[發明專利]一種微熱管與銅管集熱器相結合的聚光光伏光熱穩定熱電聯供系統

在審

• 申請號: 201710098083.6
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN108696248A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 陳海平;李明杰;黃吉光
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;H02S40/42;F24S20/40;F24D19/10;F28D15/02
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一種微熱管與銅管集熱器相結合的聚光光伏光熱穩定熱電聯供系統，屬于太陽能熱利用技術領域，該系統包括聚光光伏光熱系統、聚光式平板集熱系統以及熱電聯供建筑一體化系統。本系統主要通過將微熱管與銅管集熱器相結合并將其使用在聚光光伏光熱系統中，以此提高系統的換熱性能以及發電性能，產出的熱水用于家庭式冬季供暖，產出的電則經MPPT穩流逆變器轉換后并到各用戶中使用，在此基礎上再耦合聚光式平板集熱系統，配合控制系統的反饋調節使整體系統在冬季輻照強度較弱的情況下仍具有一定的供熱能力。該系統實現了提高系統熱電輸出穩定性的同時增大了太陽能的綜合利用效率，促進了太陽能的區域性利用。

技術領域

本發明涉及一種將微熱管與銅管集熱器相結合的新型聚光光伏光熱系統，彌補了傳統PV/T系統在換熱能力上的不足，并將該系統耦合聚光式平板集熱系統用于冬季供暖使用，保證太陽能光伏光熱建筑一體化在冬季環境條件較差時仍可以具備穩定的熱電聯供功能，屬于太陽能光伏光熱綜合利用領域。

背景技術

太陽能是一種清潔能源，提高太陽能的利用效率可以減輕目前常規能源短缺所面臨的危機。現在國內外在太陽能利用領域認可度較高的是太陽能光伏發電技術，一般太陽能晶硅電池的最大光電轉換效率在18%-20%之間，其他未被利用的太陽輻射能大部分轉化成熱能被電池板吸收，吸熱后導致電池板自身溫度升高，根據太陽能電池自身的特性顯示溫度每升高1℃電效率會降低約0.5%，而且電池處在高溫下運行對電池本身的壽命也有所影響。尤其夏天電池在經過低倍聚光后可達80-90℃，電池板實際光伏效率只有8%左右，考慮以上溫度升高對電池的影響，現國內外多采用電池板背面布置熱交換器來把電池板的熱量帶走從而提高電池效率，采用該方法既可以降低電池溫度又可以起到余熱回收利用的作用。該系統可以實現電能和熱能的同時輸出，但冬季太陽輻照強度相對較弱使得系統整體的供暖能力不足，無法滿足用戶需求，且以水為工質的傳統集熱器在運行過程中受到環境溫度的限制。

本發明主要采用微熱管與銅管集熱器相結合的新型聚光光伏光熱系統耦合聚光式集熱器的方式，對北方地區光伏光熱系統冬季的熱電聯供情況進行改善，在保證光伏光熱系統能夠正常運行的同時做到熱電聯產，并通過聚光式集熱系統的輔助作用，配合自動控制系統的反饋調節，實現對供熱溫度的宏觀調控，使其能夠滿足用戶的需求，提高太陽能光伏光熱建筑一體化系統在冬季運行時的穩定性、經濟性和可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高CPC-PV/T系統冬季運行可靠性與穩定性的熱電聯供系統，在使各串聯的太陽能電池溫度近似、集熱器正常高效運行的同時，產生供暖所需熱水，并耦合聚光式集熱器系統對供暖熱水溫度進行自動控制調節，使系統在冬季光照較弱的情況下仍能運轉，并提高光電光熱轉換的經濟性和可靠性，對品質不同的電能和熱能進行合理利用，增加太陽能的綜合利用效率。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：一種微熱管與銅管集熱器相結合的聚光光伏光熱穩定熱電聯供系統，主要包括CPC聚光PV/T組件、冷水箱、變頻泵、電動調節閥、電磁流量計、光伏供電系統、自動控制裝置、保溫水箱、溫度計、循環泵、供暖調節閥、聚光式平板集熱器、回轉減速器、建筑房屋等，冷水箱中的水在變頻泵壓力的作用下流入紫銅盤管入口處，經過熱傳導換熱方式將微熱管內部工質的熱量帶走，對電池板進行降溫，升溫后的水工質進入保溫水箱中儲存起來，當水箱內溫度不足以滿足供熱需求時，聚光集熱輔助系統開啟，水箱中的水在循環水泵的作用下流經平板集熱器進行循環加熱直到滿足需求，當水溫滿足需求時，供暖調節閥開啟并對用戶進行供暖。

所述CPC聚光PV/T組件包括CPC聚光器、光伏電池組件、平板微熱管、紫銅盤管、保溫材料等，其中CPC聚光器通過粘貼配有內螺紋鏡托的方式與鋼架進行螺連接，光伏電池組件通過EVA融化層壓的方式與平板微熱管連接，紫銅盤管則是在經過折彎器按要求折彎后通過膠粘的形式整體平鋪在微熱管后端，貫穿整個熱管的蒸發段與冷凝段，紫銅盤管中的水工質經流動換熱后將微熱管內部的工質充分冷卻，增強了微熱管自身的換熱能力，升溫后的水工質進入保溫水箱中，作為供熱熱源儲備起來。