[實用新型]高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220594151.0
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN202918219U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季杰;陳海飛;裴剛;王云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H01L31/052
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及太陽能光電光熱綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是采用大面積的光伏電池進行發(fā)電，此類系統(tǒng)發(fā)電成本很高，而且效率低下。為了節(jié)約成本，人們開始采用跟蹤聚光的方式來增大電池表面的太陽輻照強度，提高系統(tǒng)的性價比。

太陽能聚光形式可分為反射和折射兩種。國內(nèi)外采用的折射方式一般都為菲涅爾透鏡聚光（如專利ZL97204018.8），缺點是系統(tǒng)透光率難以提高，光強分布均勻性較差。另一種反射形式大多為槽式和碟式聚光。槽式聚光（如專利ZL200520076826.2）一般只能獲得低于100倍的聚光倍數(shù)，而且大多采用晶硅類太陽能電池，發(fā)電效率較低,經(jīng)濟效益不明顯。而碟式聚光大多采用大型拋物面反射形式，這種拋物面制造難度大，容易碎裂，整體防風(fēng)性能及穩(wěn)定性差。也有人提出一些留有間隙的陣列結(jié)構(gòu)，有一定的實用價值，但結(jié)構(gòu)的變動容易導(dǎo)致光伏電池表面光強分布不均勻，出現(xiàn)系統(tǒng)局部過熱現(xiàn)象，不能保證系統(tǒng)的長期可靠運行；同時此類系統(tǒng)一般聚光比固定，不易調(diào)節(jié)，靈活性、適應(yīng)性較差。而且在聚光太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有一部分太陽能以熱能的形式散布到周圍環(huán)境中，光伏電池會因此溫度過高而效率下降甚至損壞，若能妥善收集利用這部分熱能，可以很大程度上提高系統(tǒng)的整體綜合效率。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)簡單，聚光倍數(shù)可調(diào)節(jié)的聚光跟蹤裝置及高熱流密度散熱裝置，發(fā)電的同時獲得熱媒，根本上解決系統(tǒng)聚光不均勻及聚光后系統(tǒng)光伏組件溫度過高等問題，提高系統(tǒng)的光電光熱綜合效率，降低系統(tǒng)成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：底座、高熱流密度散熱器、太陽能光伏電池組件、高倍可調(diào)聚光裝置、雙軸自動跟蹤裝置、蓄電池和水箱；所述的雙軸自動跟蹤裝置包括俯仰傳動構(gòu)件、水平傳動構(gòu)件、控制箱、光敏元件；所述的高倍可調(diào)聚光裝置包括主框架、鋁條支架、豎桿、平面反射鏡陣列和托臺；所述的水平傳動構(gòu)件安裝在底座上，由電機和轉(zhuǎn)盤組成；俯仰傳動構(gòu)件安裝在主框架上，由電機和推桿組成；光敏元件固定在主框架上，與平面反射鏡陣列的整個水平面相垂直；控制箱則通過螺絲固定在底座上，控制箱內(nèi)通過傳輸控制信號給俯仰傳動構(gòu)件、水平傳動構(gòu)件和光敏元件，隨時根據(jù)太陽光強的變化來調(diào)整系統(tǒng)的方位角和高度角，保證系統(tǒng)準確實時的跟蹤太陽方向；所述的高倍可調(diào)聚光裝置安裝在所述的主框架上，通過實時跟蹤太陽將太陽光反射聚焦在所述的太陽能光伏電池組件上；所述的太陽能光伏電池組件位于所述高倍可調(diào)聚光裝置的焦點位置，并與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連；所述的高熱流密度散熱器固定在所述的托臺上，通過循環(huán)管道與系統(tǒng)外邊緣豎桿頂端的進出水口相連。

所述的高倍可調(diào)聚光裝置是由平面反射鏡陣列組成，安裝在所述雙軸自動跟蹤裝置的主框架上。

所述的平面反射鏡陣列通過萬向節(jié)與鋁條支架相連，各平面鏡間留有一定的防風(fēng)空隙。

高倍可調(diào)聚光裝置的聚光倍數(shù)可以通過鋁條支架結(jié)構(gòu)和平面鏡的數(shù)量進行調(diào)節(jié)，一般可達500-1000倍聚光。

所述的鋁條支架固定在所述雙軸自動跟蹤裝置的主框架上，形成類似拋物面的形狀，鋁條間間隔大于一個平面鏡的寬度。

所述的萬向節(jié)上表面與平面鏡相連，底部用螺絲固定在鋁條支架上，可以通過調(diào)節(jié)中間的耦合球栓在三維空間內(nèi)改變平面鏡的位置。

所述的太陽能光伏電池組件的光伏電池板背面與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連，避免了用硅膠類材料而形成的導(dǎo)熱熱阻。

所述的太陽能光伏電池組件的光伏電池板是由砷化鎵（GaAs）電池通過串并聯(lián)與二級管直接焊接在一塊電池基板上。

所述的高熱流密度散熱器是一種中空鋁盒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部排列一定比例的肋片，上表面開有進出水口與系統(tǒng)的循環(huán)管道相連，下表面直接與所述的太陽能光伏電池組件層壓固定。

本實用新型的設(shè)計思想以及原理主要在于：

本實用新型所述的一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，包括太陽能光伏電池組件、高熱流密度散熱器、高倍可調(diào)聚光裝置、雙軸自動跟蹤裝置、蓄電池和水箱。所述的光伏電池組件的光伏電池板背面與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連，四邊采用低溫焊接，邊緣處可用導(dǎo)熱硅膠密封，輸出端可通過電線與蓄電池相連；這樣避免了光伏電池板與散熱器之間的傳熱熱阻，大大提高了系統(tǒng)的換熱效率。