[實用新型]高倍聚光太陽能光熱綜合發電系統

有效

• 申請號: 201220379259.8
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN202696508U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 田海金
• 申請（專利權）人: 田海金
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H02N11/00;F01D15/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于太陽能發電領域，具體講是一種用高倍聚光鏡與光電、光熱組件結合進行綜合發電的技術。?

背景技術

太陽能是地球上最直接，最普遍，最清潔的巨量可再生能源。太陽的輻射功率達3.8X10²³kw，其中約1.08X10¹⁴kw輻射到地球表面，即使光電轉換效率僅為萬分之一，也能達到全世界總發電容量的近4.6倍。我國是太陽能資源相當豐富的國家，國土面積2/3地區日照射數大于2300h，單位面積太陽能年輻射總量高于5016MJ/m²，利用取之不盡用之不竭的綠色能源太能發電對我國乃至全人類持續發展意義重大。?

隨著世界能源危機加劇和環境污染壓力增加，目前，各國政府相繼出臺輔助方案，以及協議碳權或開征碳稅，希望能協助太陽能發電產業快速發展，使其技術有機會追上火力發電的低成本以締造干凈的新能源環境。?

在太陽能諸多發電產品中，聚光型太陽能發電(HCPV)是未來光伏發展的方向：因硅晶相關太陽能是一個高耗能、高污染、高毒害、低效率產業，已被國內制造商進行托拉斯式的低價壟斷，相繼造成國內眾多企業嚴重虧損及許多國際貿易糾紛；薄膜式太陽能目前效率偏低，且投產設備金額過巨；聚光型(CPV)的技術為最新技術，它的極端?效率高達42％，生態環境保護最好，生產與回收污染最少，大量使用時，每瓦綜合價格可比目前火力和水利發電的成本要低。它耐熱、耐溫，衰減少是唯一目前可使用在太空的太陽能。但因聚光型(CPV)的多結砷化鎵GaAs太陽能電池組件與高倍聚光鏡的結合后，由于聚光太陽能發電系統使用1200高倍聚光鏡，將太陽光集中在面積很小的聚光太陽能砷化鎵電池芯片上，砷化鎵電池芯片上接受陽光后溫度很高(可達500℃以上)，即是使用散熱片后90％以上的太陽輻射能仍以熱的形式散失掉了。若配合高效超導散熱器利用溫差發電模塊將以熱的形式浪費掉的這部分太陽能加以利用，再將散熱器150℃左右余熱用ORC低溫發電技術再加以利用，可以使整個系統的發電效率得以提高。從而使整個系統的發電效率達到50％左右。?

發明內容

高倍聚光太陽能光熱綜合發電系統是通過高倍聚光鏡以聚光的方式把一定面積上的太陽光會聚成一個狹小的焦斑，將焦斑面積大小的多結砷化鎵GaAs太陽能電池放置在太陽光會聚的焦斑上，利用溫差發電模塊將砷化鎵GaAs太陽能電池工作時產生的熱量加載在溫差發電模塊的受熱面，溫差發電模塊的冷面與高效超導散熱器連接，在溫差發電模塊的冷熱面間形成溫度梯度從而產生電勢。溫差發電模塊的冷端的高效超導散熱器散發的熱量用來將ORC低溫發電系統的TR工質加熱氣化成高壓蒸汽，推動ORC低溫發電系統透平機轉動帶動發電機再發電。具體方案如下：?

一種高倍聚光太陽能光熱綜合發電系統，由高倍聚光太陽能發電系統和ORC低溫發電系統兩部分組成，其特征是高倍聚光太陽能發電系統由高倍聚光鏡、二次聚光棱鏡、裝在高倍聚光鏡會聚焦斑上的多結砷化鎵電池、緊貼在多結砷化鎵電池下面的超導散熱板、緊貼在超導散熱板下面的溫差發電模塊、緊貼在溫差發電模塊冷面的通道散熱器組成，通道散熱器的兩端設置有TR工質入口和TR工質出口：通道散熱器的TR工質出口通過管道與ORC低溫發電系統透平機連通，透平機與發電機連軸，發電機與蓄電器連接，發出的電可以存儲在蓄電器中。透平機通過管道與回熱器的過氣熱交換器連通，過氣熱交換器與冷凝器的過氣熱交換器連通，冷凝器的過氣熱交換器與TR工質儲液罐連通，TR工質儲液罐與液體泵連通，液體泵與回熱器的過液熱交換器連通，回熱器的過液熱交換器與通道散熱器的TR工質入口連通，以上構件按序構成TR工質循環回路。TR工質不工作時裝在TR工質儲液罐中。冷凝器的冷卻源是冷卻塔，冷卻塔的水泵與冷凝器的過水熱交換器連通，用水為冷凝器提供冷源。?

為了能使太陽光經高倍聚光鏡聚焦照在多結砷化鎵電池上，高倍聚光太陽能發電系統一般與太陽跟蹤器配合使用。?

所述的高倍聚光鏡是聚光倍數為300～1200倍的平面化菲涅爾聚光鏡或者短焦距聚光鏡，菲涅爾透鏡為矩陣型排列，每個鏡的聚光比大于150，透光率大于85％，以滿足太陽能聚光聚熱系統中高能量要求。?

所述的多結砷化鎵電池是具有大光譜吸收、高轉換效率的多結III-V族化合物電池。?

所述的超導散熱板為超導體主動式散熱系統，能迅速有效的將高熱瞬間傳導出去，可達無風平衡溫度《75度的高導熱散熱系統。?

所述的通道散熱器為翅片散熱器，以增大散熱器與TR工質的換熱面積。?