[發(fā)明專利]太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112177898B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 賈冠偉;張鐳;呂浩杰;鄭海務;武龍
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F01K27/00;H02S40/42;H02S40/44
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王攀

本發(fā)明公開了一種太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置，包括太陽能光伏電池及冷卻裝置、介質(zhì)換熱系統(tǒng)、空氣近等溫系統(tǒng)、太陽能集熱裝置；空氣及壓縮空氣通過管路在所述空氣近等溫系統(tǒng)中進行輸送和連接，所述太陽能光伏電池及冷卻裝置、所述空氣近等溫系統(tǒng)、所述太陽能集熱裝置通過所述介質(zhì)換熱系統(tǒng)連通，實現(xiàn)熱量的轉換及輸送。本發(fā)明提供的太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置及其儲能方法，集高效太陽能光伏電池發(fā)電與近等溫壓縮空氣儲能于一體，最大限度的提高了太陽能光伏電池的能量利用效率。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能光伏電池以及壓縮空氣儲能技術領域，更具體的說是涉及一種提升太陽能光伏電池發(fā)電效率以及壓縮空氣儲能效率的裝置及方法。

背景技術

大力發(fā)展可再生能源，尤其是太陽能光伏電池，是解決全球能源危機和生態(tài)環(huán)境問題的主要途徑。各國大力推進太陽能光伏，裝機容量和發(fā)電都在增加。截至2019年，中國的太陽能累計裝機容量高達2億千瓦，占全球太陽能裝機容量的35％。并且光伏發(fā)電量達2243億千瓦時，但其中棄光電量高達46億千瓦時，不能高效的利用。因此，要不斷提高太陽能光伏電池的能源使用率，解決其間歇性和波動性的缺點。

由于太陽能光伏電池材料固有特性，太陽能光伏電池的光電轉化效率局限于15-25％的范圍內(nèi)。同時，太陽能光伏電池的光電轉化效率以及峰值功率隨溫度的升高而降低，致使其光電轉換效率以及峰值功率降低。以單體太陽能電池為例，峰值功率隨溫度升高而降低約0.15％/℃，若其峰值功率最高的工作溫度為25℃，但實際工作在溫度65℃的環(huán)境中，其峰值功率下降約6％。因此，需要對太陽能光伏電池進行降溫使其光電轉化效率以及峰值功率保持在較高的水平。

壓縮空氣儲能是有效彌補太陽能光伏電池間歇性和波動性缺點的有效途徑之一，存儲容量大，能夠改善電場輸出功率的可控性、提高穩(wěn)定性并且環(huán)境友好。但常規(guī)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)存在能量密度低和儲能、釋能效率低的問題，一般在50％左右。為提高其能源利用率，一方面，在空氣壓縮階段需要將空氣壓縮產(chǎn)生的熱量及時導出，進行散熱；另一方面，在壓縮空氣膨脹的階段需要將壓縮空氣膨脹產(chǎn)生的冷量及時消除，進行吸熱；上述的冷、熱能量的需求，從而限制其在可再生能源方面的大規(guī)模應用。

因此，如何提供一種太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置及其儲能方法的是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置及其儲能方法，用以提升太陽能光伏電池發(fā)電效率以及壓縮空氣儲能效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置，包括太陽能光伏電池及冷卻裝置、介質(zhì)換熱系統(tǒng)、空氣近等溫系統(tǒng)、太陽能集熱裝置；

空氣及壓縮空氣通過管路在所述空氣近等溫系統(tǒng)中進行輸送和連接，所述太陽能光伏電池及冷卻裝置、所述空氣近等溫系統(tǒng)、所述太陽能集熱裝置通過所述介質(zhì)換熱系統(tǒng)連通，實現(xiàn)熱量的轉換及輸送。

優(yōu)選的，在上述一種太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置中，所述介質(zhì)換熱系統(tǒng)包括低溫換熱介質(zhì)儲存裝置、低溫換熱介質(zhì)輸送裝置、中溫換熱介質(zhì)輸送裝置、高溫換熱介質(zhì)儲存裝置和高溫換熱介質(zhì)輸送裝置；

所述低溫換熱介質(zhì)儲存裝置輸出端通過所述低溫換熱介質(zhì)輸送裝置將低溫換熱介質(zhì)輸送至所述太陽能光伏電池及冷卻裝置，所述太陽能光伏電池及冷卻裝置通過所述中溫換熱介質(zhì)輸送裝置將中溫換熱介質(zhì)輸送至所述太陽能集熱裝置，所述太陽能集熱裝置通過所述高溫換熱介質(zhì)輸送裝置將高溫換熱介質(zhì)輸送至所述高溫換熱介質(zhì)儲存裝置。

優(yōu)選的，在上述一種太陽能光伏電池降溫及近等溫壓縮空氣儲能裝置中，所述空氣近等溫系統(tǒng)包括氣霧混合發(fā)生裝置，以及通過所述管路依次連通的壓縮裝置、第一氣液分離裝置、儲氣裝置、膨脹裝置和第二氣液分離裝置。