唐剑同学发表中科院一区论文--基于长时延相变聚热的光伏相变热电(PV-PCM-TE)系统高效电能转换研究

2023年6月3日，上海理工大学王宁副教授课题组最新研究成果论文Efficient Power Conversion Using a PV-PCM-TE System Based on a Long Time Delay Phase Change with Concentrating Heat被电力电子领域中科院一区顶级期刊《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》（影响因子5.967）接收，王宁老师为第一作者，唐剑同学为第二作者，美国密歇根大学左磊教授为通信作者。该工作提出了一种基于相变材料(Phase Change Materials，PCM)侧壁集成热电TE的光伏/相变/热电(PV-PCM-TE)自供能系统。搭建的系统通过实时监测PCM的温度，智能切换TE模块的工作模式有效的提高整个系统的能量转化效率。

如图1所示，基于相变聚热的特征，论文设计了相变时间智能管控电路，通过温度监测实时跟踪并智能切换TE工作模式，延缓相变材料的相变时间。所提智能系统提高了相变材料的吸热储热能力，进而使PV温升得到了有效抑制。在电源转换方面，形成了长时延PCM相变状态下与环境所组成的恒定温差驱动，在结构上将PCM容器侧壁集成多级TEG组件，额外采集热能获得恒定功率的电能输出，从而实现能效的进一步提升与转化，最终与PV电能协同补充至储能电池实现绿色系统自供能设计。实验结果表明，与PV-PCM-TEG系统相比，所提系统的PCM相变时间有效延长15分钟，实现抑制后的PV峰值温度仅为68.5℃，相对于常规的降低了8℃。整个系统的转化效率高达30.26%，较PV-TEG-PCM系统提高了43.15%。本文所提出的长时延PV-PCM-TE高效自供能电源转换系统在日间和夜晚均可工作，为智能低能耗电源系统提供新方案。

图1 实验系统测试