[發(fā)明專利]一種光熱混合發(fā)電及熱利用一體化的太陽(yáng)能綜合利用系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010214752.X
• 申請(qǐng)日: 2010-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN101873093A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雙應(yīng);肖蘭;李友榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N11/00
• 分類號(hào): H02N11/00;F24J3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明的名稱是一種光熱混合發(fā)電及熱利用一體化的太陽(yáng)能綜合利用系統(tǒng)，屬太陽(yáng)能綜合利用工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在太陽(yáng)能的利用方式中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是目前較常見且研究較多的方式之一。但太陽(yáng)能光伏發(fā)電效率低，一般只有10～20％，因此在太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中，一方面會(huì)造成很大的太陽(yáng)能的熱能浪費(fèi)，同時(shí)沒有轉(zhuǎn)換為電能的熱能也會(huì)造成太陽(yáng)能光伏電池溫度升高。據(jù)研究，太陽(yáng)能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率隨著溫度的升高而降低，太陽(yáng)能光伏電池在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的余熱會(huì)造成其轉(zhuǎn)換效率下降3～6％。因此有必要對(duì)余熱回收利用。傳統(tǒng)的解決方案大多采用強(qiáng)制對(duì)流或自然對(duì)流的方式吸收余熱，如利用水或空氣的強(qiáng)制對(duì)流冷卻系統(tǒng)。然而應(yīng)當(dāng)指出的是，冷卻介質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中吸收太陽(yáng)能光伏電池板的熱量后其溫度上升，導(dǎo)致太陽(yáng)能光伏電池板的溫度分布不均勻，有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生“熱點(diǎn)”問(wèn)題，這對(duì)提高太陽(yáng)能光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率是不利的。同時(shí)，由于目前光伏電池的整體轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，傳統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出也難以滿足用戶的用電需求。

溫差發(fā)電作為一種合理利用余熱、太陽(yáng)能、地?zé)岬鹊推肺荒茉崔D(zhuǎn)換為電能的有效方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件和噪音等特點(diǎn)。鑒于此，可充分利用太陽(yáng)的輻射熱及光伏電池的余熱在熱電模塊兩端建立溫差，實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，提高系統(tǒng)的整體電能輸出。然而，由于目前溫差發(fā)電的效率一般不超過(guò)14％，因此有必要對(duì)溫差發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的二次余熱加以回收再利用。另一方面，已有研究指出，由于平板型熱管呈現(xiàn)的高導(dǎo)熱性、均溫性、結(jié)構(gòu)緊湊而靈活，使得平板型熱管非常適合作為溫差發(fā)電裝置中熱電模塊冷端的散熱元件，并可根據(jù)外界運(yùn)行條件調(diào)整熱電模塊冷端溫度。

基于以上現(xiàn)狀和思想，提出把太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置、溫差發(fā)電裝置以及利用平板型熱管進(jìn)行余熱回收的熱利用裝置聯(lián)合起來(lái)的系統(tǒng)，即一種光熱混合發(fā)電及熱利用一體化的太陽(yáng)能綜合利用系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供一種光熱混合發(fā)電及熱利用一體化的太陽(yáng)能綜合利用系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置、將太陽(yáng)輻射熱及光伏電池余熱直接轉(zhuǎn)化為電能的溫差發(fā)電裝置、以及利用平板型熱管進(jìn)行余熱回收的熱利用裝置。本系統(tǒng)一方面可以解決單純的太陽(yáng)能光伏發(fā)電效率低和輸出電能少等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的光電、熱電雙重轉(zhuǎn)換，從而提高電能的輸出；另一方面可以解決太陽(yáng)能余熱的再利用問(wèn)題，提高整個(gè)系統(tǒng)的熱電利用效率，既實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的要求，又實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱利用的要求，從而實(shí)現(xiàn)由單純的太陽(yáng)能光伏發(fā)電到太陽(yáng)能光熱混合發(fā)電的轉(zhuǎn)變，同時(shí)實(shí)現(xiàn)余熱的一體化綜合利用。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

主要由光伏電池3、吸熱板4、玻璃蓋板5、玻璃側(cè)封22、溫差發(fā)電裝置19、平板型熱管蒸發(fā)端18、平板型熱管冷凝端13、平板型熱管側(cè)封9、金屬翅片17、吸液芯16、空氣冷卻通道底板12、空氣冷卻通道側(cè)封23、散熱翅片21、風(fēng)機(jī)24、集熱系統(tǒng)空氣出口接管1、集熱系統(tǒng)空氣出口聯(lián)箱2、集熱系統(tǒng)空氣進(jìn)口聯(lián)箱6、集熱系統(tǒng)空氣進(jìn)口接管7、空氣管道8、空氣冷卻通道進(jìn)口聯(lián)箱14和空氣冷卻通道進(jìn)口接管15、空氣冷卻通道出口接管10和空氣冷卻通道出口聯(lián)箱11組成的一種光熱混合發(fā)電及熱利用一體化的太陽(yáng)能綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：吸熱板4、玻璃蓋板5和玻璃側(cè)封22組成光伏發(fā)電裝置的封閉空間，均勻排列于吸熱板4之上的光伏電池3將部分太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能；溫差發(fā)電裝置19中的熱電模塊熱端與吸熱板4緊密接觸，吸收太陽(yáng)的輻射熱及光伏電池3的余熱，將部分熱能直接轉(zhuǎn)化為電能；平板型熱管蒸發(fā)端18吸收溫差發(fā)電裝置19的余熱，并在平板型熱管冷凝端13將熱量釋放給由平板型熱管冷凝端13、空氣冷卻通道底板12和空氣冷卻通道側(cè)封23組成的通道內(nèi)的空氣，預(yù)熱后的空氣在風(fēng)機(jī)24的作用下依次經(jīng)空氣冷卻通道出口聯(lián)箱11、空氣冷卻通道出口接管10和空氣管道8、集熱系統(tǒng)空氣進(jìn)口接管7和集熱系統(tǒng)空氣進(jìn)口聯(lián)箱6進(jìn)入光伏發(fā)電裝置的封閉空間被再次加熱，最后經(jīng)集熱系統(tǒng)空氣出口聯(lián)箱2和集熱系統(tǒng)空氣出口接管1流出。

本發(fā)明的平板型熱管蒸發(fā)端18、平板型熱管冷凝端13和平板型熱管側(cè)封9組成封閉的真空腔體，腔體內(nèi)設(shè)有金屬翅片17，并在金屬翅片17的中心線上開有圓形小孔20，連通被金屬翅片17隔開的各個(gè)小真空腔體；在金屬翅片17表面及真空腔體內(nèi)表面均設(shè)有供液體工質(zhì)回流的吸液芯16；由平板型熱管冷凝端13、空氣冷卻通道底板12和空氣冷卻通道側(cè)封23組成的空氣冷卻通道內(nèi)裝有散熱翅片21，散熱翅片21的長(zhǎng)度方向與空氣的流動(dòng)方向相同。