CN102104084A - 一种聚光式太阳能热电联产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚光式太阳能热电联产装置，属太阳能光伏发电和太阳能集热技术领域。包括多功能太阳能转换板和一组平面反光镜，多功能太阳能转换板包括保护玻璃、太阳能电池、电极引线、粘结剂层、管式吸热板、隔热层和外壳。本发明首先通过4块平面反光镜将照射到太阳能电池板单位面积上的辐射量提高3倍以上，使太阳能电池的实际光电转换效率达到最大值；然后利用太阳能电池板背面的管式吸热板迅速吸收太阳能电池板的热量，既能降低太阳能电池的工作温度，又能加热生活用水，实现了太阳能电池板工作废热的回收利用，可大幅度提高太阳能的综合利用效率。

Description

一种聚光式太阳能热电联产装置
技术领域
本发明涉及一种聚光式太阳能热电联产装置，可同时进行光伏发电和提供生活热水供应，属太阳能光伏发电和太阳能集热技术领域。
背景技术
太阳能是首屈一指的可再生能源，太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式。太阳能光伏发电利用太阳能电池组件将太阳光能直接转换为电能，具有转化环节少、能源质量高、建设周期短和发电方式接近零排放等优势。
太阳能光伏发电技术在实际应用中还存在以下不足：
(1)通常照射到太阳能电池组件表面上的太阳能辐照度小于1000W/m2，由于太阳能电池的发电量与其接受的太阳辐射能成正比，因此太阳能电池组件的利用效率较低，实际光电转换效率只有7-10％左右。
(2)太阳能电池在运行过程中，未被利用的太阳辐射能除了一部分被反射外其余大部分被电池吸收转化为热能。如果这些吸收的热量不能及时排除，太阳能电池温度就会逐渐升高而降低发电效率，据统计太阳能电池温度每升高1℃功率约减少0.35％。另外，太阳能电池长期在高温下工作还会因迅速老化而缩短使用寿命。
(3)目前太阳能电池的光电转换效率在10-15％之间，只是利用了太阳能中很小的一部分，大部分太阳能没有被充分利用。
发明内容
本发明的目的是提出一种聚光式太阳能热电联产装置，以克服上述现有技术的缺点，实现太阳能电池板工作废热的回收利用，大幅度提高太阳能的综合利用效率。
本发明提出的聚光式太阳能热电联产装置，包括多功能太阳能转换板、立柱、拉杆、平面反光镜、底板、支座、步进电机、主动齿轮、被动齿轮和转轴；所述的多功能太阳能转换板置于立柱的顶部，立柱通过拉杆固定在底板的中央，所述的平面反光镜置于立柱两侧，底板安装在转轴上，转轴安装在支柱上，支柱固定在地基上；所述的步进电机、主动齿轮、被动齿轮和转轴置于支柱的一侧，步进电机的输出轴与主动齿轮的输入轴相连，主动齿轮与被动齿轮相互啮合，被动齿轮与转轴联动。
上述聚光式太阳能热电联产装置中，所述的多功能太阳能转换板由保护玻璃、太阳能电池、电极引线、粘结剂层、管式吸热板、隔热层和外壳组成；所述的隔热层置于外壳内，所述的管式吸热板置于隔热层上，所述的太阳能电极置于管式吸热板上部的粘结剂层中，粘结剂层中的多个太阳能电极之间通过电极引线相互连接，两端的太阳能电极引线从外壳中伸出；所述的保护玻璃盖在粘结剂层上。
上述聚光式太阳能热电联产装置中，所述的平面反光镜为四块，四块平面反光镜成扇形对称置于立柱的两侧，其中，内侧平面反光镜与底板的夹角为α，α＝6°，外侧平面反光镜与底板的夹角为β，β＝11°。
