[發明專利]微熱管式CPVT耦合溫差發電裝置在夏季的應用

在審

• 申請號: 201710098104.4
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN108471294A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 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;H02S40/30;H02N11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種新型微熱管式聚光光伏光熱與溫差發電裝置的耦合應用于夏季的熱電聯供系統，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、溫差發電裝置和熱電聯供建筑一體化系統。本系統通過微熱管式聚光光伏光熱系統產生的熱水與冷水箱提供的冷水間的溫差實現與溫差發電裝置的耦合，其中聚光光伏光熱組件發出的電通過MPPT逆變器并到用戶中使用，產生的熱經過溫差發電裝置實現溫差發電后集中到熱水箱中統一供給用戶做生活用水使用，溫差發電產生的電儲存在蓄電池中通過逆變器轉化后供小功率電器使用。該系統使夏季高溫時傳統聚光光伏光熱系統的熱水產能過剩現象得到了改善，滿足用戶需求的同時提高了太陽能的綜合利用效率。

技術領域

本發明涉及一種將微熱管式復合拋物面光伏光熱系統與溫差發電系統有機結合到一起，并在夏天熱水產能過剩的情況下加以應用以實現消納部分熱水的目的，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，但夏季太陽輻照強度相對較強使得系統產生的大量熱水無法得到合理的利用，降低了太陽能的利用效率。

本發明主要采用微熱管式聚光光伏光熱系統與溫差發電裝置耦合到一起的方式，針對夏季高溫情況下加以應用，在保證光伏組件均溫性的同時實現熱電聯產，并將所產熱水的溫度與冷水溫度的溫差按照要求進行匹配，通過蛇形水冷板換熱器在溫差發電片兩側形成溫度勢差，實現進一步利用熱水發電的目的，使夏季熱水產能過剩的同時仍能產生一定的收益，提高太陽能在夏季的綜合利用性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種夏季使用的微熱管式CPC-PV/T耦合溫差發電裝置的系統，在使各串聯的太陽能電池保持在近似相等的溫度下運行的同時，產生供用戶使用的生活用水，并利用系統冷熱端口的溫度差結合溫差發電片用于發電，實現在夏季熱水產能過剩時更大程度的提高對太陽能的綜合利用效率，對不同數量和品質的能量區分開來加以利用滿足用戶對電能和熱能的需要。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：

一種微熱管式CPVT耦合溫差發電裝置在夏季應用的系統，主要包括微熱管式CPC聚光PV/T組件、冷水箱、增壓泵、調節閥、轉子流量計、溫差發電及供電裝置、光伏發電利用裝置、鎧裝熱電偶、保溫供熱水箱等，冷水箱中的水經過水泵增壓后先經過溫差發電裝置中發電片的冷端側，再通過微熱管式CPC-PV/T組件進一步換熱，待水溫提升到一定程度之后進入發電片熱端側從而在溫差發電片兩側形成一定的溫度差，最后熱水經保溫水箱收集并統一處理后供給用戶作為生活用水使用。

所述微熱管式CPC聚光PV/T組件包括CPC聚光器、光伏電池組件、平板微熱管、保溫材料、蛇形水冷換熱器等，其中CPC聚光器通過鏡托后螺紋連接固定在鋼架上，光伏電池組件通過導熱硅膠粘連的方式與平板微熱管連接，微熱管為內部多個微流道并列結構，工質為甲醇，蛇形水冷換熱器同樣是通過膠粘的方式固定于熱管冷凝端，微熱管中的工質吸收了電池板的熱量后在蒸發段蒸發并沿著熱管微通道向冷凝段移動，后經冷凝段粘連的蛇形水冷塊內工質的換熱冷卻后變為液體回流到蒸發段完成一個循環。

所述微熱管式CPC聚光PV/T系統中包括循環水泵、電動調節閥、轉子流量計等，用來實現給水、水流量檢測、水流量調節等目的。