CN101017859A - 槽式聚光太阳能热电联供复合系统 - Google Patents

槽式聚光太阳能热电联供复合系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种槽式聚光太阳能热电联供复合系统，属太阳能利用领域。本发明的槽式聚光太阳能热电联供复合系统由置于旋转轴(9)上的太阳聚光反射镜面(1)、供热水箱(2)、通过管道(4)与供热水箱(2)连接的循环水泵(3)、与管道(4)一端连接的热电复合接收器(5)、从热电复合接收器(5)输出电能的电极(6)、由太阳(11)辐射出来的太阳光线(7)、支撑热电复合接收器(5)于地面支撑架(10)上的连接杆(8)、带动太阳聚光反射镜面(1)转动并固定于地面支撑架(10)上的旋转轴(9)组成。本发明具有太阳能利用效率高、装置结构紧凑、制造安装方便、占地面积小等优点，在太阳能热电联供领域中有广阔的应用前景。

Description

槽式聚光太阳能热电联供复合系统
技术领域：
本发明涉及一种槽式聚光太阳能热电联供复合系统，属太阳能利用技术领域。
背景技术：
太阳能供热、太阳能光伏发电利用在中国能源可持续发展中占有重要地位，是解决中国能源危机的重要组成部分。为实现太阳能量合理的转化与利用，对太阳能机理研究及应用关键技术方面仍需进一步优化与提高。目前国内在太阳能利用中，光伏发电与光热利用互不关联，处于各自研究、开发利用的局面。特别对于多层及高层建筑而言，若同时安装太阳能光伏系统及太阳能光热利用系统，建筑安装面积受到明显的限制；同时大量的安装支撑装置严重影响了建筑屋顶的美观。
太阳能电池光伏发电的效率一般在10％~20％之间，因而，80％以上的入射到太阳电池板上的太阳能辐射能量均通过太阳能电池板以热能的形式散失到大气空间；另一方面，太阳电池板上的温度越高，太阳电池板的电转换效率越低。根据太阳能光伏发电原理，若光强被浓缩了X倍作用于太阳能电池板，则输出功率的增加将超过X倍，聚光结果将使转换效率提高。因而，如果采用聚光方法，以相对于太阳能电池板更为便宜的聚光反射装置汇聚太阳光作用于太阳电池板，可增大太阳电池的功率输出，可达到减少太阳光伏电池板的面积，从而降低太阳能光伏发电的成本。因而，采用聚光光伏发电，可有效地降低太阳能光伏成本。如何将聚光光伏在太阳电池板产生的热量回收并供用户使用，实现热电联供，有效提高系统太阳能利用效率，并降低成本，将是太阳能利用过程中的一大关键技术。
发明内容：
本发明目的在于克服现有太阳能热电转换利用过程中的不足，采用25至30倍聚光比的槽式聚光集热装置聚集太阳光能，进行太阳光伏发电，降低太阳光伏系统成本，同时，将通过流动水在热电复合集热器内回收聚光在太阳光伏电池板背板上产生的热量，在提高光伏效率的同时，对外界用户进行供热，实现同一聚光集热装置高效热电联供的目的。
本发明的技术方案为：
槽式聚光太阳能热电联供复合系统由置于旋转轴(9)上的太阳聚光反射镜面(1)、供热水箱(2)、通过管道(4)与供热水箱(2)连接的循环水泵(3)、与管道(4)一端连接的热电复合接收器(5)、从热电复合接收器(5)输出电能的电极(6)、由太阳(11)辐射出来的太阳光线(7)、支撑热电复合接收器(5)于地面支撑架(10)上的连接杆(8)、带动太阳聚光反射镜面(1)转动并固定于地面支撑架(10)上的旋转轴(9)组成。其中：具有热电联供作用的热电复合接收器(5)由聚光光伏电池(12)、传递光伏电池热量并将聚光光伏电池(12)粘接于金属导热板(17)上的导热绝缘胶(13)、置于金属导热管(15)外表面的绝缘材料(14)、置于金属导热板(17)上的金属导热水管(15)、带走金属导热水管(15)热量供用户使用的流体工质(16)、保护聚光太阳光伏电池(12)的玻璃盖板(18)组成。
工作原理如下：
太阳能反射镜面(1)跟踪太阳(11)，将辐射光线(7)汇聚于热电复合接收器(5)上，热电复合接收器(5)上的聚光光伏电池(13)产生电能，通过电极(6)对外供电。聚光光伏电池(12)产生的热量通过导热粘合胶(13)传递给金属板(17)后，再经金属水管(15)传递给水流体(16)，通过循环水泵(3)将水流体(16)的热量传递于贮水箱(2)内供用户使用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、将聚光式太阳能光伏发电及光伏/光热利用相结合，实现聚光式太阳能量的综合合理利用，有效提高提高太阳能利用效率。
2、利用太阳能聚光技术，克服常规太阳能能量密度较低缺点，使光伏发电成本有效降低，并可高效回收太阳能聚光光伏电池所产生的能量，同时有效降低太阳能使用占地面积。
