[發(fā)明專利]一種全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710410517.1
• 申請日: 2017-06-03
• 公開（公告）號: CN107196600A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)輝;龐瑋;張永哲;于洪文;劉禹
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;H02S40/42
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張立改

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)，可同時實現(xiàn)太陽能光電利用和光熱利用，提高太陽能利用率。

背景技術(shù)

太陽能以其儲量豐富且安全環(huán)保，成為新能源和可再生能源中的重要組成部分。我國陸地太陽能儲量十分豐富，年太陽輻射能高達約1.8萬億千瓦，相當(dāng)于約4.9萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。此外，據(jù)國家能源局資料顯示，截至2016年底，中國太陽能發(fā)電累計裝機容量7742萬千瓦，年發(fā)電量約662億千瓦時，約占全球光伏裝機容量的20％。這足以證明太陽能發(fā)電作為一種新的發(fā)電方式正在被逐漸推廣中。

然而，太陽能電池對太陽能的利用率最高約達25％，還有75％的太陽能以熱能方式損失，并且太陽能電池在發(fā)電的同時本身也會產(chǎn)生熱能，導(dǎo)致其發(fā)電效率下降。因此，太陽能電池需要作高效散熱處理。而在現(xiàn)有的太陽能工程應(yīng)用中的太陽能電池板大多采用自然散熱，其造成的不良后果是，在炎熱季節(jié)，太陽能電池板的散熱不及時，實際工作溫度高達60℃-75℃，甚至更高。在這種工作環(huán)境下，太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率顯著降低，壽命也會明顯縮短。

本發(fā)明設(shè)計的全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)，通過流體介質(zhì)的強制循環(huán)，不但可以抑制單位時間內(nèi)系統(tǒng)光電效率的下降率(與單獨的光伏發(fā)電相比)，還可以將太陽能電池板產(chǎn)生的熱能存儲在流體內(nèi)，收集部分熱能至蓄熱裝置中。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率會隨著自身工作溫度的升高而減少，且現(xiàn)有空氣型集熱器在-10℃工況下易結(jié)霜，真空管式集熱器易過熱炸管等問題，提供一種既能夠有效降低太陽能板工作溫度增加電能輸出，又能收集部分熱能，并且無季節(jié)條件使用限制的復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)，包括全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件、控制單元、逆變單元和蓄熱單元，所述全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件包括用于發(fā)電的光電轉(zhuǎn)換部件和金屬基板，光電轉(zhuǎn)換部件用粘合劑包封在金屬基板上，金屬基板設(shè)有用于散熱的空腔，空腔內(nèi)部區(qū)域作為流體介質(zhì)流動的流道結(jié)構(gòu)；所述全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件連接有控制單元和蓄熱單元，其中控制單元用于電能的管理和分配，蓄熱單元連接散熱空腔，并通過泵驅(qū)動流體在散熱空腔的流道結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán)流動，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能時產(chǎn)生的熱能傳導(dǎo)存儲在流體介質(zhì)內(nèi)，既可以有效冷卻復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件，增加電能輸出，又可以儲存部分熱能，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)；所述控制單元分別與逆變單元和儲能單元相連接，全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件產(chǎn)生的電能通過控制單元，儲存在儲能單元中，或/和通過逆變單元逆變?yōu)榻涣麟?，滿足用戶的交流用電需求，或/和將多余部分通過逆變單元逆變?yōu)榻涣麟?，實現(xiàn)并網(wǎng)售電。所述復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)不但能夠集成太陽能的光電和光熱兩種利用方式，還能提高太陽能的利用效率，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便。

優(yōu)選地，所述流體為氣態(tài)或者液態(tài)或者氣液混合態(tài)。如環(huán)境溫度高的季節(jié)流體為液體或氣液混合態(tài)；環(huán)境溫度低的季節(jié)流體為氣體。

優(yōu)選地，所述控制單元與復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件、儲能單元和逆變單元相連接；所述儲能單元連接直流用電電路；所述逆變單元連接交流用電電路。

優(yōu)選地，所述蓄熱單元包括管道附件、泵和儲熱箱體。

優(yōu)選地，所述泵為直流泵時，由所述儲能單元供電，所述泵為交流泵時，所述泵與所述逆變單元相連接。

優(yōu)選地，所述儲能單元可以為鉛酸蓄電池或者鋰離子電池或者超級電容電池或者鎳鉻電池等。

采用這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所述泵的工作所需用電直接由所述復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件通過光電轉(zhuǎn)換提供，不需要額外市電供給，能夠簡化所述復(fù)合型光伏光熱一體化系統(tǒng)安裝和連接結(jié)構(gòu)和節(jié)約成本。

優(yōu)選地，所述全季節(jié)復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件包括透明覆蓋層、光電轉(zhuǎn)換部件、粘合劑、金屬基板層、保溫層和金屬邊框；所述透明覆蓋層包括兩層且中間有間隙；所述金屬基板層內(nèi)設(shè)有散熱空腔；兩層透明覆蓋層在最上面，透明覆蓋層的下面依次為粘合劑包覆的光電轉(zhuǎn)換部件、金屬基板層、保溫層，透明覆蓋層、粘合劑、金屬基板層、保溫層上述疊層的外部邊框采用金屬邊框封裝；即所述復(fù)合型光伏光熱一體化構(gòu)件按照圖2所示順序絕緣封裝。

優(yōu)選地，所述金屬基板層表面作絕緣吸熱涂層處理，如三氧化二鋁涂層等。

優(yōu)選地，所述金屬基板內(nèi)設(shè)空腔為縱橫貫通排列的流道，且金屬基板對角線兩側(cè)設(shè)有進出水口，用于流體管道連接。

優(yōu)選地，所述金屬基板材質(zhì)可為鑄鋁或者銅或者不銹鋼或者鋁合金或者鑄鐵或者鋼等。