CN104811122A - 一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，包括双聚光光伏发电器组件、双聚光光热发电装置、并网逆变器；所述双聚光光伏发电器组件包括单个或多个双聚光光伏发电器，或呈并联组合输出发电的光伏电池板；所述双聚光光热发电装置包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；双聚光光伏发电器通过工质控制阀与双聚光集热器相连接。本发明提供的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，能够克服太阳能利用的分散的问题，能够综合提高太阳能光电转换效率，并能维护太阳能发电系统的高效性和稳定性，可以大幅度地降低光电硅材料和非硅材料用量，能够有效降低太阳能发电的成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域，更具体地说，涉及一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统。
背景技术
随着化石能源的消耗和环境污染的加剧，能源问题显得日益突出，太阳能作为一种清洁无污染的绿色能源，对其有效地开发利用已成为实现能源可持续发展的重中之重。在太阳能的有效利用当中，太阳能发电技术是近年来发展最快、最具活力的研究领域之一。
但是，太阳能量的分散性却成为利用太阳能的重要障碍；由于太阳电池材料昂贵，制造工艺繁琐，也阻碍了太阳能发电技术的大规模应用。采用聚光方法，几倍乃至几百倍地提高太阳能辐射功率密度，以提高单位面积太阳电池的输出功率，降低光伏发电成本，具有较好的应用前景。聚光光伏(CPV)是指将汇聚后的太阳光通过高转化率的光伏电池直接转换为电能的技术。在聚光情况下，存在着太阳电池温度迅速升高问题，这将存在导致其光电转换效率明显下降或者导致太阳电池损坏的系列问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，解决了太阳能利用的分散的问题，综合提高太阳能光电转换效率，维护太阳能发电系统的高效性和稳定性，大幅度降低光电硅材料和非硅材料用量，有效降低太阳能发电成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，包括：系统前级的双聚光光伏发电器组件、系统后级的双聚光光热发电装置、并网逆变器、中央智能控制器；所述双聚光光伏发电器组件，包括单个或多个双聚光光伏发电器，或呈并联组合输出发电的光伏电池板；所述双聚光光伏发电器，包括：光伏电池板；所述双聚光光热发电装置，包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；所述双聚光集热器组件，包括单个或多个双聚光集热器；所述发动机，包括：汽轮机、斯特林发动机。
系统工作特征在于：工质储存箱中的工质通过工质压力泵和工质控制阀，首先进入系统前级的双聚光光伏发电器组件对发电中的光伏电池板进行散热，已经初步吸收热量的工质通过工质控制阀再进入系统后级的双聚光集热器组件，再通过工质控制阀带动发动机与发电机运转工作，然后通过工质冷凝器回收并进入工质储存箱，完成工质的工作循环。在该循环工作过程中，太阳光通过减反射透光层辐照在光伏电池板上发电时，光伏电池板温度会升高，由于工质的循环流动工作，促使光伏电池板温度下降，有效地提高了光伏电池板的光电转换效率；而流经双聚光光伏发电器的工质吸收了光伏电池板升温的热量，作为已经预热的工质，将通过工质控制阀提供给系统后级的双聚光光热集热器组件，再继续吸收高热量后带动汽轮发动机与发电机工作，有效地提高了整个太阳能发电的效率。
上述方案中，所述双聚光光伏发电器处于槽式抛物聚光反射镜面中；双聚光光伏发电器采用双端面聚光结构；双聚光光伏发电器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器上端的光伏电池上发电；双聚光光伏发电器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器下端的光伏电池上发电；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。
