[發(fā)明專利]一種聚光型太陽能光電光熱一體化綜合利用系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104242817B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊福林;熊偉
• 申請（專利權(quán)）人: 熊偉;熊福林
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;H02S40/22
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11270
• 代理人: 浦彩華,武晨燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及太陽能光伏發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，同時涉及太陽能熱能利用設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤、石油、天然氣等不可再生的傳統(tǒng)能源的消耗逐步加重，從而帶來的能源危機引起社會的廣泛關(guān)注。因此，新興能源替代傳統(tǒng)能源作為一個重要的科技發(fā)展方向和解決途徑得到飛速的發(fā)展。其中，太陽能的開發(fā)利用成為技術(shù)發(fā)展最快市場潛力最大的技術(shù)領(lǐng)域。

近年來，我國太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱水器領(lǐng)域從技術(shù)開發(fā)、裝備生產(chǎn)到市場推廣利用均達到國際同步水平。太陽光利用技術(shù)的飛速發(fā)展，表現(xiàn)在光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，設(shè)備制造成本的持續(xù)下降，以及各種新型太陽能轉(zhuǎn)換裝置的問世等方方面面。

目前，太陽能的利用技術(shù)發(fā)展為兩個分支，即太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域和太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域兩個方面。但是，兩個技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展朝向兩個獨立的極端方向，在各自技術(shù)領(lǐng)域中均達到了較高的發(fā)展水平。然而目前的技術(shù)研究，僅是針對性地進行在兩個獨立的技術(shù)領(lǐng)域進行互補利用開發(fā)，而未實現(xiàn)綜合利用技術(shù)的發(fā)展。

由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，一般太陽能光伏發(fā)電設(shè)備的體積較大，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率一般為10％～30％，70％～90％的能源在光電轉(zhuǎn)化過程中轉(zhuǎn)化為熱能，成為光伏發(fā)電的副產(chǎn)品。熱能的大量聚集會使光伏晶片內(nèi)部的工作溫度升高，將進一步導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率降低、晶片使用壽命減少等。因此，熱能的及時疏散成為太陽能光伏技術(shù)發(fā)展的又一個新難題。

太陽能光熱利用領(lǐng)域中，尤其以太陽能熱水器的技術(shù)發(fā)展的發(fā)展最為突出，目前已發(fā)展成型的有蜂窩式、真空管式、熱管真空管式和全息分光式太陽能熱水器等。但是，現(xiàn)有的太陽能熱水器未實現(xiàn)智能控制，僅為單一的靜態(tài)式熱能轉(zhuǎn)換，因此太陽能熱轉(zhuǎn)化效率僅為30％～40％，60％～70％的熱能未得到有效利用而被浪費。

綜上所述，為了能夠有效地解決能源危機問題，充分利用可再生型太陽能自然資源，更好地推廣太陽能應(yīng)用技術(shù)，綜合利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和光熱利用技術(shù)，提升設(shè)備對太陽能的利用效率，降低設(shè)備的投資成本和制造成本，亟需開發(fā)一種發(fā)電效率更高、能效利用更好、智能控制、移動便攜、造價低廉、更利于推廣綠色能源的太陽能光伏發(fā)電與集熱利用的綜合應(yīng)用設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)中的缺點和不足，本發(fā)明提供了一種聚光型太陽能光電光熱一體化綜合利用系統(tǒng)。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種聚光型太陽能光電光熱一體化綜合利用系統(tǒng)，所述聚光型太陽能光電光熱一體化綜合利用系統(tǒng)包括一個或多個光電發(fā)電子系統(tǒng)，一個或多個光熱集熱利用子系統(tǒng)，一個或多個聚光子系統(tǒng)，一個智能控制子系統(tǒng)。

所述光電發(fā)電子系統(tǒng)包含至少一組位于熱傳導(dǎo)基座上的光伏電池組，至少一組位于集熱回收管外側(cè)的熱傳導(dǎo)基座，和一個電力輸出網(wǎng)絡(luò)。

所述光伏電池組由光伏晶片按序排列組成，用于將設(shè)備所接收的太陽光進行光伏效應(yīng)，轉(zhuǎn)化為電能，所述光伏晶片的組成材料為Si、Ge等單元素材料，和GaAs、CdTe、CuInGaSe等多元素的化合物材料中的一種或多種。

較佳的，所述光伏電池組的尺寸與集熱回收管的尺寸匹配，長度為10cm～10000cm，寬度為0.1cm～200cm，對于小型系統(tǒng)，優(yōu)選長度為100cm～500cm，優(yōu)選寬度為1cm～10cm。

較佳的，所述熱傳導(dǎo)基座將光伏電池組在光伏效應(yīng)的過程中所生成的熱能及時疏散并定向轉(zhuǎn)移至集熱回收管，其組成材料為鋁、鋁合金、銅、銅合金等金屬和合金材料，金屬氧化物和陶瓷類材料，以及DLC類金剛石薄膜材料中的一種或多種。

所述電力輸出網(wǎng)絡(luò)用于輸出光伏電池組所產(chǎn)生的電能，包括一個逆變器和一個輸出網(wǎng)絡(luò)，所述逆變器將所述光伏晶片所生成的電能轉(zhuǎn)化為直流電(DC)和交流電(AC)的形式輸出到用戶端，所述電能的使用方式包括并網(wǎng)使用和蓄電系統(tǒng)儲備。

所述光熱集熱利用子系統(tǒng)包含至少一組集熱回收管、控制器、進水管、出水管、溫度檢測器、電耦合流量控制閥，和一組熱水儲備器。

所述集熱回收管為中空管，其內(nèi)部為冷水加熱區(qū)域，用于將冷水通過熱傳導(dǎo)和熱交換加熱為所需的熱水；其外側(cè)上層為光熱轉(zhuǎn)換吸熱層，用于吸收設(shè)備表面所接收的太陽光及熱能；其外側(cè)下層為聚熱絕緣層，用于定向傳導(dǎo)由光伏電池組所生產(chǎn)的余熱，并對電池組形成電氣絕緣作用。