CN103259461A - 一种太阳能光热温差发电装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光热温差发电装置和方法，所述太阳能光热温差发电装置包括聚光装置、设置在聚光装置下的光热转换装置、存储器、热介质流通管道、冷却介质管道和温差发电装置；通过聚光装置将太阳光聚焦到光热转换装置上，经光热转换装置将光能转换为热能并加热热介质，在所述温差发电装置安置在热介质流通管道的一端会形成高温端，在所述温差发电装置安置在冷却介质管道的一端会形成低温端，温差装置通过高温端和低温端形成的温差输出电能，实现发电。此装置有效地利用了太阳能聚热后加热介质的热量，且不污染热源，可长期循环使用，自动化强，制造简单，不需改造热源，实现了太阳能光热温差发电装置更便捷的大规模使用。

Description

一种太阳能光热温差发电装置和方法

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及的是一种太阳能光热温差发电装置和方法。

背景技术

由于近年来环境和能源问题日益严峻，迫切需要积极推进和提倡使用洁净的可再生能源。太阳能光热发电技术正在成为各国发展新能源的主角。与光伏发电相比，光热发电更有利于电网系统的稳定，且避免了光伏发电中昂贵的硅晶光电转换，节约了成本、避免了污染；其次是光热发电站白天采光热后除直接发电外，同时还将部分热量存储于巨型蓄热系统中，晚间可以利用蓄热发电。太阳能光热发电技术是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的发电技术，包括两大类型：一类是利用太阳能热温差发电。太阳能热温差发电技术优点在于便捷、无机械转动装置、工作时无噪音、无污染，但温差器件采用的半导体块状热电材料，对应的转换效率只有7%~8%，且直接利用太阳辐射热能的运行温度在50°C～100°C左右，对于光能的利用率较低，受光照利用率和热电转化率的限制，温差发电器件在光热产业并未被大规模使用。因此太阳能热利用逐步转变到间接发电技术，即利用聚光镜聚集太阳能，经吸收器吸收后，转化成热能，产生高温蒸汽或气体进入汽轮发电机组或燃气轮机发电机组从而产生电能。太阳能聚光类发电技术，其运行温度在200°C～1000°C，对于光热的转换率高达85%以上，可大幅度的增加光能的利用，具有较高的实用价值，但目前仍处于实验室验证阶段，且制造成本高，对斯特林发动机的特殊要求等技术问题都限制了其大规模使用。由此可见，太阳能热温差发电技术使用简单，污染小，但是发电效率低；而太阳能热间接发电技术效率高，但是制造复杂，费用高。因此这两种太阳能热发电技术仍无法实现大规模的应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种太阳能光热温差发电装置和方法，旨在解决现有温差发电技术无法同时满足成本低、制造简单且可大规模应用的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种太阳能光热温差发电装置，其中，包括：用于将太阳光聚光的聚光装置、设置在聚光装置下的用于将光能转换为热能并对热介质加热的光热转换装置、用于存储热介质的存储器、用于流通热介质的热介质流通管道、用于流通冷却介质的冷却介质管道和用于发电的温差发电装置；

所述光热转换装置通过存储器连接热介质流通管道；所述热介质流通管道和冷却介质管道交替设置；所述温差发电装置设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间。

所述的太阳能光热温差发电装置，其中，所述光热转换装置包括导热管；所述聚光装置用于将光能聚焦后，对光热转换装置中导热管内的热介质进行加热。

所述的太阳能光热温差发电装置，其中，所述导热管设置在聚光装置的焦点处，在导热管表面有光聚焦的部位设置有一吸光涂层，其余部位采用隔热材料包裹；

所述导热管具有一热介质输入口和一热介质输出口；

在所述导热管热介质输出口上设置有第一温度传感器和用于根据第一温度传感器的温度数据控制热介质输出口开闭的第一温控开关阀；所述第一温度传感器连接第一温控开关阀；

在所述导热管热介质输入口内设置有第一液位开关阀；所述热介质输入口还连接热介质流通管道；所述热介质输出口连接所述存储器。

所述的太阳能光热温差发电装置，其中，所述存储器还具有一介质出口和一介质入口；在所述存储器内设置有第二液位开关阀；所述介质出口和介质入口均连接热介质流通管道。

所述的太阳能光热温差发电装置，其中，所述热介质流通管道包括：

用于使热介质流通管道中的热介质流通的第一压力泵、用于检测热介质流通管道中热介质温度的第二温度传感器、用于根据第二温度传感器的温度数据控制热介质流通管道开闭的第二温控开关阀和用于将热介质流通管道中的热介质返回光热转换装置的温控循环泵；所述第一压力泵、第二温度传感器、第二温控开关阀和温控循环泵均设置在热介质流通管道上；所述第二温度传感器设置在热介质流通管道上并连接第二温控开关阀。