上述方案中，所述的双聚光光伏发电器，包括：第一带翅片盒型热管；在热管外端有导热翅片，在两个翅片间的空间盒中可以装填低温相变储能材料；当翅片盒中的装填低温相变储能材料后，采用导热封闭板封盖；所述的第一带翅片盒型热管与光伏电池板通过导热材料紧密相连接，其附近装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。当光伏电池板在太阳聚光通过减反射透光层辐照下发电工作时，温度会升高，工质通过热管进行散热降温；由于第一带翅片盒型热管具有的特殊结构，翅片是形成快速导热通道的部件；当太阳聚光过于强烈辐照光伏电池板，升温会过于迅猛时，在翅片盒中的低温相变储能材料吸收热量，降低热管工质温度，并储存部分能量，防止光伏电池板在高温下损坏；当太阳光被云层暂时遮挡时，低温相变储能材料可以释放部分能量，维持光伏电池板的工作温度趋于稳定。
上述方案中，所述的双聚光光伏发电器包括：网格状导热储能盒；所述网格状导热储能盒也是系统中构成导热的快速通道的部件；在网格状导热储能盒中装填有低温相变储能材料；在网格状导热储能盒外端有导热封闭板材料。
上述方案中，所述带翅片盒型热管中的翅片盒与网格状导热储能盒具有部分相似结构特征：它们都是形成快速导热通道的部件，它们都能够存放相变储能材料。由于相变储能材料密封装填在小分隔容器中，在反复长期使用过程中可克服相变材料凝固收缩时在容器内形成空穴，造成出现“热松脱”和“热斑”现象，克服造成容器的热疲劳损坏，并改善了相变储能材料的传热性能，提高了光伏发电的热稳定性。
上述方案中，所述的双聚光光伏发电器包括：减反射透光层、光伏电池板、导热层；减反射透光层与光伏电池板相连接；光伏电池板与导热层相连接；导热层与第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒相连接；在光伏电池板外端与网格状导热储能盒外端均有绝热层；在绝热层外端有外壳。
上述方案中，所述低温相变储能材料包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝复合相变材料、石蜡、结晶水合盐、琥珀腈(SCN)、新戍二醇酯(NPG)、氨甲基丙二醇(AMPD)。
所述带翅片盒型热管材料、网格状导热储能盒材料与导热封闭板材料，包括：铜、铜合金、铜复合材料、镍、镍合金、镍复合材料、铌、铌合金、铌复合材料、铝、铝合金、铝复合材料、石墨、石墨烯、石墨复合材料、碳纤维复合材料、碳钢、铁合金、铬合金、铬钢、钨材料、耐高温陶瓷。
上述方案中，所述双聚光集热器处于槽式抛物聚光反射面中；双聚光集热器采用双端面聚光结构；双聚光集热器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，并辐照在双聚光集热器上端的减反射吸热层上；双聚光集热器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并辐照在双聚光集热器下端的减反射吸热层上；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。
上述方案中，在双聚光集热器包括：第二带翅片盒型热管；所述第二带翅片盒型热管的结构特征为：第二带翅片盒型热管的侧面为吸热斜面，并与太阳光聚光辐照的吸热材料紧密相连接；在热管外端有导热翅片；两个翅片间的空间盒中装填有中高温相变储能材料；在翅片盒外端有导热封闭板材料；第二带翅片盒型热管的一端为斜边，与减反射吸热层紧密接触，其附近装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。
上述方案中，所述的双聚光集热器包括：网格状导热储能盒；所述网格状导热储能盒是系统中构成导热的快速通道的部件；在网格状储能盒中装填有中高温相变储能材料；在网格状导热储能盒外端有导热封闭板材料；所述中高温相变储能材料，包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝复合相变材料、樟脑(DC)、季戊四醇(PE)、LiH、LiF、ACl3、LiNO3、Na2O2、50％LioH/50％LiF、NaF、MgF2、Li2SO4、KHF2。所述第二带翅片盒型热管材料、网格状导热储能盒材料与导热封闭板材料，包括：铜、铜合金、铜复合材料、镍、镍合金、镍复合材料、铌、铌合金、铌复合材料、铝、铝合金、铝复合材料、铬、铬合金、铬复合材料、碳纤维复合材料、碳钢、铁、铁合金、铁复合材料、耐高温陶瓷。