本发明提出的聚光式太阳能热电联产装置，其中的多功能太阳能转换板具有太阳能电池板和太阳能集热器的功能，可同时实现光电转换和光热转换，对太阳能进行综合利用，大幅度提高太阳能的综合利用效率。其中的平面反光镜首先将阳光会聚到多功能太阳能转换板前面的太阳能电池板上，通过增加太阳能电池板单位面积上的辐射量来提高太阳能电池的发电效率，太阳能电池板背面的集热器然后迅速吸收太阳能电池板的工作废热，在降低太阳能电池工作温度并提高其光电转换效率，将太阳能电池板的工作温度控制在40℃左右，充分利用太阳能电池板的光电转换效率，因此可提高太阳能电池板的发电能力。还可以加热生活用水，大幅度提高了太阳能的综合利用效率。
附图说明
图1是聚光式太阳能热点联产装置结构示意图。
图2是聚光式太阳能热点联产装置的A-A剖面图。
图3是多功能太阳能转换板结构示意图。
图1-图3中，1是多功能太阳能转换板，2是立柱，3是拉杆，4是平面反光镜，5是底板，6是支座，7是地基，8是进水口，9是出水口，10是被动齿轮，11是转轴，12是步进电机，13是主动齿轮，14保护玻璃，15是太阳能电池，16是电极引线，17是粘结剂层，18是电极导线，19是管式吸热板，20是隔热层，21是外壳。
具体实施方式
本发明提出的聚光式太阳能热电联产装置，其结构如图1和图2所示，包括多功能太阳能转换板1、立柱2、拉杆3、平面反光镜4、底板5、支座6、步进电机12、主动齿轮13、被动齿轮10和转轴11。多功能太阳能转换板1置于立柱2的顶部，立柱2通过拉杆3固定在底板4的中央。平面反光镜4置于立柱2两侧，底板5安装在转轴11上，转轴11安装在支柱6上，支柱6固定在地基7上。步进电机12、主动齿轮13、被动齿轮10和转轴11置于支柱6的一侧，步进电机12的输出轴与主动齿轮13的输入轴相连，主动齿轮13与被动齿轮12相啮合，被动齿轮10与转轴11联动。
上述聚光式太阳能热电联产装置中，所述的多功能太阳能转换板的结构如图3所示，由保护玻璃14、太阳能电池15、电极引线16、粘结剂层17、管式吸热板19、隔热层20和外壳21组成。隔热层20置于外壳21内，管式吸热板19置于隔热层20上，太阳能电极15置于管式吸热板上部的粘结剂层17中，粘结剂层17中的多个太阳能电极之间通过电极引线16相互连接，两端的太阳能电极引线18从外壳21中伸出。保护玻璃14盖在粘结剂层17上。
上述聚光式太阳能热电联产装置中，平面反光镜有四块，如图1中所示，四块平面反光镜4成扇形对称置于立柱2的两侧，其中，内侧平面反光镜与底板的夹角为α，α＝6°，外侧平面反光镜与底板的夹角为β，β＝11°。
本发明的聚光式太阳能热电联产装置中，多功能太阳能转换板1的宽度B＝1000mm、长度L＝2000mm、厚度h＝80mm。立柱的高度H为5000mm。
本发明的聚光式太阳能热电联产装置中，太阳能电池15采用多晶硅太阳能电池；保护玻璃14采用透光率高的低铁钢化白玻璃，其功能主要有三个：一是透过太阳辐射，使其投射在多晶硅太阳能电池板上，二是保护太阳能电池，使其不受风霜雨雪和沙砾冰雹的冲击，三是形成温室效应，阻止太阳能电池板通过对流和辐射向周围空间散热；粘结剂层17采用高透光性、抗紫外线老化的EVA乙烯聚醋酸乙烯脂，可保持优良的气密性、优良的电绝缘性和热传导性，并具有一定的弹性，可缓冲不同材料间的热胀冷缩；管式吸热板19是多功能太阳能转换板内吸收太阳能电池板热量并向生活用水传递热量的部件，采用高频焊接工艺由热传递性能好的铜管和铜板焊接而成；隔热层20是抑制管式吸热板19通过传导向周围环境散热的部件，采用岩棉材料；外壳21采用铝合金板制成，其作用是保护及固定保护玻璃14、太阳能电池15、粘结剂层17、管式吸热板19和隔热层20。
