T系统均具有优越的环境效益、能够降低对生态环境的污染。