所述的太阳能光热温差发电装置，其中，在所述冷却介质管道上还设置有用于使冷却介质管道中的冷却介质流通的第二压力泵。

一种太阳能光热温差发电方法，其中，包括以下步骤：

A、聚光装置将太阳光聚光至光热转换装置，经光热转换装置将光能转换为热能，并对光热转换装置中热介质加热；

B、将加热后的热介质输出到存储器中；

C、将加热后的热介质在热介质流通管道中进行流通循环，将冷却介质在冷却介质管道中流通，设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间的温差发电装置会由于热介质流通管道和冷却介质管道间形成的温差产生电能，进行发电。

所述的太阳能光热温差发电方法，其中，所述步骤A还包括：

A1、检测导热管中被加热的热介质的温度，当加热后的热介质温度达到第一设定温度值后，打开导热管的热介质输出口，将加热后的热介质自动输出到存储器中。

所述的太阳能光热温差发电方法，其中，所述步骤B还包括：

B1、检测存储器中加热后的热介质的存储量，当存储器中热介质存储量少于设定值时，自动补充热介质；当存储器中热介质存储量达到设置值后，自动关闭存储器上与导热管相连的连接口；

B2、将存储器中的热介质从热介质流通管道的介质入口流入，再从热介质流通管道的介质出口流出至存储器中，使得热介质在热介质流通管道中进行流通循环。

所述的太阳能光热温差发电方法，其中，在所述步骤C之后还包括：

D、当热介质流通管道中用于循环的热介质的温度减少至第二设定温度值时，通过温控循环泵将低于第二设定温度值的热介质输送至光热转换装置中的导热管，进行重新加热。

有益效果：本发明提供的太阳能光热温差发电装置和方法，是通过聚光装置将太阳光聚焦到光热转换装置上并加热热介质，将加热后的热介质在热介质流通管道内循环流通，将冷却介质在冷却介质管道内流通，设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间的温差发电装置会由于热介质流通管道和冷却介质管道间形成的温差产生电能，进行发电；由于光聚焦后，热量能够充分的使用，且聚光加热后，可大幅度的提高高温端的温度，因此使温差发电装置两端的温差有较大的提高，能够提高器件的输出功率；此装置能够大量的利用太阳能聚热后加热介质的热量，且不污染热源，可长期循环使用，自动化强，制造简单，不需改造热源，在各种光照环境条件下都能够提供足够高的电压和输出功率，实现了太阳能光热温差发电装置更便捷的大规模使用。

附图说明

图1为本发明提供的太阳能光热温差发电装置较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的太阳能光热温差发电装置的聚光装置和光热转换装置应用实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的太阳能光热温差发电装置的应用实施例的结构示意图。

图4为本发明提供的太阳能光热温差发电方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种太阳能光热温差发电装置和方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，图1为本发明提供的太阳能光热温差发电装置较佳实施例的结构示意图，如图1所示，所述太阳能光热温差发电装置包括：用于将太阳光聚光的聚光装置100、设置在聚光装置100下的用于将光能转换为热能并对热介质加热的光热转换装置200、用于存储和循环热介质的热介质装置300、用于流通冷却介质的冷却介质管道400和用于发电的温差发电装置500；所述热介质装置300包括用于存储热介质的存储器310和用于流通热介质的热介质流通管道320组成；所述光热转换装置200通过存储器310连接热介质流通管道320；所述热介质流通管道320和冷却介质管道400交替设置；所述温差发电装置500设置在热介质流通管道320和冷却介质管道400之间。如图1所示，所述聚光装置100将太阳光汇聚到光热转换装置200中。

具体来说，所述聚光装置100将太阳光聚焦到光热转换装置200上，所述光热转换装置200将光能转换为热能并加热热介质，所述温差发电装置500在安置于热介质流通管道320的一端形成高温端，所述温差发电装置500在安置于冷却介质管道400的一端形成低温端，通过两端形成的温差，温差发电装置500会产生电能，实现发电。

具体来说，所述热介质装置300包括用于存储热介质的存储器310和用于流通热介质的热介质流通管道320；所述存储器310连接热介质流通管道320；所述热介质流通管道320和冷却介质管道400交替设置；所述温差发电装置500设置在热介质流通管道320和冷却介质管道400之间。优选地，所述热介质流通管道320和冷却介质管道400的排布，可采用以下的排布方式：热介质流通管道320的输出比冷却介质管道400的输出少一次，形成了热介质流通管道320的两个侧面都分别有冷却介质管道存在。如图1所示，所述热介质流通管道320只有一来一回，一个周期排布，而对应在热介质流通管道320的两侧都有冷却介质管道400的分布。这样，可以设置更多的温差发电装置500，从而提高发电能力。