平面反光镜4是由平板玻璃抛光后先真空蒸铝，然后再镀上一氧化硅而成。
多功能太阳能转换板1固定在立拄2的上端，立拄2的下端固定在底板5上，拉杆3两端分别固定在立拄2的上端和底板5的侧边。
平面反光镜4固定在底板5上。调整平面反光镜4的角度，使投射到平面反光镜5上的阳光全部反射到多功能太阳能转换板1的工作表面上。
转轴11固定在底板5两端，并安装在支座6的孔内，支座6固定在地基7上。
被动齿轮10安装在转轴11上，主动齿轮13安装在步进电机12的轴上，被动齿轮10与主动齿轮13啮合，在步进电机的驱动下，被动齿轮10带动底板5上的平面反光镜4自东向西跟踪太阳，使多功能太阳能转换板1的背面始终朝向太阳。
本发明聚光式太阳能热电联产装置的工作原理是：
多功能太阳能转换板1的保护玻璃面14朝向平面反光镜4的方向，平面反光镜4将阳光全部反射到多功能太阳能转换板1的工作表面上，使太阳能电池15工作在3倍以上的光强条件下，提高了单位面积太阳能电池的输出功率。
随着阳光照射强度的增加，太阳能电池15的工作温度会升高，导致光电转换效率下降。由于管式吸热板19与粘结剂层17紧密结合，管式吸热板19可以最大限度地吸收太阳能电池15的热量，降低太阳能电池15的工作温度，同时将热量传递给管式吸热板19内的生活用水，使生活用水的温度升高，作为生活热水供应，生活用水通过多功能太阳能转换板1两端的进水口8和出水口9循环。
综上所述，本发明在设计上对太阳能光伏发电技术进行了创新，首先通过4块平面反光镜将照射到太阳能电池板单位面积上的辐射量提高3倍以上，使太阳能电池的实际光电转换效率达到最大值；然后利用太阳能电池板背面的管式吸热板迅速吸收太阳能电池板的热量，既能降低太阳能电池的工作温度，又能加热生活用水，实现了太阳能电池板工作废热的回收利用，可大幅度提高太阳能的综合利用效率。

Claims (3)

1.一种聚光式太阳能热电联产装置，其特征在于该装置包括多功能太阳能转换板、立柱、拉杆、平面反光镜、底板、支座、步进电机、主动齿轮、被动齿轮和转轴；所述的多功能太阳能转换板置于立柱的顶部，立柱通过拉杆固定在底板的中央，所述的平面反光镜置于立柱两侧，底板安装在转轴上，转轴安装在支柱上，支柱固定在地基上；所述的步进电机、主动齿轮、被动齿轮和转轴置于支柱的一侧，步进电机的输出轴与主动齿轮的输入轴相连，主动齿轮与被动齿轮相互啮合，被动齿轮与转轴联动。
2.如权利要求1所述的聚光式太阳能热电联产装置，其特征置于其中所述的多功能太阳能转换板由保护玻璃、太阳能电池、电极引线、粘结剂层、管式吸热板、隔热层和外壳组成；所述的隔热层置于外壳内，所述的管式吸热板置于隔热层上，所述的太阳能电极置于管式吸热板上部的粘结剂层中，粘结剂层中的多个太阳能电极之间通过电极引线相互连接，两端的太阳能电极引线从外壳中伸出；所述的保护玻璃盖在粘结剂层上。
3.如权利要求1所述的聚光式太阳能热电联产装置，其特征在于其中所述的平面反光镜为四块，四块平面反光镜成扇形对称置于立柱的两侧，其中，内侧平面反光镜与底板的夹角为α，α＝6°，外侧平面反光镜与底板的夹角为β，β＝11°。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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