[發(fā)明專利]一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010878287.3
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112050485B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳木生;黃金;胡艷鑫;陳澤雄;盤雪純;洪悅銘;董書發(fā);郭俊銘
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F24S23/30
• 分類號: F24S23/30;F24S23/71;F24S20/00;H02S40/22;H02S40/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明涉及一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，包括設(shè)置有聚光透鏡的聚光模塊、分光模塊、光伏發(fā)電模塊和集熱模塊，分光模塊包括設(shè)置有第一分光表面和第二分光表面的透鏡，第一分光表面和第二分光表面均為拋物面，定向分光器的焦線與聚光透鏡的焦線處于同一直線，定向分光器設(shè)有第二分光表面的一側(cè)朝向集熱模塊，定向分光器設(shè)有第一分光表面的一側(cè)朝向光伏發(fā)電模塊。分光模塊能夠調(diào)節(jié)分光后的光線的發(fā)射方向，集熱模塊和光伏發(fā)電模塊的布置不會受到分光模塊的約束，更加容易根據(jù)需要進行裝置內(nèi)部各模塊的布置；同時，分光模塊分光后的光線能夠準(zhǔn)直傳遞而不發(fā)散，集熱模塊和光伏發(fā)電模塊能夠接收更多的均勻的光線，能量利用效率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)

隨著能源短缺問題的愈發(fā)突出，人們越來越重視太陽能的開發(fā)利用。其中，太陽能電池得到了人們的廣泛關(guān)注和研究。然而，由于禁帶寬度的存在，太陽能電池只能將特定區(qū)段內(nèi)的太陽輻射用于光伏發(fā)電，而其它區(qū)段內(nèi)的太陽輻射則轉(zhuǎn)化為熱能，進而造成太陽能電池表面溫度的提高，導(dǎo)致太陽能電池輸出功率降低，甚至直接燒毀報廢。

當(dāng)下，有研究人員基于分頻利用技術(shù)提出太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，即通過分頻器將太陽能電池?zé)o法直接利用的區(qū)段內(nèi)的太陽輻射先過濾并通過集熱工質(zhì)轉(zhuǎn)化成熱能，同時其他區(qū)段的太陽輻射則投射到太陽能電池上進行光電轉(zhuǎn)化。如公開號為“CN205407659U”，公開日為2016年7月27日的中國專利文件公開了一種太陽能分布式熱電聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)，包括聚光透鏡和位于聚光透鏡下的分光器(即分頻器)，所述聚光透鏡的下方兩側(cè)分別設(shè)有光伏發(fā)電模塊和熱電模塊，太陽光經(jīng)聚光透鏡進入分光器后分為兩路，一路光主要包括可見光和波長在1.1微米以下的近紅外光部分，入射至光伏發(fā)電模塊發(fā)電；另一路光為剩余波段，主要包括遠紅外和紫外部分，全部入射至熱電模塊的熱端并轉(zhuǎn)換為熱能。

但是，上述的技術(shù)方案中的分光器并未提供具體的結(jié)構(gòu)，并且沒有公開分光器的工作原理，只能夠用于將太陽光分為兩路，并不能調(diào)節(jié)兩路光的發(fā)散程度和傳輸距離，因此到達光伏發(fā)電模塊和熱電模塊的光線是發(fā)散的，故光伏發(fā)電模塊和熱電模塊只能被動放置在分光器較近處，同時系統(tǒng)整體的能量利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中分光器的光路不能調(diào)節(jié)導(dǎo)致系統(tǒng)布置不便且能量利用率低的問題，提供一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，能夠調(diào)整分光器發(fā)出的光線的光路，便于裝置的布置以及提高能量利用率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，包括設(shè)置有聚光透鏡的聚光模塊、分光模塊、光伏發(fā)電模塊和集熱模塊，所述分光模塊包括設(shè)置有第一分光表面和第二分光表面的透鏡，所述第一分光表面和所述第二分光表面均為拋物面，所述定向分光器的焦線與所述聚光透鏡的焦線處于同一直線，所述定向分光器設(shè)有第二分光表面的一側(cè)朝向所述集熱模塊，所述定向分光器設(shè)有第一分光表面的一側(cè)朝向所述光伏發(fā)電模塊。

在上述的技術(shù)方案中，聚光透鏡可以為線性菲涅爾透鏡，太陽光經(jīng)聚光透鏡后發(fā)射向分光模塊，分光模塊的第一分光表面將太陽光的部分反射至光伏發(fā)電模塊，而第二分光表面將太陽光的其余部分反射至聚光模塊，同時實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換。第一分光表面和第二分光表面均為拋物面，類比拋物線的光學(xué)性質(zhì)可知：對于拋物面，從焦線發(fā)出的光線經(jīng)拋物面反射后將平行于軸線平面且垂直于焦線射出，而分光模塊的焦線與聚光透鏡的焦線處于同一直線，則通過聚光透鏡射入分光模塊的光線會通過分光模塊的焦線，而根據(jù)拋物面的性質(zhì)，第一分光表面反射太陽光的方向相同于從焦線發(fā)出的光線經(jīng)第一分光表面反射后的反方向，而第二分光表面反射太陽光的方向相同于從焦線發(fā)出的光線經(jīng)第二分光表面反射后的方向，因此兩路分光光線均能準(zhǔn)直傳遞，且方向都能與拋物面的軸線平面平行，即兩路分光光線的發(fā)射方向與分光模塊的朝向平行。在實際使用的時候，調(diào)節(jié)分光模塊的朝向就可以調(diào)節(jié)兩路分光光線的發(fā)射方向。由于兩路分光光線能夠準(zhǔn)直傳遞，從而避免了光線的發(fā)散，光伏發(fā)電模塊和集熱模塊均能夠更好地接收反射出的光線。