CN101882892A - 一种综合利用太阳能发电和集热装置 - Google Patents

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袁海滨
易伟欣
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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能进行发电和集热的装置。本发明是这样实现的，本发明含有太阳能电池板，在太阳能电池板正面前方设置有弧面镜，在太阳能电池板背面设置有热电发电模块，在热电发电模块背面设置有热交换器，太阳能电池板与热电发电模块同时与蓄电池相连接。本发明采用聚光装置弧面镜来提高太阳能电池板发电效率，降低发电成本，又采用温度差进行发电的热电发电装置很好地将太阳的热能转化为电能。本发明有效地解决了现有太阳能光伏发电技术中成本高，成本回收周期长，转化效率低，以及太阳能利用不充分等问题，进一步推广了太阳能发电技术的应用。

Description

一种综合利用太阳能发电和集热装置
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，具体地说，涉及一种利用太阳能进行发电和集热的装置，即一种综合利用太阳能发电和集热装置。
背景技术
能源是人类赖以生存和发展的物质基础。近几十年来，随着人类社会的飞速发展，对能源的需求也急剧增加，能源和环境问题一直是举世瞩目的重大问题之一。作为常规能源的石油、煤炭和天然气，按现在的开采速度来计算，石油可以开采40年左右，天然气可以开采50年左右，煤炭可以开采200年左右。常规能源枯竭的时期即将到来。除资源枯竭问题外，在石化燃料的使用过程中，环境保护也是不容忽视的问题。环保问题以地球温暖化和酸性雨为代表。地球温暖化是由于二氧化碳、臭氧层等的作用，使地球吸收到的太阳热能很难释放到大气层外，使地球的温度每隔100年上升约1℃。此外，石化燃料燃烧过程中产生的二氧化碳、氧化硫等又制造了酸性雨。因此，1997年第二届控制排放物的京都国际环保会议成员研究，2002-2012年10年间排放量需逐年减少6％(与1990年比)。要想做到这一点，除改善现有常规发电设备的排放条件外，重要的是开发新能源。在刚刚闭幕的哥本哈根联合国气候变化大会上，节能减排、走低碳经济之路越来越成为各国的共识。在这种形式下，进一步开发新型清洁能源就成了当务之急。在清洁能源利用方面，首选的是太阳能发电和风力发电。太阳辐射到达地球表面的功率为85×1012kW。它相当于全世界发电量的几十万倍，从这个意义上讲太阳提供的能量是取之不尽的。
在利用太阳能发电方面，目前一般采用太阳能电池板进行光伏发电，也就是多采用单晶硅电池板，多晶硅电池板或是非晶硅薄膜电池板来进行发电，但其每W发电成本都较高。再由于太阳能的储量巨大，是永久性的清洁能源，具有广泛性和地区性，间歇性等特点，在现有情况下，如何更充分地利用太阳能电池板进行发电也已成为进一步推广太阳能电池发电的一项重要工作，即在提高太阳能电池利用率方面，除了尽量降低生产成本外，如何提高太阳能电池板发电效率也是当务之急。
太阳能包括太阳的热能和光能，由于太阳的热能属于低品位的热能，采用常规的方法无法很好地利用这部分热能。人们在充分利用太阳光能的同时，再利用太阳的热能进行发电也是一个技术难点。
发明内容
为了解决上述难题，本发明提供一种综合利用太阳能发电和集热装置。本发明采用聚光装置来提高发电效率，降低发电成本，采用温度差进行发电的热电发电模块很好地将太阳的热能转化为电能。本发明有效地解决了现有太阳能光伏发电技术中成本高，成本回收周期长，转化效率低，太阳能利用不充分等问题，进一步推广了太阳能发电技术的应用。
本发明是这样实现的，一种综合利用太阳能发电和集热装置，含有太阳能电池板，其中，在太阳能电池板正面前方设置有弧面镜，在太阳能电池板背面设置有热电发电模块，在热电发电模块背面设置有热交换器，太阳能电池板与热电发电模块同时与蓄电池相连接。
本发明还可以是这样实现的，所述的热交换器为U型，太阳能电池板与热电发电模块嵌在热交换器U型凹槽内。