上述方案中，所述的双聚光集热器包括：减反射吸热层、导热层；减反射吸热层与导热层相连接；导热层与第二带翅片盒型热管和网格状导热储能盒相连接；在网格状导热储能盒外端有绝热层；在绝热层外端有外壳；减反射吸热层材料包括：黑体吸热层材料、石墨烯吸热材料、纳米碳管阵列吸热材料、减反射复合吸热材料；导热层材料包括：导热胶、导热金属材料、导热碳材料、导热合金材料、导热复合材料、石墨烯材料、石墨材料、绝热材料包括：玻璃棉毡、矿渣棉、碳泡沫材料、真空绝热材料、膨胀珍珠岩、硅藻土或岩棉玻璃布缝板。
上述方案中，双聚光光伏发电器组件通过工质控制阀与双聚光集热器组件相连接；双聚光集热器组件通过工质控制阀与发动机相连接；发动机与发电机相连接；发电机与电网相连接；发动机与工质冷凝器相连接；工质冷凝器与工质储存箱相连接；工件储存箱与工质压力泵相连接；工质压力泵与工质控制阀组件相连接；工质控制阀组件与双聚光光伏发电器组件相连接；双聚光光伏发电器组件与并网逆变器相连接；并网逆变器与电网相连接；因面整体形成双聚光双重循环发电的集成体系；系统中的器件、组件及装置均受中央智能控制器统一调控。
上述方案中，所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统中的工质包括：H2O、乙醇、甲醇、丙酮、酮、汞、氟利昂、氨。
本发明提供的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统的工作过程如下：
太阳光辐照在系统前级双聚光光伏发电器组件的槽式抛物聚光反射镜面上和菲涅尔透镜上，槽式抛物聚光反射镜面通过聚光反射至双聚光光伏发电器的下端减反射透光层，同时菲涅尔透镜通过聚光辐照在双聚光光伏发电器的上端减反射透光层；双聚光通过减反射透光层分别辐照在双聚光光伏发电器的下端光伏电池板发电和辐照在双聚光光伏发电器的上端光伏电池板发电；光伏电池板在太阳聚光辐照下温度会升高，由导热层将温度升高产生的热量快速传输给第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒；在第一带翅片盒型热管中热管腔中流动工质温度会升高，并带走大部分热量；当太阳能双聚光辐照光伏电池板过于强烈，光伏电池板温升高于设定的工作温度时，第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒中的低温相变储能材料会吸收部分热量，此时低温相变储能材料会温度升高并储存部分能量；当温度达到或高于低温相变储能材料的相转变温度时，则发生相转变并继续储存过高温度产生的热量，从而防止双聚光光伏发电器中的光伏电池板被高温损坏，确保双聚光光伏发电器安全工作。当太阳光被云层暂时遮挡时，光伏电池板的正常工作温度会下降，此时在第一带翅片盒热管和网格状导热储能盒中的低温相变储能材料温度会降低；当温度低于低温相变储能材料的相转变温度时，则发生相转变，释放出部分能量，维持光伏电池板处于较稳定的工作温度环境。由于低温相变储能材料被封装在第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒中，克服了低温相变储能材料易出现的“热松脱”和“热斑”现象；由于采用第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒的特殊结构，即克服了部分低温相变储能材料的导热性能不太好的问题，也形成了网格状快速导热通道，维护了双聚光光伏发电器组件的发电高效性和稳定性。