3、本发明装置结构紧凑，制造安装方便，能广泛应用于太阳能热电联供领域之中。
附图说明：
附图1为本发明的系统结构示意图。
附图2为热电复合接收器(5)的结构示意图。
具体实施方式：
发明系统所用的零部件及材料均为市售产品，按照常规方法安装而成。
实施例一：(小型集体用户，10m2至50m2集热装置)
该系统由汇聚太阳光线并进行聚光反射的反射镜面(1)、贮存将复合接收器(5)所回收的热量供用户使用热水的水箱(2)、驱动流动工质在水管(15)中循环以带走聚光光伏电池(12)所产生热量的水泵(3)、连接贮热水箱(2)与热电复合接收器(5)内金属导热水管(15)的管道(4)、具有产生聚光伏效应又有对外供热作用的复合接收器(5)、将热电复合接收器(5)中的聚光光伏电池(12)产生电能输出的电极(6)、由太阳(11)所辐射的光线(7)、支撑热电复合接收器(5)于地面支撑架(10)上的连接杆(8)、带动太阳聚光反射镜面(1)转动并固定于地面支撑架(10)上的旋转轴(9)组成。其中，具有热电联供作用的复合接收器(5)具有产生聚光光伏发电并能将聚光光伏发电的热量回收供热两大功能，其结构是由产生电能的聚光光伏电池(12)、将聚光光伏电池(12)粘合于导热金属板(17)之上并起传热作用的导热粘合胶(13)、对传热金属管(15)及传热流体(16)起保温作用的聚苯乙烯材料(14)、传递聚光光伏电池(12)的热量给流体的金属管(15)、带走热量供用户使用的水流体(16)、将聚光光伏电池(12)热量通过导热粘合胶(13)传递给金属管(15)的金属板(17)、对聚光光伏电池(12)起保护作用的玻璃盖板(18)组成。
本发明的工作流程为：太阳能反射镜面(1)跟踪太阳(11)，将辐射光线(7)汇聚于热电复合接收器(5)上，热电复合接收器(5)上的聚光光伏电池(13)产生电能，通过电极(6)对外供电。聚光光伏电池(12)产生的热量通过导热粘合胶(13)传递给金属板(17)后，再经金属水管(15)传递给水流体(16)，通过循环水泵(3)将水流体(16)的热量传递于贮水箱(2)内供用户使用。
采用10m2至50m2槽式聚光集热装置及聚光光伏电池，对外产生2KW至10KW电能，并产生300Kg至1500Kg、温度在45℃至60°的热水。该种类型的太阳能热电联供复合系统装置适合于3户至10户分散地区用户使用，如中国西部无电网相连地方，这些地方的太阳能辐射资源相当丰富。该装置使用同一聚光集热器，对外供热及供电，有效提高太阳能利用效率，实现热电联供。
实施例二：(中型集体用户，100m2至200m2集热装置)
基本同实施例1。不同之处为：
采用100m2至200m2槽式聚光集热装置及聚光光伏电池，对外产生20KW至40KW电能，并产生2000Kg至4000Kg、温度在45℃至60°的热水。该种类型的太阳能热电联供复合系统装置适合于20户至50户村庄使用，或是在城市宾馆、学校学生公寓使用。产生的电能在农村可直接面向用户，在城镇可进行电能并网使用。
实施例三：(大型集体用户，500m2集热装置以上)
基本同实施例1。不同之处为：
采用500m2以上的槽式聚光集热装置及聚光光伏电池，对外产生100KW电能以上并产生20T以上、温度在55℃的热水。该种类型的太阳能热电联供复合系统装置适合于大型集体用户，适用于电能并网使用的居民小区、小城镇。

Claims (2)

1、一种槽式聚光太阳能热电联供复合系统，其特征在于该系统由置于旋转轴(9)上的太阳聚光反射镜面(1)、供热水箱(2)、通过管道(4)与供热水箱(2)连接的循环水泵(3)、与管道(4)一端连接的热电复合接收器(5)、从热电复合接收器(5)输出电能的电极(6)、由太阳(11)辐射出来的太阳光线(7)、支撑热电复合接收器(5)于地面支撑架(10)上的连接杆(8)、带动太阳聚光反射镜面(1)转动并固定于地面支撑架(10)上的旋转轴(9)组成。
2、根据权利要求1所述的槽式聚光太阳能热电联供复合系统，其特征在于具有热电联供作用的热电复合接收器(5)由聚光光伏电池(12)、传递光伏电池热量并将聚光光伏电池(12)粘接于金属导热板(17)上的导热绝缘胶(13)、置于金属导热管(15)外表面的绝缘材料(14)、置于金属导热板(17)上的金属导热水管(15)、带走金属导热水管(15)热量供用户使用的流体工质(16)、保护聚光太阳光伏电池(12)的玻璃盖板(18)组成。
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