进一步地，在热介质流通管道320除排布温差发电装置500以外的地方均可设置一层绝热层，由绝热介质材料包裹而成，这样，可以有效地防止热能丢失，提高发电能力。在太阳能光聚热后加热热介质之后，加热的热介质在合理设计的可用于热量存储、输出和回收控制的管道中流通，再在上述的管道外包裹隔热材料，可大幅度的减少热介质在管道中输运过程中热量的流失，且不污染管道中的热源。所述冷却介质管道400优选采用散热能力较好的管道，从而使得温差发电装置500的发电效率更高。具体请参阅图1，所述冷却介质的流向可如冷却介质管道400中的箭头所示，所述热介质的流向可如热介质流通管道320中的箭头所示。

在所述的太阳能光热温差发电装置中，所述温差发电装置500由多个串并联形成的半导体温差发电片组成，设置在所述热介质流通管道320和所述冷却介质管道400中间。优选地，所述温差发电装置500构成一模块，从而方便后续的模块化生产。

具体来说，所述温差发电装置500包括多个半导体温差电池片，半导体温差电池片的一端通过绝缘导热胶黏合在热介质流通管道320的侧面，另一端对应采用绝缘导热硅胶黏合含有冷却介质的冷却介质管道400。如图1所示，所述多个半导体温差电池片合理排布在热介质流通管道320的两侧，使得半导体温差电池片与热介质流通管道320紧贴的一端形成高温端，半导体温差电池片与冷却介质管道400紧贴的一端形成低温端，通过半导体温差电池片两端的温度差来发电，大大提高了热能的利用效率。通过在热介质和冷介质管道外合理的排布半导体温差发电模块，实现在各种光照环境条件下都能够提供足够高的电压和输出功率的太阳能光热温差发电装置。

请参阅图2，图2为本发明提供的太阳能光热温差发电装置的聚光装置和光热转换装置应用实施例的结构示意图。优选地，所述聚光装置100包括：聚光镜110、太阳能跟踪器120和调节轴130；所述聚光镜110设置在太阳能跟踪器120中；所述调节轴130连接聚光镜110，用于根据太阳能跟踪器120的信号调节聚光镜110的位置。具体来说，所述聚光镜110用于将聚光，如图2所示，将平行的太阳光聚为汇聚光，一般选用高效聚光镜，将其安装在太阳能跟踪器120中。所述调节轴130采用自动调节轴，根据太阳能跟踪器120反馈的信号对聚光镜110的接收光照位置进行调整，从而使聚光镜110始终达到最强的聚光效果。

请继续参阅图2，优选地，所述光热转换装置200包括导热管210，所述导热管210可采用导热性能好的金属管道。所述聚光装置100用于将光能聚焦后，对光热转换装置200中导热管210内的热介质进行加热。优选地，所述导热管210优选地放置在聚光镜110的聚光镜光焦点处，在导热管210表面有光聚焦的部位设置有一吸光涂层，可减少太阳能反射提高对太阳光的吸收效率。为防止热能发散，进而在导热管210表面上的其余部位采用隔热材料包裹，也就是除焦点光斑照耀处以外导热管210表面的其余位置，均设置有一隔热层，譬如可采用绝缘隔热聚合物进行包裹，也就是对导热管210其余未聚光处采用隔热材料包裹。在具体应用时，在所述导热管210的上表面设置一吸光涂层，所述上表面也就是接收太阳光直接照射的一面；所述导热管210的下表面和两侧面设置一绝缘隔热层，所述下表面和两侧面为不接收太阳光直接照射的面。

进一步地，如图2所示，所述导热管210安装在真空管220中，可大幅度的减少金属管道的热辐射。采用真空管220，可有效使得进入其中的光线的使用效率大大提高，且热能不会发散。

请参阅图3，图3为本发明提供的太阳能光热温差发电装置的应用实施例的结构示意图。如图3所示，所述导热管210具有一热介质输入口211和一热介质输出口212；在所述导热管热介质输出口212上设置有第一温度传感器213和用于根据第一温度传感器213的温度数据控制热介质输出口212开闭的第一温控开关阀214；所述第一温度传感器213连接第一温控开关阀214；在所述导热管热介质输入口211内设置有第一液位开关阀215；所述热介质输入口211还连接热介质流通管道320；所述热介质输出口212连接所述存储器310，用于将加热后的热介质输入存储器310中。所述热介质输入口211还连接有一热介质补充口230，所述热介质补充口230用于补充热介质。