太阳光辐照在系统后级双聚光集热器组件的槽式抛物聚光反射镜面上和菲涅尔透镜上，槽式抛物聚光反射镜面通过聚光反射至双聚光集热器的下端减反射吸热层，同时菲涅尔透镜通过聚光辐照在双聚光集热器的上端减反射吸热层；由导热层将温度升高的热量快速传输给第二带翅片盒型热管和网格状导热储能盒。第二带翅片盒型热管的侧面为斜面，并与减反射吸热层紧密相连接。在太阳双聚光辐照下，双聚光集热器的减反射吸热层和导热层温度会上升；通过给双聚光光伏发电器组件散热降温的工质已经吸收了大量热量，工质已被预加热，且温度已上升；工质通过工质控制阀进入双聚光集热器组件的第二带翅片盒型热管，再次吸收减反射吸热层和导热层带来的热量；当太阳光辐照双聚光集热器的减反射吸热层过于强烈，系统温度高于设定的工作温度时，第二带翅片盒型热管和网格状导热储能盒中的中高温相变储能材料会吸收部分热量并储存部分能量，当温度高于中高温相变储能材料的相转变温度时，则发生相转变并继续储存过高温度产生的热量，防止双聚光集热器件被高温损坏，确保双聚光集热器安全工件。
通过双聚光集热器组件对循环工质的再次加热，工质呈高温状态，通过工质控制阀，高温工质驱动汽轮机运转工作，汽轮机带动发电机发电，并向电网供电；由于系统前级双聚光光伏发电组件通过太阳辐照发电，同时通过并网逆变器向电网供电。
在太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统中槽式抛物面聚光反射镜旋转轴与太阳跟踪装置由中央智能控制器调控运转工作。系统中的器件、组件、工质控制阀及装置均受中央智能控制器统一调控，系统中双聚光光伏发电器与双聚光集热器的工作温度信息或工质压力信息，由温度传感器或压力传感器向中央智能控制器反馈；中央智能控制器根据所设计的工作温度向工质压力泵、工质控制阀发布调控工质压力、工质流速、工质流量等指令，确保系统工作处于所设计的工作状态，确保系统的双聚光光伏与光热的集成发电效率。
实施本发明的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，具有以下有益效果：
a、由于采用太阳能双聚光光伏发电与太阳能双聚光光热发电的集成系统，循环运行的工质即对系统前级双聚光光伏发电器件的光伏电池板起到散热降温作用，同时也作为为后级双聚光光热发电的工质得到提前预加热，因此本系统太阳能发电效率得到显著提高。
b、由于在系统中双聚光光伏发电器和双聚光集热器均采用槽式抛物聚光反射镜与菲涅尔透镜相结合的上端、下端双聚光结构，因此显著提高了太阳能利用率。
c、由于系统采用带翅片盒型热管的特殊结构，并与网格状导热储能盒相结合，并封装了相变储能材料，本系统即形成了快速导热通道，太阳电池板散热性能得到提高，也防止太阳电池板处于过热状态，提高了系统工作有效性与安全性。
d、由于采用中央智能控制器与温度传感器相结合方式，来调控工质压力、工质流速、工质流量，提高了系统工作稳定性。
e、由于系统采用太阳能双聚光光伏发电器件，在提高整个光伏发电效能的基础上，还可以大幅度降低光电硅材料和非硅材料用量，可以显著降低太阳能发电成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统结构图；
图2为太阳能双聚光光伏发电器的结构示意图；
图3为太阳能双聚光光伏发电器的剖面图；
图4为第一带翅片盒型热管结构的剖面图；
图5为菲涅尔透镜的剖面图；
图6为太阳能双聚光集热器结构示意图；
图7为太阳能双聚光集热器的剖面图；
图8为第二带翅片盒型热管结构剖面图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明提供的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其结构框图如图1所示，包括：系统前级的双聚光光伏发电器组件Ⅰ、系统后级的双聚光光热发电装置Ⅱ、并网逆变器2、中央智能控制器1。双聚光光伏发电器组件Ⅰ包括多个双聚光光伏发电器8、9，呈并联组合输出发电。双聚光光伏发电器8、9包括：光伏电池板25、26，见图3。双聚光光热发电装置Ⅱ包括：双聚光集热器件组件Ⅲ、发动机14、发电机15、工质冷凝器20、工质储存箱17、工质压力泵18。双聚光集热器组件Ⅲ包括多个双聚光集热器10、11、12、13。发动机14包括：汽轮机、斯特林发动机。
双聚光光伏发电器8、9采用双端面聚光结构；双聚光光伏发电器8的上端面采用菲涅尔透镜46聚光，见图3、图5，并辐照在双聚光光伏发电器8上端的光伏电池26上发电；双聚光光伏发电器8下端面采用槽式抛物聚光反射镜面21聚光，见图2、图3，并辐照在双聚光光伏发电器8下端的光伏电池板25发电；槽式抛物聚光反射镜21通过可调控旋转轴40与地面支撑架45相连接；可调控旋转轴40与太阳跟踪装置相连接。
