[發(fā)明專利]一種基于黑體腔的聚光發(fā)電集熱一體化裝置

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• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113137770A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田易之;魏博;王龍源
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號: F24S23/00
• 分類號: F24S23/00;F24S23/30;F24S10/95;F24S70/20;F24S80/30;H02S10/30;H02S40/22;H02S40/44
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本發(fā)明提供一種基于黑體腔的聚光發(fā)電集熱一體化裝置，裝置整體分為聚光、高品位循環(huán)集熱、發(fā)電、低品位循環(huán)集熱四部分。利用聚光器配合凹透鏡將太陽光線聚集并引入黑體腔內(nèi)，吸收反射涂層可吸收引入聚集光線中的短波和長波部分，并轉(zhuǎn)化為高品位熱能由相變集熱裝置完成捕獲；將其余聚集光線中的中波段部分反射至黑體腔內(nèi)的太陽能電池板實現(xiàn)發(fā)電，黑體腔內(nèi)的氣體循環(huán)可捕獲其余低品位熱能，再結(jié)合外部循環(huán)換熱裝置，實現(xiàn)整個裝置的聚光、發(fā)電、循環(huán)集熱一體化。本發(fā)明在提高太陽光捕獲率的前提下，可使絕大部分的光能在腔體內(nèi)用于發(fā)電和集熱，實現(xiàn)對太陽能綜合高效利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域，具體涉及一種基于黑體腔的聚光發(fā)電集熱一體裝置。

背景技術(shù)

目前在絕大多數(shù)太陽能發(fā)電工程中，采用太陽光直接照射在太陽能電池板上完成發(fā)電，由于一部分光線被反射，此部分太陽光能量白白散失，導(dǎo)致有效輻照度降低，引起太陽能電池板輸出電流減少；此外在發(fā)電的過程中會產(chǎn)生大量熱能，導(dǎo)致太陽能電池板溫度的升高，引起太陽能電池的輸出電壓下降，兩方面綜合來看，會降低發(fā)電效率。

目前對太陽能的利用主要有兩種方式：一是直接利用太陽能的熱能，即太陽能集熱；二是利用半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)發(fā)電，即太陽能發(fā)電。大部分的太陽能集熱或發(fā)電都是獨立應(yīng)用的，有研究表明：獨立的太陽能集熱或發(fā)電使得太陽能的轉(zhuǎn)化率較低，且利用率都不高，仍有大量的太陽光能量白白散失。

目前太陽能發(fā)電-集熱一體綜合裝置雖然已經(jīng)有相關(guān)的技術(shù)發(fā)明，但是其中大部分對太陽光的捕獲利用率仍然不高，如何最大化提高太陽光的捕獲率是本領(lǐng)域需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有太陽能發(fā)電工程中對太陽光利用率不高以及太陽能利用方式相對單一等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于黑體腔的聚光發(fā)電集熱一體化裝置，該裝置使太陽能集熱和發(fā)電兩者結(jié)合在一起，通過黑體腔實現(xiàn)太陽光的高效捕集，并同步用于集熱和發(fā)電，在提高太陽光捕獲率的前提下，提升太陽光能的利用率。

為達(dá)到這一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于黑體腔的聚光發(fā)電集熱一體化裝置，具體包括：黑體腔1、保溫層2、聚光器3、凹透鏡4、相變集熱器5、吸收反射涂層6、相變集熱器液相管7、液體回流管8、相變集熱器氣相管9、相變換熱器10、儲水箱11、液體泵12、太陽能電池板13、絕緣導(dǎo)線14、連通管Ⅰ15、連通管Ⅱ16、氣體換熱器17、鼓風(fēng)機18。

所述聚光器3安裝在黑體腔1上方，用以聚光；所述黑體腔1為硬圓柱體腔，其頂部一側(cè)開有小孔用以安裝凹透鏡4，安裝后恰好封閉黑體腔，聚光器3與凹透鏡4兩者的主光軸共線且共焦點，相互配合將相對大面積的太陽光聚集并變換為高輻照度的平行光射入體積較小的黑體腔1中；所述外部保溫層2均勻敷設(shè)在黑體腔1的外表面，用于隔熱保溫。

所述相變集熱器5為耐壓三棱柱體，安裝于黑體腔1的底部并位于凹透鏡4下方；所述吸收反射涂層6均勻噴涂在相變集熱器5的斜面上，可吸收聚集光線中的短波部分與長波部分并將兩部分光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能傳導(dǎo)至相變集熱器5，將聚集光線中的中波部分反射到黑體腔1內(nèi)表面。

所述相變集熱器5底部連接相變集熱液相管7與液體回流管8，側(cè)面上部連接相變集熱氣相管9，相變集熱液體介質(zhì)可為水或其他相變液體介質(zhì)。

所述相變集熱液器相管7伸入相變集熱器5內(nèi)部，其頂部封閉且伸入部分均勻分布有霧化噴頭，底部連接于液體泵12。

所述液體回流管8套于相變集熱器液相管7外部，分別與相變集熱器5底部和儲水箱11相接，使未相變的液體回流到儲水箱11中。

所述儲水箱11與液體回流管8相連，內(nèi)部裝有液體泵12加壓輸送，液體回流管回流的液體流進(jìn)儲水箱11。

所述相變換熱器10與導(dǎo)出高溫氣體的相變集熱器氣相管9相連接，對相變后的高溫氣體的熱量進(jìn)行利用。