具体来说，所述第一温度传感器213用于检测导热管210中被加热的热介质的温度，当加热后的热介质温度达到第一设定温度值后，譬如50℃时，所述第一温控开关阀214打开导热管210的热介质输出口212，将加热后的热介质自动输出到存储器310中。所述第一液位开关阀215包括设置在导热管210内的液位传感器和用于根据液位传感器的数据控制热介质输入口211开闭的自动开关控制阀；所述液位传感器连接自动开关控制阀。所述液位传感器与自动开关控制阀为现有技术，此处不作过多描述。所述第一液位开关阀215用于在导热管210内的热介质含量少于一设定值时，譬如热介质含量少于5升时，打开热介质输入口211，向导热管210输入热介质。也就是说，当第一温度传感器213检测到导热管210管道中热介质温度高于设定的温度值后，第一温控开关阀214会打开阀门，通过热介质输出口212将热介质输入到存储器310中，当导热管210中热介质输出使导热管210中热介质减少至设定的液位时，第一液位开关阀215会自动打开阀门，通过热介质输入口211进行热介质的补充。

优选地，在具体应用时，所述导热管210安装在真空管220中，所述热介质输出口212可与真空管220连接，真空管220再与存储器310连接，可将加热后的热介质通过真空管220输入存储器310中。

进一步地，如图3所示，所述存储器310除与导热管210连接的连接口外，所述存储器310还具有一介质出口311和一介质入口312；在所述存储器310内设置有第二液位开关阀313；所述介质出口311和介质入口312均连接热介质流通管道320。所述存储器310通过所述介质出口311连接热介质流通管道320，还通过介质入口312连接热介质流通管道320，使得加热后的热介质经介质出口311流入热介质流通管道320，再经热介质流通管道320与介质入口312返回存储器310，从而将加热后的热介质在热介质流通管道320中循环。优选地，所述存储器310为保温容器，从而避免加热后的热介质热量损失。所述热介质流通管道流通320采用导热性能较好的金属或非金属材料制作，可提高热能利用率。

具体来说，所述第二液位开关阀313包括设置在存储器310内的液位传感器和用于根据液位传感器的数据控制与导热管210连接的连接口开闭的自动开关阀；所述液位传感器连接自动开关阀。所述液位传感器与自动控制阀为现有技术，此处不作过多描述。所述第二液位开关阀313用于控制存储器310中的热介质容量，当存储器310中热介质达到设定值后，譬如存储器310中热介质含量为10升时，自动关闭存储器310中与导热管210连接的连接口，停止热介质从导热管210中流入存储器310。

所述第二液位开关阀313检测存储器310中加热后的热介质的存储量，当存储器310中热介质存储量少于设定值时，打开存储器310与导热管210连接的连接口，自动补充热介质；当存储器310中热介质存储量达到设置值后，自动关闭存储器310上与导热管210相连的连接口，从而防止热介质流入存储器310。

进一步地，请参阅图3，所述热介质流通管道320包括：用于使热介质流通管道320中的热介质流通的第一压力泵330、用于检测热介质流通管道320中热介质温度的第二温度传感器340、用于根据第二温度传感器340的温度数据控制热介质流通管道320开闭的第二温控开关阀350和用于将热介质流通管道320中的热介质返回光热转换装置200的温控循环泵360；所述第一压力泵330、第二温度传感器340、第二温控开关阀350和温控循环泵360均设置在热介质流通管道320上；所述第二温度传感器340设置在热介质流通管道320上并连接第二温控开关阀350。

具体来说，当第二温度传感器340检测到热介质的温度值小于预设的温度值时，所述第二温控开关阀350打开，所述温控循环泵360将热介质流通管道320中的热介质回收进入光热转换装置200重新加热。

所述第一压力泵330用于使得热介质在存储器310和热介质流通管道320中循环。当热介质流通管道320进行热介质流通时，若第二温度传感器340检测到热介质的温度未小于设定的温度值时，则第二温控开关阀350关闭，热介质回到存储器310可继续循环流通，如温度低于设定的温度值后，则第三温控开关阀350打开，自动开启温控循环泵360将热介质回收进入上述的光热转换装置200进行重新加热，也就是回收到导热管210中。

进一步地，请继续参阅图3，在所述冷却介质管道400上还设置有用于使冷却介质管道400中的冷却介质流通的第二压力泵410。具体来说，所述第二压力泵410用于使得冷却介质流通。优选地，在所述冷却介质管道400上还设置有第三温度传感器420和第三温控开关阀430，所述第三温度传感器420连接第三温控开关阀430。当第三温度传感器420检测到冷介质管道400的冷介质的温度没有超过设定的温度值时，则第三温控开关阀430关闭，冷却介质可继续在冷介质管道400中进行流通，如当第三温度传感器430检测的温度高于设定的温度值后，则开启泵体，譬如压力泵410将冷介质直接排出。在具体应用时，所述冷却介质和热介质可采用同样的介质材料，譬如水。这样，进一步地，当冷却介质管道400中的冷却介质的温度高于设定的阈值时，可将其循环泵入光热转换装置200中重新加热。