双聚光光伏发电器8、9包括：第一带翅片盒型热管28；见图3、图4，在第一带翅片盒型热管28的热管50外端有导热翅片48，在两个翅片间的空间盒中装填有低温相变储能材料49，其以泡沫金属铜作为骨架，并包含石蜡的复合相变材料，其相变工作温度30～60℃，封装后采用铜导热板33封盖。第一带翅片盒型热管28与光伏电池板25、26通过石墨烯导热层材料27紧密相连接，其附近装配有光纤温度传感器47；光纤温度传感器47通过导线38与中央智能控制器1相连接，见图1；第一带翅片盒型热管28采用铜合金材料。
双聚光光伏发电器8包括：网格状导热储能盒29，见图3；在网格状导热储盒9中装填有低温相变储能材料49，其以泡沫金属铜作为骨架，并包含石蜡的复合相变材料；网格状导热储能盒29采用铜合金材料。
双聚光光伏发电器8、9包括：减反射透光层23、24、光伏电池板25、26、导热层27；减反射透光层23、24分别与光伏电池板25、26相连接；光伏电池板25、26与导热层27相连接；导热层27与第一带翅片盒型热管28和网格状导热储能盒29相连接；在光伏电池板26、27外端与网格状导热储能盒29外端均有绝热层43；在绝热层43外端有铝合金外壳44，见图3。
双聚光集热器10、11、12、13处于槽式抛物聚光反射镜面21中，见图1、图6、图7；双聚光集热器10、11、12、13采用双端面聚光结构；双聚光集热器10、11、12、13的上端面采用菲涅尔透镜46聚光，见图7、图5；并辐照在双聚光集热器10、11、12、13上端的减反射吸热层34上；双聚光集热器10、11、12、13的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面21聚光，见图7，并辐照在双聚光集热器10、11、12、13下端斜面的减反射吸热层34上；槽式抛物聚光反射镜21通过可调控旋转轴40与地面支撑架45相连接；可调控旋转轴40与太阳跟踪装置相连接。
双聚光集热器10、11、12、13包括：第二带翅片盒型热管36，见图7、图8，第二带翅片盒型热管36的侧面为吸热斜面，通过导热层35与太阳光聚光辐照的减反射吸热层34相连接；在热管50外端两个翅片48间的空间盒中装填有中高温相变储能材料39，其以泡沫金属铜作为骨架，包含AlCl3的复合相变材料，相变温度为192℃；在翅盒外端有导热铜板33作为封闭材料；第二带翅片盒型热管36附近装配有光纤温度传感器47；光纤温度传感器47通过导线38与中央智能控制器1相连接，见图1；第二带翅片盒型热管36采用铜合金材料。
双聚光集热器10、11、12、13包括：网格状导热储能盒37，见图7，其中装填有中高温相变储能材料39，其以泡沫金属铜作为骨架，包含AlCl3的复合相变材料，相变温度为192℃；网格状导热储能盒37采用铜合金材料。
双聚光集热器10、11、12、13包括：减反射吸热层34、导热层35；减反射吸热层34与导热层35相连接；导热层35与第二带翅片盒型热管36和网格状导热储能盒37相连接；在网格状导热储能盒37外端有绝热层43；在绝热层43外端有铝合金外壳44。
图1为太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，双聚光光伏发电器组件Ⅰ通过工质控制阀5与双聚光集热器组件Ⅲ相连接；双聚光集热器组件Ⅲ包括双聚光集热器10、11、12、13通过工质控制阀7与发动机14相连接；发动机14与发电机15相连接；发电机15与电网16相连接；发动机14与工质冷凝器20相连接；工质冷凝器20与工质储存箱17相连接；工质储存箱17储存的工质为H2O；工质储存箱17与工质压力泵18相连接；工质压力泵18与工质控制阀3、4相连接；工质控制阀3、4与双聚光光伏发电器8、9相连接；双聚光光伏发电器8、9与并网逆变器2相连接；并网逆变器2与电网16相连接；因此整体形成双聚光双重循环发电的集成体系。