CN103595338A - 一种光热一体化温室气体发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用温室气体储热的光热一体化发电装置，它由太阳能吸收发电系统（5-10）和太阳能存储发电系统（1-4）部分组成，本发明将物质的光电和现代热-电转换技术相结合，并配合温室气体与储热介质进行稳定发电。白天在太阳辐射下，太阳能光电池板（8）开始发电，同时温室气体（7）温度有较大幅度提高，与下方的储热介质（2）形成温度差，继而通过热电偶片（5）产生热电流；夜间储热介质（2）于环境之间产生较大温度差，继而通过热电偶片（3）产生热电流。本发明在利用太阳辐射中的短波成分进行光伏发电的同时，又利用温室气体吸收太阳辐射中的长波成分进行热电装换，并存储一大部分热能进行夜间持续性的热电转换。

Description

一种光热一体化温室气体发电装置

技术领域

本发明是涉及一种 同时吸收自然光光能和热能，并将其转化为持续稳定电能的装置 ，具体地说是涉及一种 太阳能发电系统，该系统同时利用了自然光长波波段的热效应和短波波段的光电效应将太阳能转化为电能。此外，本发明还可以将白天的多余热量进行存储，用于晚间发电，从而形成持续稳定电能以供储存利用 。

 

背景技术

 太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369kW/㎡。地球赤道周长为40,076千米，从而可计算出，地球获得的能量有173,000TW。

 虽然太阳能资源总量相当于人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。

 平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。

 除此之外，由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

 当前的太阳能利用技术主要为光热利用、光电效应和光化作用。光热利用的代表为太阳能热水器，光电效应的代表是光电池，光化作用的代表为植物的光合作用，以及现有的三大效应的各种组合。但是以上太阳能利用技术都受到太阳能的稳定性限制和光能分布时空差别的影响。

 太阳能中的能量蕴含量大的惊人。如果加以有效应用，则可以在一定程度上缓解人类社会的能源危机。为贯彻国家的可持续发展策略，社会在今后的时期内必然会向着绿色环保的方向发展，太阳能理应为人类提供可充分利用的可再生能源，减轻污染，但太阳能的一体式开发工作尚未大规模展开，其中尤其是结合温室气体的发电工作尚未见开展。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，本发明提供了一种 光热一体化温室气体发电装置，该装置可以将太阳能有效的收集后转化为稳定电能后再进行存储与利用 。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种光热一体化温室气体发电装置 ，其由敞开式太阳能光电池板、温室气体箱、半导体热电偶片、真空隔热底座箱、导热片和一系列的透明真空隔热玻璃板材 组成。包括太阳能吸收发电模块和太阳能存储发电模块。

光热一体化温室气体发电装置的太阳能吸收发电模块由太阳能光电池板、温室气体箱和半导体热电偶片组成。太阳能光电池板呈花瓣式展开，在展开的太阳能光电池板间装有一系列的半导体热电偶片，温室气体箱安置于太阳能电池板和半导体热电偶片的上表面，表面接触的位置都安装有相应的隔热或者导热材料。

    光热一体化温室气体发电装置的太阳能存储发电模块是由真空隔热底座箱、氯化钙晶体储热介质和一定数量的半导体热电偶片组成。真空隔热底座箱内填充有一定剂量的氯化钙晶体储热介质，半导体热电偶片嵌入式安装于真空隔热底座箱的真空壁内。 

所述的真空隔热底座箱采用隔热板材制成。

所述的太阳能光电池板位于真空隔热玻璃板材内。

所述的半导体热电偶片贴在温室气体箱与储热介质之间。

 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

 本发明将太阳能光电池板、温室气体箱、半导体热电偶片和储热材料箱有机的结合在一起，设计出一种将太阳能按照不同的能量形式进行存储与利用，并最终转化为高品质稳定直流电能的装置。该装置能有效的分频段利用并保存太阳辐射的能量。因此，该装置可以全天候的供应高品质稳定直流电能。本发明采用光热一体化温室气体发电装置，将太阳辐射产生的能量向稳定直流电能转化，符合绿色环保和可持续发展的战略要求。本发明设计巧妙，造价低廉，具有多重效益。随着国民经济发展和各类工程的不断建设，本发明所涉及的光热一体化温室气体发电装置将可能在发电工程中得到广泛应用，产生显著的社会经济效益。