在具体应用时，将所述太阳能光热温差发电装置的整体装置进行封装，接出温差电池模块的输出电极、冷源和热源的进出口，将其模块化，从而大大方便了生产，提高产能。

本发明提供的太阳能光热温差发电装置，是通过聚光装置将太阳光聚焦到光热转换装置上，所述光热转换装置将光能转换为热能并加热热介质，加热后的热介质输出到存储器中进行存储，并将存储器与上述的热介质流通管道连接，将加热后的热介质在热介质流通管道内循环流通，按需取用，将冷却介质在冷却介质管道内流通，在热介质流通管道和上述的冷却介质管道中间安置温差发电装置，设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间的温差发电装置会由于热介质流通管道和冷却介质管道间形成的温差产生电能，进行发电；所述温差发电装置在安置于热介质流通管道的一端形成高温端，所述温差发电装置在安置于冷却介质管道的一端形成低温端，通过两端形成的温差，温差发电装置会产生电能，实现发电。此装置有效地利用了太阳能聚热后加热介质的热量，且不污染热源，可长期循环使用，自动化强，制造简单，不需改造热源，能够实现太阳能光热温差发电装置更便捷的大规模使用。

进一步地，在太阳能光聚热后加热热介质之后，加热的热介质在合理设计的可用于热量存储、输出和回收控制的管道中流通，再在上述的管道外包裹隔热材料，可大幅度的减少热介质在管道中输运过程中热量的流失，且不污染管道中的热源。采用隔热设置、增加聚光膜层等方式，并采用合理设计的可用于热量存储、输出和回收控制的管道，大大提高了光热转换效率，减少了热量损失。最后在热介质和冷介质管道外合理的排布半导体温差发电模块，使得太阳能光热温差发电装置在各种光照环境条件下都能够提供足够高的电压和输出功率。此装置能够大量的利用太阳能聚热后加热介质的热量，且不污染热源，可长期、循环使用。且作为非消耗性物理电池，寿命也相当长。管道设计合理、自动化强、制造简单，不受热源大小、分布等情况的影响，不需改造热源，能够实现太阳能光热温差发电装置更便捷的大规模使用。

以下以本发明提供的太阳能光热温差发电装置具体应用时的多个实施例对太阳能光热温差发电装置进行详细说明。

以下为本发明的第一具体应用实施例。所述第一具体应用实施例采用菲涅尔透镜作为聚光镜，将菲涅尔透镜固定在一个铝制箱体中（上下两面皆空）。将铝制箱体安装在一个通过电机调节角度的自动调节系统中，配合太阳能跟踪板电路对其角度进行适当调节，可使透镜始终能够处于最佳的聚光位置。

采用不锈钢材料制备一个空心的金属管道作为用于加热热介质的导热管，金属管道安置在上述透镜的焦点处，在管道两端制备两个通道口，在通道口处分别安装有温控系统和液位控制系统，由温度传感器、液位传感器和自动开关阀门组成。采用水作为热介质，在金属管道的其中一个表面涂抹一层吸收光效率在80%以上的涂层。将金属管道安装在上述聚光镜的焦点处，并使涂抹有涂层的表面暴露在焦点光斑处。金属管道其余表面皆采用绝热介质材料包裹。

将上述金属管道的右通道口同时连接水输入源和可回收水源的输入口，水输入源可提供普通的自来水源，左通道口作为水输出口，当金属管道中的水达到一定温度时，左通道口打开，左通道口与真空管连接，真空管的另一端连通保温容器也就是存储器。将管道中的水输出，通过真空管进入保温容器中进行存储。输出完毕后，自动关闭。

在具体应用时，使用普通的不锈钢材料，制造了5个可以输入和输出热介质和冷却介质的流通管道，管道的两端口分别留有可供热源、冷源流通的进出口。保温容器的底部有两个连接口，分别连接可流通热介质的金属管道，保温容器中安置有液位控制器，当容器中的热介质达到设定的值后，上述的安装在透镜聚光焦点处的导热管道将不再进行热介质的补充，只进行热介质的重新回收加热。在热介质流通管道的侧面上涂抹一层绝缘导热硅胶，再紧密的放置上4个普通的半导体温差电池片，半导体温差电池片采用焊接的方式形成串联后接出电极。在上述的半导体温差电池片未接触热介质流通管道的另一端，同样的涂抹上一层绝缘导热硅胶，再紧密的粘合上冷却介质管道，该冷却介质管道输入普通的自来水作为冷源；所有热介质流通管道和冷介质管道除排布有温差电池的一侧外，侧面和其它位置都由绝缘绝热介质材料包裹。