本发明还可以是这样实现的，所述的热交换器分别与供水管、连接管相连，供水管又与保温储水箱相连接。
本发明还可以是这样实现的，所述的蓄电池与逆变器相连接。
本发明有益的效果
本发明综合利用太阳能发电和集热装置具有以下几方面的特点：第一，发电成本低。本发明采用弧面镜反光，将太阳能集中收集在太阳能电池板上，增加了太阳能电池板的受光强度，减少了太阳能电池板的使用面积，从而降低了每W的发电成本。第二，转化效率高。因为太阳能电池板的发电量与光照强度成正比，所以光照强度越强，发电量越多，由于本发明采用采用弧面镜反光收集太阳能，增加了太阳能电池板的受光强度，从而提高了太阳能电池板的转化效率；第三，发电效率高。由于采用弧面镜反光收集太阳能，在增加了太阳能电池板的受光强度的同时，也接收到了更多的太阳的热能，致使太阳能电池板温度上升。而太阳能电池板的发电效率与太阳能电池板的温度成反比，也就是说，太阳能电池板的温度越高，发电效率越低。为了进一步提高太阳能电池板的发电效率，本发明采用水冷方式进行降温。通过镶套在热电发电模块外侧的水冷对太阳能电池板进行降温，从而进一步提高了太阳能电池板的发电效率。与此同时，热电模块利用太阳能电池板的高温与水冷形成的低温之间的温度差进行发电，进一步提高了发电效率。第四，能量利用充分。通过弧面镜反光收集到的太阳的光能利用太阳能电池板进行光电转换，太阳的热能通过热电模块进行发电，多余的热能用于加热冷却水，实现集热，用于提供生活用热水。
附图说明
图1为本发明的一种综合利用太阳能发电和集热装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种综合利用太阳能发电和集热装置的结构示意图，其图中包括：弧面镜1，太阳能电池板2，热电发电模块3，供水管4，热交换器5，连接管6，保温储水箱7，蓄电池8以及逆变器9等部分。
在图中可以看出，在太阳能电池板2正面前方设置有弧面镜1，弧面镜1为凹面镜，在太阳能电池板2背面设置有热电发电模块3，在热电发电模块3背面设置有热交换器5，太阳能电池板2与热电发电模块3同时与蓄电池8相连接；这里热交换器5为U型，太阳能电池板2与热电发电模块3嵌在热交换器5的U型凹槽内；热交换器5还分别与供水管4、连接管6相连，连接管6又与保温储水箱7相连接；蓄电池8与逆变器9连接。
将本发明的一种综合利用太阳能发电和集热装置安置在太阳光可以直射的地方，通过弧面镜1将太阳光的反射汇集到太阳能电池板2上，利用太阳能电池板的光伏效应进行发电；太阳能电池板2同时收集到的太阳的热能传递给热电发电模块3及热交换器5，利用热电发电模块3的热电效应进行热电发电，同时，通过热交换器5利用热电发电模块3的余热加热供水管4中的水(供水管4中的水给太阳能电池板2、热电发电模块3降温，以提高发电效率)，并将热水通过连接管6保存到保温储水箱7内待用；太阳能电池板2及热电发电模块3产生直流电，可直接用于直流负载使用或给蓄电池8供电充电；蓄电池8放电时，也可直接用于直流负载使用，或通过逆变器9将直流电变换为交流电，供交流负载使用。

Claims (4)

1.一种综合利用太阳能发电和集热装置，含有太阳能电池板(2)，其特征在于，在太阳能电池板(2)正面前方设置有弧面镜(1)，在太阳能电池板(2)背面设置有热电发电模块(3)，在热电发电模块(3)背面设置有热交换器(5)，太阳能电池板(2)与热电发电模块(3)同时与蓄电池(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的综合利用太阳能发电和集热装置，其特征在于，热交换器(5)为U型，太阳能电池板(2)与热电发电模块(3)嵌在热交换器(5)的U型凹槽内。
3.根据权利要求1或2所述的综合利用太阳能发电和集热装置，其特征在于，热交换器(5)分别与供水管(4)、连接管(6)相连，供水管(6)又与保温储水箱(7)相连接。
4.根据权利要求1或2所述的综合利用太阳能发电和集热装置，其特征在于，蓄电池(8)与逆变器(9)相连接。
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