[發明專利]一種太陽能全光譜分頻調控的光伏光熱聯合系統

有效

• 申請號: 201510272559.4
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104901625B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 何祝兵;王愷;蘇奇聰;徐保民
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;H02S40/22;H02S40/20
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,熊永強

技術領域

本發明涉及太陽能利用技術領域，尤其涉及一種太陽能全光譜分頻調控的光伏光熱聯合系統。

背景技術

據國際能源機構IEA預測，至2050年，太陽能發電在全球電力供應中份額將達到30％，而目前占比不到5％，太陽能發電產業蘊藏巨大的市場。面對全球能源尤其是清潔能源需求的巨大缺口，太陽發電產業從來都不存在“過剩”的說法，只是因為沒有成本足夠低，能量轉換效率高的技術出現。

在太陽光全譜范圍內目前單結太陽能電池轉換效率的理論極限約為30％，因此太陽能光譜中將超過50％的能量無法得到有效利用。光伏光熱綜合利用是現在太陽能利用的一個大趨勢，例如已公布的中國專利申請第1022589159A號“真空管光伏光熱復合拋物面聚光器”，目的是復合拋物面聚光鏡和光伏光熱相結合的方式，利用冷卻介質將光伏電池產生的熱能以及未能被光伏電池吸收的太陽光吸收轉化為熱能，提高太陽能的有效利用率。但是由于光伏光熱與真空管集成在同一模塊上，相互影響，造成了大部分不能光伏電池利用的光損失掉，同時也由于聚光造成光伏電池產生一定的溫升，影響了光電轉換效率。

目前，光伏光熱綜合利用裝置主要采用太陽光直射光伏電池并在光伏電池背面加裝冷卻系統，由于占太陽能45％的可見光照射到光伏電池上產生電能和熱能，占太陽能50％的近紅外光照射到光伏電池上僅產生熱能，因此近紅外光照射到光熱電池上，大幅度增加了光伏電池的熱負荷和溫升，使光伏電池發電效率降低，增加了光伏電池冷卻量。例如已公布的中國專利申請第102779885A號“一種太陽能聚光分頻光伏光熱聯產裝置”，采用了復合拋物面聚光器和太陽能分頻玻璃，目的是將太陽光中的近紅外光在照射到光伏電池前，過濾并回收，從而降低光伏電池的溫升，提高光電轉換效率。但該發明裝置側重于提高光電轉換效率，光熱裝置在其中只是輔助裝置，其光熱的功能未能得到充分的利用和發揮，從而未能很好的提高太陽能光伏光熱系統整體的能量轉換效率。

在保證光伏電池轉換率提升的情況下，如何充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統的能量轉換效率成為了光伏光熱綜合利用領域迫切的技術需求。

發明內容

本發明提供了一種太陽能全光譜分頻調控的光伏光熱聯合系統，以充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統的能量轉換效率。

本發明提供的太陽能全光譜分頻調控的光伏光熱聯合系統包括聚光裝置、光伏電池組件和分頻集熱裝置，所述分頻集熱裝置設置在所述聚光裝置的聚光位置上方，以及所述光伏電池組件位于所述聚光裝置上和所述分頻集熱裝置的正下方，所述分頻集熱裝置包括分頻裝置和集熱管；

入射到所述聚光裝置上的太陽光反射并聚集到所述分頻集熱裝置上，所述分頻裝置將所述太陽光分頻為近紅外光和紫外光、可見光，所述近紅外光和紫外光由所述集熱管吸收，轉變為熱能，所述分頻裝置將所述可見光反射到所述光伏電池組件，由所述光伏電池組件轉變為電能。

優選地，所述聚光裝置包括槽形反光鏡，所述槽形反光鏡為連續式的或分聯式的，所述槽形反光鏡的內表面采用全反射銀表面或鍍鋁薄膜，所述槽形反光鏡的截面形狀包括：拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。

優選地，所述集熱管由同心的內管和外管組成，所述內管和外管之間是真空的。

優選地，所述聚光裝置包括蝶式聚光器，所述蝶式聚光器的截面形狀包括：拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。

優選地，所述分頻集熱裝置還包括位于所述集熱管上方的真空玻璃罩，所述真空玻璃罩與所述集熱管之間形成真空。

優選地，所述集熱管為渦旋線狀的玻璃管，所述集熱管的進出管分別與所述真空玻璃罩的進出口連接。

優選地，所述聚光裝置還包括支撐裝置，所述支撐裝置支撐所述槽形反光鏡或蝶式聚光器。

優選地，所述支撐裝置包括支撐架、轉動連接件、固定支撐組件和跟蹤及驅動裝置，所述支撐架支撐所述聚光裝置，所述轉動連接件連接所述支撐架和所述固定支撐組件，所述跟蹤及驅動裝置連接所述聚光裝置和所述固定支撐組件，所述跟蹤及驅動裝置根據所述檢測到的所述太陽光的入射角，調節所述聚光裝置的角度。

優選地，所述光伏電池組件與所述槽形反光鏡或蝶式聚光器之間設置有冷卻管道。

優選地，所述集熱管中注滿集熱介質。

可見，根據本發明提供的一種太陽能全光譜分頻調控的光伏光熱聯合系統，與現有技術相比，具有如下的優點和特點：

采用太陽光譜分光技術，通過光譜分光器件將可見光與太陽光中的紅外光和紫外光分離開來。