[實用新型]風(fēng)能與太陽能混合動力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220324567.0
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN202707376U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭理;湯玉林
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭理;湯玉林
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02;F03D3/06;H02J7/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種風(fēng)能與太陽能混合動力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽能電池溫度升高，在短期內(nèi)會影響電池的發(fā)電效率及輸出功率，長期在高溫下工作還會引起太陽能電池的迅速老化并嚴(yán)重縮短其壽命。太陽能電池在低溫下很好的工作，但在給定的光強(qiáng)度下，太陽能的輸出功率會隨工作溫度的升高而降低，呈線性遞減關(guān)系，使用壽命隨之降低。當(dāng)超過90度后，效率與溫度成分線性變化，效率急劇下降。當(dāng)太陽能電池的工作溫度高達(dá)200度后，太陽能電池只能工作30分鐘。通過設(shè)計換熱裝置，降低太陽能電池工作時的溫度來提高太陽能電池發(fā)電的效率。

有關(guān)太陽能聚光光伏系統(tǒng)的散熱技術(shù)分析如下：

現(xiàn)在的散熱系統(tǒng)主要分為兩類，主動式散熱和被動式散熱。

1被動式散熱系統(tǒng)的耗能為零，散熱溫度有限，主要用于聚光比較低的光伏發(fā)電系統(tǒng)，典型的系統(tǒng)有加翅片或未加翅片的鋁材料背板散熱系統(tǒng)，熱管散熱系統(tǒng)。

2主動式散熱系統(tǒng)需要加泵等實施強(qiáng)制對流換熱，工質(zhì)可為氣體或液體，特點是散熱量大，主要應(yīng)用于高倍聚光太陽能電池的散熱。

對于被動式散熱的低倍聚光太陽能散熱系統(tǒng)（聚光比低于50）的研究主要包括：

A.Florschuetz研究顯示，當(dāng)聚光比小于5時可直接采用平板散熱，而對于聚光比稍高于10的系統(tǒng)，則需要在背板上添加翅片以加強(qiáng)散熱。在風(fēng)速為2m/s的環(huán)境中，平板散熱適用于10被聚光比的光伏系統(tǒng)，而加翅片的背板則適用于聚光比為14的系統(tǒng)。

B.Solanki等人基于V型槽兩倍聚光系統(tǒng)，提出一種新型增強(qiáng)散熱的背板結(jié)構(gòu)設(shè)計。其設(shè)計理念是將一整塊連續(xù)不斷的鋁板，彎折成所需的V型結(jié)構(gòu)，對反射鏡起到支持作用的同時起到強(qiáng)化傳熱。連續(xù)鋁板支架，使V型槽側(cè)面的上下表面都能與空氣接觸從而帶走熱量，散熱量比傳統(tǒng)的設(shè)計增加了4倍，此系統(tǒng)可以使光伏系統(tǒng)的溫度維持在約60℃.

C.Russell提出了一種主動式熱管冷卻系統(tǒng)，熱管內(nèi)部有蠟質(zhì)材料將液體提升到換熱表面強(qiáng)化傳熱。太陽能電池繼續(xù)的熱能被內(nèi)部循環(huán)的冷卻水帶走。冷卻水進(jìn)口、出口在同一端的設(shè)計實驗熱管方向的溫度梯度不至于過大，進(jìn)而保證了太陽能發(fā)電的效率。

D.趙耀華等人提出用新型平板熱管作為傳熱組件的太陽能電池散熱方案。平板熱管的形狀能夠與電池板良好的接觸，有效減少擴(kuò)散熱阻的影響，實現(xiàn)零耗能熱管冷卻技術(shù)。該散熱系統(tǒng)利用新型平板散熱管的高效傳熱性能和均溫性能，將太陽能電池的熱量導(dǎo)出，擴(kuò)大散熱面積，然后分別采用空氣自然對流方式和水自然對流方式將導(dǎo)出的熱量帶走，從而降低太陽能電池板的溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

對于主動式散熱的高倍聚光太陽能散熱系統(tǒng)的研究包括：

A.管道式水冷卻系統(tǒng)，Lasich提出一種水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)的換熱效果可到500kW/m2,并維持40度的電池工作溫度。冷卻液浸沒式電池冷卻系統(tǒng)，將太陽能電池直接浸沒在自循環(huán)的冷卻液中，從而使太陽能電池?zé)崃靠蓮奶柲茈姵氐膬蓚€表面散失，冷卻液同時作為光學(xué)過濾器，將較低輻射能或不能被太陽能電池轉(zhuǎn)換為電的光在到達(dá)太陽能電池前被吸收。

B.Christian的理論表明，如果選擇合適的冷卻液，使其在沸騰溫度下工作，液體汽化產(chǎn)生的氣泡從一個太陽電池表面移動到另一個太陽電池表面，從而帶動整個冷卻液的自然循環(huán)。國內(nèi)學(xué)者王一平等人則對硅電池在不同的冷卻液中的性能表現(xiàn)做了具體深入的研究。

C.新型高倍聚光光伏電池冷卻系統(tǒng)設(shè)計，Horne針對蝶式拋物線聚光光伏系統(tǒng)設(shè)計了新型的電池冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)將太陽能電池安放在垂直放置的一系列圓環(huán)上，并做到無遮擋排列，利用中央泵使冷卻水強(qiáng)制流經(jīng)太陽能電池底部進(jìn)行散熱。其巧妙設(shè)計在于，冷卻水回流路徑將穿過布置在聚光器與太陽能電池之間的玻璃殼，冷卻水不僅承擔(dān)了換熱的工作，而且可以充當(dāng)光學(xué)過濾器，吸收大量只能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康淖贤饩€和低能量的輻射，從而起到雙重散熱效果。