[發明專利]跟蹤聚光熱電綜合利用系統

無效

• 申請號: 200710024339.5
• 申請日: 2007-06-13
• 公開（公告）號: CN101098115A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 張耀明;孫利國;張振遠;許志龍;陳強;劉曉暉;王軍;王文斌
• 申請（專利權）人: 張耀明;南京中材天成新能源有限公司;孫利國
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H01L23/473;G05D3/00;F24J2/04;F24J2/38;G02B5/08;G02B5/10
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 何朝旭

技術領域

本發明涉及一種跟蹤聚光熱電綜合利用系統，屬于太陽能利用技術領域。

背景技術

太陽能是一種清潔無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，充分開發利用太陽能不僅可以節約日益枯竭的常規能源，緩解嚴峻的資源短缺問題，而且還可以減少污染，保護人類賴以生存的生態環境。以太陽能為主導的可再生能源的開發利用將在二十一世紀成為與生物、信息、材料并駕齊驅的最具發展潛力的領域。開發利用太陽能已成為國際事務的一大主題和世界各國可持續發展的重要戰略決策。

在眾多的太陽能利用技術中，太陽能光伏發電技術可直接將太陽能轉化為電能，是一種最方便的利用方式，它具有運行安全可靠、無需燃料、無噪聲、無污染、可就地利用、無需增設輸變電設備、使用維護簡便、規模可大可小等優點，因而受到了世界各國的重視。到本世紀中葉，光伏發電將部分取代常規能源，因此光伏發電無論在環境保護方面還是在能源戰略方面都具有重大意義。世界光伏組件在過去15年間的平均年增長率超過15％。近幾年來，平均年增長率超過30％。預計2020年以前將以20％-30％甚至更高的遞增速度發展。雖然光伏發電技術比較成熟，目前已經得到較大規模的利用，但是由于太陽能電池的原材料短缺，系統成本較高，所以極大地限制了太陽能光伏發電的發展。

聚光光伏發電技術是大幅降低中大規模光伏電站成本的有效途徑。申請人在此前申請的專利中公開對該技術研究的相關成果：蝶形反射聚光光伏發電系統(申請號為200610038821.x)；多倍聚光光伏發電系統(申請號為200620125056.0)；自動跟蹤太陽的光伏發電系統(申請號為02218387.6)，其中詳細記載了自動跟蹤太陽機構、安裝在自動跟蹤太陽機構上的光電轉換部分等相關技術方案。

但是由于人們采用的聚光光伏發電技術中商業化太陽能電池的光電轉化率一般不到20％，剩余80％以上的能量均以熱能的形式散失掉了，而產生的熱能又使聚光太陽能電池的性能下降，進一步降低了太陽能的利用率，極大的限制了太陽能應用的進一步推廣。申請人經過研究發現，如果能實現熱電綜合利用，則不僅可以將散失掉的熱能利用起來，而且可以降低太陽能電池溫度，提高太陽能電池的輸出功率，提高太陽能的利用效率，必將有力地推進太陽能利用技術的發展。

發明內容

本發明的目的是：針對以上現有技術存在的缺點，提出一種可以在光電轉換基礎上進一步將熱能收集以便利用的跟蹤聚光熱電綜合利用系統，從而克服現有聚光光伏發電系統中太陽能利用率不到20％的弊端，提高太陽能綜合利用效率。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種跟蹤聚光熱電綜合利用系統，包括自動跟蹤太陽機構、安裝在自動跟蹤太陽機構上的光電轉換部分，所述光電轉換部分的太陽能電池組件背部裝有流體冷卻裝置，此外，還包括安裝在自動跟蹤太陽機構上的光熱轉換部分，所述光熱轉換部分主要由聚光器、位于聚光器焦線附近的集熱器件構成，所述冷卻裝置的流體出口通過連接管路接集熱器件的工作介質進口。

這樣，光電轉換部分冷卻裝置在冷卻太陽能電池組件的同時，起到了對冷卻裝置中流體的初步加熱作用，從而既保證了太陽能電池組件的正常工作，又提高了集熱器件工作介質的初始溫度，充分利用了光電轉換過程中的熱能，一舉兩得。同時，光電轉換部分和光熱轉換部分可以通過一套自動跟蹤太陽機構控制，使得本發明的系統更為經濟。

本發明的進一步改進是，安裝在太陽能電池組件背部的冷卻部件與集熱器件采用相同工作介質，其流通截面與集熱器件相同。這樣，可使兩分部之間更為匹配。工作時，通過溫度較低的工作介質的冷卻，使得數倍聚光條件下的太陽能電池仍可以保持在較低的工作溫度下，有效降低了因為溫升而造成的太陽能電池輸出功率的損失，提高了太陽能電池的使用壽命，同時使光電轉換過程原本無用的熱量得到了合理利用。

本發明再進一步的改進是，光電轉換部分的聚光器采用平面反射鏡或圓周半徑較大的弧面反射鏡，通過合理的結構設計，使得每列反射鏡反射的光線都均勻地照射到對應一側的太陽能電池組件上，照射光線的寬度比該太陽能電池組件的寬度略寬，這樣不僅可以實現聚光功能，并且具有制造簡單、價格低廉的顯著優點。而光熱轉換部分采用槽型拋物面反射鏡，可以使太陽光線高效的匯聚到位于拋物面反射鏡焦線附近的集熱器件上，使集熱器件上的工作介質迅速升溫，以達到工作介質下一階段利用的溫度要求。