[發(fā)明專利]一種太陽(yáng)能電池排布方式的相變液冷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810657413.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108768292B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康雪;王晨;王一平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S40/42
• 分類號(hào): H02S40/42
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;楊文艷

本發(fā)明涉及高倍聚光密排電池散熱領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能電池排布方式的相變液冷系統(tǒng)；包括底部設(shè)有進(jìn)液口、頂部有出液口的相變液冷接收器，所述相變液冷接收器的出液口和進(jìn)液口之間通過(guò)管路順次串接有換熱器、冷卻工質(zhì)儲(chǔ)罐、第一抽液泵；所述換熱器的內(nèi)部纏繞有設(shè)有進(jìn)液口和出液口的盤管，盤管的進(jìn)液口與出液口之間通過(guò)管路順次連接有第二抽液泵和換熱工質(zhì)儲(chǔ)罐；所述相變液冷接收器傾斜設(shè)置，相變液冷接收器的內(nèi)部相對(duì)的一組內(nèi)側(cè)壁上連接有若干個(gè)彼此平行且呈階梯式排列的太陽(yáng)能電池;密排電池階梯式排布，減少了氣泡對(duì)電池正面入射光線的影響；使得相變液冷接收器內(nèi)部流體的密度差異也呈現(xiàn)階梯式分布，增加了流體自運(yùn)轉(zhuǎn)推動(dòng)力，降低冷卻系統(tǒng)能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高倍聚光密排電池散熱領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能電池排布方式的相變液冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，全球化石能源短缺，作為清潔可再生的太陽(yáng)能資源備受矚目。在眾多太陽(yáng)能利用的技術(shù)中，聚光光伏發(fā)電技術(shù)以其低成本而迅速成為研究熱點(diǎn)和前沿。隨著太陽(yáng)能電池的快速發(fā)展和電池材料的提高，采用多結(jié)聚光太陽(yáng)能電池的高倍聚光光伏系統(tǒng)被認(rèn)為是前景較好的利用太陽(yáng)能的發(fā)電系統(tǒng)。主要優(yōu)勢(shì)是具有較高的發(fā)電效率和相對(duì)較低的發(fā)電成本。然而，雖然目前高倍聚光光伏系統(tǒng)中應(yīng)用的多結(jié)電池發(fā)電效率高達(dá)46%，但是仍有大于50%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱量，電池的發(fā)電效率會(huì)隨著太陽(yáng)能電池溫度的升高而降低，尤其是在高倍聚光條件下，熱量的累積會(huì)使電池效率急劇下降；同時(shí)電池組件各部位的熱膨脹系數(shù)不同，長(zhǎng)期熱應(yīng)力的作用可能破壞電池組件，降低光伏系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。因此，在高倍聚光條件下多結(jié)電池的有效散熱問(wèn)題亟待解決。

目前，高倍聚光太陽(yáng)能電池散熱技術(shù)主要有噴射流冷卻、微通道冷卻、兩相流冷卻、納米流體冷卻以及上述冷卻方式的結(jié)合應(yīng)用等。但上述冷卻方式都是間壁式冷卻，這只能利用電池的背面來(lái)散熱，在很大程度上提高了冷卻過(guò)程中的間壁熱阻，降低傳熱效果；且很難進(jìn)一步降低電池和冷卻劑間熱阻以滿足更高聚光比和電池散熱均勻性的要求，開(kāi)發(fā)并研究非間壁散熱方式是未來(lái)研究重點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，低沸點(diǎn)液體直接接觸浸沒(méi)冷卻方法，實(shí)現(xiàn)高倍聚光光伏系統(tǒng)中聚光太陽(yáng)能電池的有效散熱。這一方法使得電池與冷卻液體直接接觸，將傳統(tǒng)的間壁熱阻轉(zhuǎn)換為流體與電池表面的邊界層熱阻，大大降低傳熱阻力；電池的正反面同時(shí)與冷卻液體接觸，增加電池的散熱面積；同時(shí)，在低沸點(diǎn)工質(zhì)受熱相變過(guò)程中產(chǎn)生氣泡的汽提作用推動(dòng)流體的自運(yùn)轉(zhuǎn)，降低冷卻系統(tǒng)能耗。但是研究發(fā)現(xiàn)，低沸點(diǎn)工質(zhì)冷卻電池時(shí)，受熱后流體相變產(chǎn)生的氣泡會(huì)對(duì)電池正面的入射光線產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決低沸點(diǎn)液體直接接觸浸沒(méi)冷卻電池時(shí)，低沸點(diǎn)流體受熱后流體相變產(chǎn)生的氣泡會(huì)對(duì)電池正面的入射光線產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，提供一種太陽(yáng)能電池排布方式的相變液冷系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種太陽(yáng)能電池排布方式的相變液冷系統(tǒng)，包括底部設(shè)有進(jìn)液口、頂部有出液口的相變液冷接收器，所述相變液冷接收器的出液口和進(jìn)液口之間通過(guò)管路順次串接有換熱器、冷卻工質(zhì)儲(chǔ)罐、第一抽液泵；所述換熱器的內(nèi)部纏繞有盤管，所述盤管設(shè)有進(jìn)液口和出液口，盤管的進(jìn)液口與出液口之間通過(guò)管路順次連接有第二抽液泵和換熱工質(zhì)儲(chǔ)罐；所述相變液冷接收器呈箱體形且傾斜設(shè)置，相變液冷接收器的內(nèi)部相對(duì)的一組內(nèi)側(cè)壁上連接有若干個(gè)彼此平行且呈階梯式排列的太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池的兩個(gè)端部分別與相變液冷接收器的一組內(nèi)側(cè)壁連接固定連接；呈階梯式排列的太陽(yáng)能電池的傾斜方向與相變液冷接收器的傾斜方向一致；所述第一抽液泵和第二抽液泵共同連接有調(diào)節(jié)器；所述太陽(yáng)能電池連接有蓄電池，所述蓄電池連接調(diào)節(jié)器為第一抽液泵和第二抽液泵供電。