由于热介质流通管道和冷却介质管道都分别安装有温控系统。如温度未小于设定的温度值时，则使热介质回到保温容器继续在管道中进行循环流通，如温度低于设定的温度值后，则自动开启循环泵将热介质回收进入上述的光聚热装置进行重新加热。冷介质管道的冷介质如温度没有超过设定的温度值，则可继续在管道中进行流通，如温度高于设定的温度值后，则开启泵体将冷却介质直接排出或回收进入上述的光聚热装置进行加热。

以下为本发明的第二具体应用实施例。本发明的第二具体应用实施例则可直接采用太阳能真空管作为加热容器，也就是作为导热管，太阳能真空管上部安装有保温容器连接，被加热后的水由于密度减少始终处于真空管的上端，真空管的下端与未加热水源相连。在保温容器（存储器）的一端安装有温控系统，由温度传感器和自动开关阀门组成。当水温达到一定温度后将水输出到大容量的保温容器中。将真空管安装在上述聚光镜的焦点处，真空管道其余表面皆采用绝热介质材料包裹。同样，采用普通的不锈钢材料制造可以输入和输出热介质和冷介质的管道，管道的侧面分别留有两个可供热源、冷源流通的进出口。在上述的保温容器的底部，通过管道连接可流通热介质的金属管道。首先选取流通有热介质的管道，在其侧面上涂抹一层绝缘导热硅胶，再在上述的涂有硅胶的侧面上都紧密的放置上4个普通的半导体温差电池片，半导体温差电池片采用焊接的方式形成串联后接出电极。在上述的半导体温差电池片未接触热介质流通管道的另一端，同样的涂抹上一层绝缘导热硅胶。将上述的涂抹有导热硅胶的温差电池片紧密的粘合上金属空心管道，管道输入普通的自来水作为冷源；所有热介质流通管道和冷介质管道除排布有温差电池的一侧外，侧面和其它位置都由绝缘绝热介质材料包裹。

上述的热介质流通管道和冷介质管道都分别安装有温控系统。如温度未小于设定的温度值时，则使热介质继续在管道中进行循环流通，如温度低于设定的温度值后，则自动开启循环泵将热介质输入到真空管中作为未加热介质重新加热。冷介质管道的冷介质如温度没有超过设定的温度值，则可继续在管道中进行流通，如温度高于设定的温度值后，则开启泵体将冷介质直接作为未加热介质输入到真空管中进行加热。

以下为本发明的第三具体应用实施例。本发明的第三具体应用实施例则在第二具体应用实施例采用真空管作为加热容器的基础上，将真空油作为被加热介质，采用槽式光聚热系统对真空管中的油进行加热，上述真空管两端有两个进出口，在加热油介质后进行输出和回收。使用普通的不锈钢材料，制造了5个可以输入和输出热介质和冷介质的管道，管道对应的两个侧面分别留有两个可供热源、冷源流通的进出口。首先选取流通有热介质的管道，将管道的输入端对应的接入到上述真空加热管道的输出口，管道两个对应的侧面上分别涂抹一层绝缘导热硅胶，再在上述的两个涂有硅胶的侧面上都紧密的放置上个普通的半导体温差电池片，半导体温差电池可耐300度以上的高温，半导体温差电池片采用高温焊接的方式形成串联模块后接出电极。在上述半导体温差电池片未接触热介质流通管道的另一端，都涂抹上一层绝缘导热硅胶。再选取输入有自来水的管道作为冷源，将上述的冷介质管道紧密的黏合到上述的涂有硅胶的半导体温差电池模块上；这样，采用真空油作为热介质，大大提高了发电效力。更进一步地，上述冷却水通过管道流经高温端为油的温差电池后，水温上升，优选地可将温度升高后的介质水输入到二级温差发电装置的热介质输入管道中，作为二级温差发电装置的热介质，从而大大提高了太阳能的利用效率，大大提高了发电量。上述的二级温差发电装置于上述的热介质为油的装置相同，所不同的是热介质为加热后的水。