 

附图说明

图1是 太阳能吸收发电模块原理示意图

图2是 太阳能存储发电模块原理示意图

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1至图2所示 光热一体化温室气体发电装置 ，由 太阳能吸收发电模块和太阳能存储发电模块 组成。

 光热一体化温室气体发电装置的太阳能吸收发电模块包括半导体热电偶片（5）、导热片（6）、温室气体箱（7）、太阳能电池板（8）和真空隔热板材（9）（10）；太阳能存储发电模块包括真空隔热底座箱（1）、氯化钙晶体储热介质（2）、半导体热电偶片（3）和热电偶片间的真空区（4） 。

 太阳能光电池板（8）位于真空隔热板材（10）内，太阳能光电池板（8）呈花瓣式展开以吸收太阳辐射中的短波成分，并利用光电效应进行发电；真空隔热板材（9）（10）和真空隔热底座箱（1）的上表面之间构成了温室气体存储箱（7），温室气体存储箱（7）内填充有温室气体，如氟氯甲烷、六氟化硫、甲烷、二氧化碳等，吸收太阳辐射中的长波成分，以使温室气体温度大幅升高；半导体热电偶片（5）嵌入安装于温室气体存储箱（7）的下表面和真空隔热底座箱（1）的上表面之间，利用温室气体箱（7）和储热介质（2）之间的温度差进行热电转换发电；导热片（6）联通温室气体箱（7）和储热介质（2），将温室气体箱（7）所吸收的太阳辐射中的长波的能量传递给储热介质（2）加以保存。

 真空隔热底座箱（1）采用隔热板材制成，保证其能够有效隔绝箱体内外热量流通，该箱体底座应固定于地面或者建筑物上；储热介质（2）采用氯化钙晶体，填充在真空隔热底座箱（1）内，该晶体在30℃发生相变，并可以在相变过程中吸收或者放出大量的热；半导体热电偶片（3）嵌入于真空隔热底座箱（1）的侧壁，一侧贴着储热介质（2），另一侧与空气接触，利用晚间气温和储热介质（2）之间的温度差进行热电转换发电。

 本发明的光热一体化温室气体发电装置的设计原理是利用白天太阳辐射中的短波进行光电发电，与此同时将白天太阳辐射中的长波能量的一部分进行热电转换发电，另一部分储藏与储热介质中，等到夜晚再次用于热电转换发电。除了以上核心部分以外还包括一些高强螺栓和连接预埋件等。

 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围 。

本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种光热一体化温室气体发电装置 ，包括太阳能吸收发电模块和太阳能存储发电模块，其特征是:太阳能吸收发电模块由太阳能光电池板、温室气体箱和半导体热电偶片组成，太阳能光电池板呈花瓣式展开，在展开的太阳能光电池板间装有一系列的半导体热电偶片，温室气体箱安置于太阳能电池板和半导体热电偶片的上表面，表面接触的位置都安装有相应的隔热或者导热材料；太阳能存储发电模块是由真空隔热底座箱、氯化钙晶体储热介质和一定数量的半导体热电偶片组成，真空隔热底座箱内填充有一定剂量的氯化钙晶体储热介质，半导体热电偶片嵌入式安装于真空隔热底座箱的真空壁内。

2.    根据权利要求1所述的一种光热一体化温室气体发电装置，其特征是所述的真空隔热底座箱采用隔热板材制成。

3.根据权利要求1所述的一种光热一体化温室气体发电装置，其特征是所述的太阳能光电池板位于真空隔热玻璃板材内。

4.根据权利要求1所述的一种光热一体化温室气体发电装置，其特征是所述的半导体热电偶片贴在温室气体箱与储热介质之间。

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