系统中的器件、组件及装置均受中央智能控制器1统一调控，见图1，如：双聚光集热器8、9的温度传感器47和双聚光集热器10、11、12、13的温度传感器47均通过导线38与中央智能控制器1相连接，并向中央智能控制器1反馈温度信息；工质控制阀3的接口31，工质控制阀4的接口41，工质控制阀5的接口51，工质控制阀6的接口61，工质控制阀7的接口71均与中央智能控制器1相连接，并向中央智能控制器1反馈工质压力、流速、流量信息；中央智能控制器1向工质控制阀的接口32、42、52、62、72发布工质压力、流速、流量调控指令信息；中央智能控制器1还分别与工质压力泵18的接口181、工质储存箱17的接口171、发动机14的接口141、发电机15的接口151、槽式抛物聚光反射镜21的旋转轴40、太阳跟踪装置、并网逆变器2的接口22发布工作指令信息；图1中的19为负载。
其工作过程如下：
太阳光辐照在系统前级双聚光光伏发电器组件Ⅰ的槽式抛物聚光反射镜面21上和菲涅尔透镜46上，见图3，槽式抛物聚光反射镜面21通过聚光反射至双聚光光伏发电器的下端减反射透光层23，菲涅尔透镜46通过聚光辐照在双聚光光伏发电器的上端减反射透光层24；双聚光通过减反射透光层分别辐照在双聚光光伏发电器的下端光伏电池板25发电和辐照在双聚光光伏发电器的上端光伏电池板26发电；光伏电池板25、26在太阳聚光辐照下温度会升高，由导热层27将温度升高产生的热量快速传输给第一带翅片盒型热管28和网格状导热储能盒29；在第一带翅片盒型热管中热管腔50中流动工质30温度会升高，并带走一部分热量；当太阳能双聚光辐照光伏电池板过于强烈，光伏电池板温升高于设定的工作温度时，第一带翅片盒型热管28和网格状导热储能盒29中的低温相变储能材料49会吸收能量，此时低温相变储能材料49会温度升高并储存部分能量，当温度达到或高于低温相变储能材料49的相转变温度时，则发生相转变并继续储存过高温度产生的热量，从而防止双聚光光伏发电器8中的光伏电池板25、26被高温损坏，确保双聚光光伏发电器8安全工作。当太阳光被云层暂时遮挡时，光伏电池板25、26的正常工作温度会下降，此时在第一带翅片盒型热管28和网格状导热储能盒29中的低温相变储能材料49温度也会降低；当温度低于低温相变储能材料49的相转变温度时，则发生相转变，释放出部分能量，维持光伏电池板25、26处于较稳定的工作温度环境。由于低温相变储能材料49被封装在第一带翅片盒型热管28和网格状导热储能盒29中，克服了低温相变储能材料49易出现的“热松脱”和“热斑”现象；由于采用第一带翅片盒型热管28和网格状导热储能盒29的特殊结构，即克服了部分低温相变储能材料49的导热性能不太好的问题，也形成了网格状快速导热通道，维护了双聚光光伏发电器组件Ⅰ的发电高效性和稳定性。
太阳光辐照在系统后级双聚光集热器组件Ⅲ的槽式抛物聚光反射镜面21上和菲涅尔透镜46上，见图7，槽式抛物聚光反射镜面21通过聚光反射至双聚光光集热器10的下端减反射吸热层34，菲涅尔透镜通过聚光辐照在双聚光集热器10的上端减反射太热层34；由导热层35将温度升高的热量快速传输给第二带翅片盒型热管36和网格状导热储能盒37。第二带翅片盒型热管36的侧面为斜面，通过导热层35与减反射吸热层34紧密相连接。在太阳双聚光辐照下，双聚光集热器10的减反射吸热层34和导热层35温度会上升；通过系统前级给双聚光伏发电器组件散热降温的工质30已经吸收了大量热量，工质30已被预加热，且温度已上升；工质30通过工质控制阀5、6进入系统后级双聚光集热器10组件Ⅲ的第二带翅片盒型热管36，再次吸收减反射吸热层34和导热层35带来的热量；当太阳光辐照双聚光集热器10的减反射吸热层34过于强烈，系统温度高于设定的工作温度时，第二带翅片盒型热管36和网格状导热储能盒37中的中高温相变储能材料39会吸收热量并储存能量，当温度高于中高温相变储能材料39的相转变温度时，则发生相转变并继续储存过高温度产生的热量，防止双聚光集热器件10被高温损坏，确保双聚光集热器安全工作。
通过双聚光集热器组件Ⅲ对循环工质30的再次加热，工质30呈高温状态，通过工质控制阀7，高温工质30驱动汽轮机14运转工作，汽轮机14带动发电机15发电，并向电网16供电；由于系统前级的双聚光光伏发电组件Ⅰ通过太阳聚光辐照发电，同时通过并网逆变器2向电网16供电。