同样将管道的输入端对应的接入到上述真空加热管道的输出口，管道两个对应的侧面上分别涂抹一层绝缘导热硅胶，再在上述的两个涂有硅胶的侧面上都紧密的放置上4个普通的半导体温差电池片，半导体温差电池片采用焊接的方式形成串联模块后接出电极。在上述半导体温差电池片未接触热介质流通管道的另一端，都涂抹上一层绝缘导热硅胶。最后，管道和管道的输出端分别通过泵体循环和出口进入热源和冷源中进行加热、制冷或排出。所有热介质流通管道和冷介质管道除排布有温差电池的一侧外，侧面和其它位置都由绝缘绝热介质材料包裹。

以下为本发明的第四具体应用实施例。所述实施例是在热介质流通管道的四个侧面都涂抹上导热硅胶和温差电池模块，再添加冷介质管道，保证了热介质流通管道四侧都能够形成温差从而提高热利用率。

基于上述太阳能光热温差发电装置，本发明还提供了一种太阳能光热温差发电方法，请参阅图4，所述太阳能光热温差发电方法包括以下步骤：

S100、聚光装置将太阳光聚光至光热转换装置，经光热转换装置将光能转换为热能，并对光热转换装置中热介质加热。

S200、将加热后的热介质输出到存储器中。

S300、将加热后的热介质在热介质流通管道中进行流通循环，将冷却介质在冷却介质管道中流通，设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间的温差发电装置会由于热介质流通管道和冷却介质管道间形成的温差产生电能，进行发电。

具体来说，由上述太阳能光热温差发电装置可知，所述聚光装置将太阳光聚焦到光热转换装置中，对导热管中的热介质进行加热。然后导热管将加热后的热介质输出到存储器中。然后加热后的介质经存储器的介质出口流入热介质流通管道，再通过介质入口返回存储器，从而使得热介质在热介质流通管道内循环。由于温差发电装置设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间，在加热后的热介质在热介质流通管道中进行流通循环，且冷却介质在冷却介质管道中流通时，在温差发电装置两端形成温差，从而进行发电。

进一步地，所述S100还包括：

S110、根据太阳光的位置，自动调节聚光位置的位置，实现自动追踪太阳光，具体如上所述的聚光镜、太阳能跟踪器和调节轴。具体如聚光装置包括聚光镜、太阳能跟踪器和调节轴所述。

进一步地，所述步骤S100还包括以下步骤：

S120、检测导热管中被加热的热介质的温度，当加热后的热介质温度达到第一设定温度值后，打开导热管的热介质输出口，将加热后的热介质自动输出到存储器中。具体如第一温度传感器和第一温控开关阀所述。

进一步地，所述步骤S200还包括以下步骤：

S210、检测存储器中加热后的热介质的存储量，当存储器中热介质存储量少于设定值时，自动补充热介质；当存储器中热介质存储量达到设置值后，自动关闭存储器上与导热管相连的连接口；具体如第二液位开关阀所述。

S220、将存储器中的热介质从热介质流通管道的介质入口流入，再从热介质流通管道的介质出口流出至存储器中，使得热介质在热介质流通管道中进行流通循环；具体如第二液位开关阀所述。

进一步地，在所述步骤S300之后还包括：

步骤S400、当热介质流通管道中用于循环的热介质的温度减少至第二设定温度值时，通过温控循环泵将低于第二设定温度值的热介质输送至光热转换装置中的导热管，进行重新加热；具体如温控循环泵所述。

具体来说，当热介质的温度低于一设定的温度时，可将热介质流通管道中的热介质排出或回收至光热转换装置中；当热介质的温度不低于设定的温度时，保持热介质在热介质流通管道中继续流通；具体如上的热介质装置、温控装置、压力泵和循环回收泵所述。

进一步地，所述步骤S400还包括：S410、当冷却介质的温度低于另一设定的温度时，保持冷却介质在冷却介质管道中继续流通；当冷却介质的温度不低于设定的温度时，将冷却介质排出；具体如上所述的冷却介质管道、温控装置和压力泵。

