该文档属于类型a，是一篇关于太阳能辅助热泵系统性能研究的原创性学术论文。以下是针对该研究的详细学术报告：
作者及机构
本研究由Sheng Li（第一作者兼通讯作者，山东科技大学土木工程与建筑学院）、Chong Xu、Jiacheng Chao、Xuejun Zhang（通讯作者，浙江大学能源工程学院制冷与低温研究所）、Jinshuang Gao、Changxing Zhang共同完成，发表于Energy Conversion and Management期刊，2025年卷326期，文章编号119456。
研究领域与动机
本研究属于可再生能源与热泵技术交叉领域，聚焦于太阳能光伏/光热（PV/T）热泵系统的性能优化。当前，能源短缺与环境污染问题日益严峻，建筑供暖领域对化石燃料的依赖导致高碳排放。热泵技术虽高效环保，但其性能受低品位热源（如环境温度波动）限制。结合太阳能与热泵的太阳能辅助热泵（SAHP）系统可提升循环效率与稳定性，但传统间接膨胀式PV/T热泵系统因使用非相变流体（如水或防冻液）存在储热能力有限、释热不稳定等问题。
科学问题与目标
为解决上述问题，本研究提出一种新型正十八烷相变浆料（n-octadecane Phase Change Slurry, n-PCS）作为热交换介质，用于间接膨胀PV/T热泵系统。目标包括：
1. 通过n-PCS的潜热存储与释放特性，同步提升太阳能转换效率与热泵循环性能；
2. 验证n-PCS相比传统乙二醇混合液的性能优势；
3. 探索系统在真实气象条件下的运行稳定性与能效表现。
1. 系统设计与实验材料
- 系统组成：实验系统包含串联的PV/T集热板、再生蒸发器（含储罐与蒸发单元）、压缩机、柔性泵、热水储罐及传感器网络（温度、压力、流量等）。
- 相变浆料制备：选用正十八烷（n-octadecane）作为相变材料（PCM），其相变温度范围为23.86–33.93℃，潜热焓26.91 kJ/kg；浆料中PCM体积分数为15%，以平衡流动性与储热能力。
- 对比介质：传统乙二醇混合液（40%体积分数，凝固点-25℃）作为对照。
2. 实验流程
实验分为三个阶段：
- 储热阶段（热泵关闭）：低温n-PCS在PV/T板下通道吸收热量并熔化，冷却光伏电池，同时存储潜热；高温n-PCS进入再生蒸发器储罐。
- 储热与热泵启动阶段：调整介质流速并启动热泵，再生蒸发器同时作为储热器与换热器。
- 释热阶段（热泵运行）：高温n-PCS向蒸发器释放热量并凝固，维持蒸发温度稳定。
3. 性能测试与数据分析
- 太阳能转换效率：通过式（1）–（10）计算PV发电效率（ηₚᵥ）、光热效率（ηₚₜ）及综合效率（ηₜₒₜ）。
- 热泵性能：采用式（11）–（18）分析制冷剂流量、压缩机功率、制热功率、性能系数（COP）及混合COP（COPₕᵧ）。
- 不确定性分析：通过误差传递公式（19）–（20）评估测试精度（1.73%–5.22%），确保数据可靠性。
1. 太阳能转换性能
- 发电效率：n-PCS组的平均PV效率达15.53%，最大瞬时效率26.82%，显著高于乙二醇组（14.62%），且波动更小（图8a）。
- 光热效率：n-PCS因潜热存储优势，最大瞬时效率达86.82%，平均效率74.77%（图7）；乙二醇组因仅依赖显热，效率下降更快。
- 稳定性：n-PCS通过相变温度平台缓冲辐射波动，维持PV/T板温度稳定（图5），而乙二醇组因温度骤升导致发电量锐减（图6）。
2. 热泵循环性能
- 蒸发温度：n-PCS释热时蒸发温度稳定在较高水平（图10），平均制热功率1.31–1.45 kW，热水加热速率0.0132℃/s，优于乙二醇组（0.0112℃/s）。
- COP表现：n-PCS组的COP范围为3.31–6.34（图13），混合COP峰值达14.86（图14），均高于乙二醇组（COP峰值6.22，混合COP峰值8.87）。
3. 系统对比
与文献报道的传统PV/T热泵系统相比（图15–16），本研究系统在PV效率（平均15.48% vs. 19.38%）、光热效率（最大76.79% vs. 86.77%）及COP稳定性方面均展现优势。
科学价值
1. 首次将n-PCS作为热交换介质应用于PV/T热泵系统，验证了其通过潜热存储与释放提升太阳能转换与热泵循环性能的可行性。
2. 揭示了相变浆料在稳定蒸发温度、延长高温持续时间方面的关键作用，为SAHP系统设计提供新思路。
应用价值
1. 该系统可显著降低建筑供暖对化石燃料的依赖，减少碳排放。
2. 实验数据表明，n-PCS在辐射波动环境下仍能保持高效稳定运行，适用于多变气候区域。
未来方向
需进一步研究n-PCS在不同气象条件下的相变行为，并优化颗粒浓度以适配动态辐射强度。
（报告字数：约1800字）