[發明專利]一種二次發電的熱光伏熱電聯產裝置

有效

• 申請號: 201410187395.0
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103997281A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 許藝鳴;唐愛坤;單春賢;潘劍鋒;邵霞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02S10/10
• 分類號: H02S10/10;H02S40/44;H02S40/42
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明屬于熱光伏技術領域，具體涉及一種新型利用熱光伏原理的熱電聯產技術，特指一種能夠二次發電的熱光伏熱電聯產裝置。

背景技術

近年來，對熱光伏(TPV)系統的開發已成為世界范圍內的一個研究熱點。傳統的熱光伏系統包括以下幾個部分：熱源、熱輻射器、光子過濾器、光電池，它利用某種能量加熱輻射體使其達到較高溫度，高溫輻射器釋放的光子碰撞光電池表面，通過內部的半導體p-n結轉化為電能。TPV系統所需的熱源來源豐富，其中燃燒產生化學能是最為常見的熱源形式，受光伏電池光電轉換效率、過濾器濾波效果的限制、以及高溫廢氣的能量浪費，該種TPV系統的整體效率普遍不高，在實驗條件下得到的裝置整體轉換效率都在10％以下。

對于熱光伏系統的核心部件——光伏電池，由于吸收了很多不能進行光電轉換的輻射能，其表面溫度會不斷升高，導致工作效率下降。據研究顯示，在輻射源溫度為1227℃、光電池溫度為25℃情況下，GaSb光電池轉換效率為25％，而當電池溫度為130℃時，光電池的轉換效率則降低為17％。因此，為使光伏電池保持最佳工作狀態，光伏電池的冷卻效果必須得到保障。此外，燃燒過程必然會產生一定的廢棄物，通常這些高溫產物都是直接排放的，這不僅浪費能源，還對環境造成危害。

關于降低光伏電池溫度的結構設計，現有技術中已有相關的技術方案公開，如中國專利號：201210543617.9，發明名稱為：一種帶余熱回收的小型熱光伏熱電聯產系統，該系統包括熱源、熱輻射器、光子過濾器、熱光伏電池，在熱光伏電池板的背面設有光電池冷卻設備；在熱輻射器的煙氣排放出口設置一個煙氣余熱換熱設備，所述冷卻設備由水泵和冷卻水管構成，所述煙氣余熱換熱設備包括煙氣管道和水通道，所述水通道是冷卻水管的延伸。該申請案雖然實現了光伏電池的降溫，通過煙氣余熱換熱設備把高溫煙氣的余熱回收變為熱水，但是該申請案沒有利用高溫煙氣產生電能，實現高溫煙氣的更充分的利用，提高TPV系統的轉換效率。

基于以上分析，為進一步提高TPV系統的轉換效率，如何合理利用發電過程各個環節的余熱廢熱，實現熱電聯產就顯得非常有必要。

發明內容

1、發明要解決的技術問題

本發明的目的是根據熱光電系統的工作特點，提供一種一種二次發電的熱光伏熱電聯產裝置，從而實現系統能量轉換效率較大程度的提高。

2、技術方案

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種二次發電的熱光伏熱電聯產裝置，包括燃燒器、選擇性過濾器、光伏電池、電池冷卻通道、陶瓷換熱器、壓縮機、燃氣輪機和發電機組；

所述燃燒器與光伏電池對中平行放置，所述選擇性過濾器設于光伏電池的接受面，電池冷卻通道設置在光伏電池板的背面，燃燒器的排煙出口設有陶瓷換熱器和壓縮機，所述燃氣輪機的一端與壓縮機連接，其另一端與發電機組連接；所述陶瓷換熱器為管翅式結構，水在光滑的管內流動，煙氣在管外的翅片上流動。

更進一步地，所述燃燒器為平行板結構，其內部填充多孔介質，其材料為Al₂O₃。

更進一步地，所述光伏電池選禁帶寬度0.72ev、截止波長1.78μm的GaSb電池。

更進一步地，所述光伏電池的冷卻通道為平行板結構，通道內部設置擾流翅片。

更進一步地，所述選擇性過濾器為一維周期性Si/SiO₂光子晶體薄膜型過濾器。

更進一步地，所述選擇性過濾器采用真空濺射的方式直接鍍在電池的接受表面。

熱光伏熱電聯產裝置同時利用熱光伏技術和燃氣輪機發電技術，產生電能。

熱光伏熱電聯產裝置在完成二次發電工作的同時，產生不同溫度的熱水，實現了余熱和廢熱利用。