综上所述，本发明提供的太阳能光热温差发电装置和方法，采用太阳能聚光装置提高太阳能热的利用率，再采用新型的管道设计模式，合理的控制管道的介质流动，减少管道中热介质热量的流失和辐射，保持冷热两端较大的温差，最大程度的利用管道中传输的太阳能聚热后加热介质的热源，在能够形成稳定温差的位置利用半导体温差发电模块进行发电，最后对装置进行封装处理，从而实现了太阳光聚热温差发电装置的实用化和应用化，将加热后的热介质在合理设计的可用于热量存储、输出和回收控制的管道中流通，再在上述的管道外包裹隔热材料，可大幅度的减少热介质在管道中输运过程中热量的流失，且不污染管道中的热源。最后在热介质和冷介质管道外合理的排布半导体温差发电模块，实现在各种光照环境条件下都能够提供足够高的电压和输出功率的太阳能光热温差发电装置，能够大量的利用太阳能聚热后加热介质的热量，且不污染热源，可长期、循环使用。且作为非消耗性物理电池，寿命也相当长。管道设计合理、自动化强、制造简单，不受热源大小、分布等情况的影响，不需改造热源，能够实现太阳能光热-温差发电装置更便捷的大规模使用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如改变温差电池的排布；将管道的制作材料换成其它半金属或陶瓷材料；将半导体温差电池制作为半导体薄膜温差电池；改进热源的输入方式，如地热、废气，或者更换将聚光装置，如槽式、塔式等聚光系统；将热源管道与冷介质管道互换；热源或冷源不进行循环；增加管道的排布周期和温差电池模块的数量；不设置温度控制系统或减少温度控制方式等等，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能光热温差发电装置，其特征在于，包括：用于将太阳光聚光的聚光装置、设置在聚光装置下的用于将光能转换为热能并对热介质加热的光热转换装置、用于存储热介质的存储器、用于流通热介质的热介质流通管道、用于流通冷却介质的冷却介质管道和用于发电的温差发电装置；

所述光热转换装置通过存储器连接热介质流通管道；所述热介质流通管道和冷却介质管道交替设置；所述温差发电装置设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间。

2.根据权利要求1所述的太阳能光热温差发电装置，其特征在于，所述光热转换装置包括导热管；所述聚光装置用于将光能聚焦后，对光热转换装置中导热管内的热介质进行加热。

3.根据权利要求2所述的太阳能光热温差发电装置，其特征在于，所述导热管设置在聚光装置的焦点处，在导热管表面有光聚焦的部位设置有一吸光涂层，其余部位采用隔热材料包裹；

所述导热管具有一热介质输入口和一热介质输出口；

在所述导热管热介质输出口上设置有第一温度传感器和用于根据第一温度传感器的温度数据控制热介质输出口开闭的第一温控开关阀；所述第一温度传感器连接第一温控开关阀；

在所述导热管热介质输入口内设置有第一液位开关阀；所述热介质输入口还连接热介质流通管道；所述热介质输出口连接所述存储器。

4.根据权利要求2所述的太阳能光热温差发电装置，其特征在于，所述存储器还具有一介质出口和一介质入口；在所述存储器内设置有第二液位开关阀；所述介质出口和介质入口均连接热介质流通管道。

5.根据权利要求1所述的太阳能光热温差发电装置，其特征在于，所述热介质流通管道包括：

用于使热介质流通管道中的热介质流通的第一压力泵、用于检测热介质流通管道中热介质温度的第二温度传感器、用于根据第二温度传感器的温度数据控制热介质流通管道开闭的第二温控开关阀和用于将热介质流通管道中的热介质返回光热转换装置的温控循环泵；所述第一压力泵、第二温度传感器、第二温控开关阀和温控循环泵均设置在热介质流通管道上；所述第二温度传感器设置在热介质流通管道上并连接第二温控开关阀。

6.根据权利要求1所述的太阳能光热温差发电装置，其特征在于，在所述冷却介质管道上还设置有用于使冷却介质管道中的冷却介质流通的第二压力泵。

7.一种太阳能光热温差发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、聚光装置将太阳光聚光至光热转换装置，经光热转换装置将光能转换为热能，并对光热转换装置中热介质加热；

B、将加热后的热介质输出到存储器中；

C、将加热后的热介质在热介质流通管道中进行流通循环，将冷却介质在冷却介质管道中流通，设置在热介质流通管道和冷却介质管道之间的温差发电装置会由于热介质流通管道和冷却介质管道间形成的温差产生电能，进行发电。

8.根据权利要求7所述的太阳能光热温差发电方法，其特征在于，所述步骤A还包括：

A1、检测导热管中被加热的热介质的温度，当加热后的热介质温度达到第一设定温度值后，打开导热管的热介质输出口，将加热后的热介质自动输出到存储器中。

9.根据权利要求7所述的太阳能光热温差发电方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

B1、检测存储器中加热后的热介质的存储量，当存储器中热介质存储量少于设定值时，自动补充热介质；当存储器中热介质存储量达到设置值后，自动关闭存储器上与导热管相连的连接口；

B2、将存储器中的热介质从热介质流通管道的介质入口流入，再从热介质流通管道的介质出口流出至存储器中，使得热介质在热介质流通管道中进行流通循环。

10.根据权利要求7所述的太阳能光热温差发电方法，其特征在于，在所述步骤C之后还包括：

D、当热介质流通管道中用于循环的热介质的温度减少至第二设定温度值时，通过温控循环泵将低于第二设定温度值的热介质输送至光热转换装置中的导热管，进行重新加热。

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