在太阳能双聚光光伏和光热的集成发电系统中槽式抛物面聚光反射镜旋转轴40与太阳跟踪装置由中央智能控制器1调控运转工作，系统中器件、组件、工质控制阀及装置均受中央智能控制器1统一调控，系统中双聚光光伏发电器组件Ⅰ与双聚光集热器组件Ⅲ的工作温度信息，由温度传感器47通过导线38向中央智能控制器1反馈，中央智能控制器1根据所设计的工作温度向工质压力泵18、工质控制阀3、4、7发布调控工质压力、工质流速、工质流量等指令；中央智能控制器1根据双聚光光伏发电器组件Ⅰ的发电，向并网逆变器2发布并网指令；确保系统工作处于所设计的工作状态，确保太阳能双聚光光伏和光热的集成发电系统的高效率。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (14)
1.一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，包括双聚光光伏发电器组件、双聚光光热发电装置、并网逆变器；
所述双聚光光伏发电器组件包括单个或多个双聚光光伏发电器，或呈并联组合输出发电的光伏电池板；所述双聚光光热发电装置包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；所述双聚光集热器组件包括单个或多个双聚光集热器；
双聚光光伏发电器组件通过工质控制阀与双聚光集热器组件相连接；双聚光集热器组件通过工质控制阀与发动机相连接；发动机与发电机相连接；发电机与电网相连接；发动机与工质冷凝器相连接；工质冷凝器与工质储存箱相连接；工质储存箱与工质压力泵相连接；工质压力泵与工质控制阀相连接；工质控制阀与双聚光光伏发电器相连接；双聚光光伏发电器与并网逆变器相连接；并网逆变器与电网相连接；
工质储存箱中的工质通过工质压力泵和工质控制阀，首先进入系统前级的双聚光光伏发电器组件对发电过程中的光伏电池板进行散热，已经初步吸收光伏电池板热量的工质，通过工质控制阀再进入系统后级的双聚光集热器组件，再次吸收太阳能双聚光后辐照所产生的大量热量，工质温度迅速升高，通过工质控制阀带动发动机与发电机运转工作，然后通过工质冷凝器，并回收进入工质储存箱，完成工质的工作循环。
2.根据权利要求1所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述发动机为汽轮机或斯特林发动机。
3.根据权利要求1所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，还包括中央智能控制器，所述中央智能控制器与工质控制阀、工质压力泵、工质储存箱、双聚光光伏发电器、双聚光集热器、发动机、发电机、并网逆变器相连接。
4.根据权利要求3所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述双聚光光伏发电器处于槽式抛物聚光反射镜面中；双聚光光伏发电器采用双端面聚光结构；双聚光光伏发电器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器上端的光伏电池板上发电；双聚光光伏发电器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器下端的光伏电池板上发电；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，双聚光光伏发电器还包括第一带翅片盒型热管；所述第一带翅片盒型热管的热管外端有导热翅片；在两个翅片间的空间盒中装填有低温相变储能材料；在翅片盒的翅片外端有导热封闭板；第一带翅片盒型热管通过导热材料与光伏电池板紧密相连接，并装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述低温相变储能材料包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝复合相变材料、石蜡、结晶水合盐、琥珀腈、新戍二醇酯、氨甲基丙二醇。
7.根据权利要求5所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，双聚光光伏发电器还包括网格状导热储能盒；所述网格状导热储能盒是构成快速导热通道的部件；在网格状导热储能盒中装填有低温相变储能材料；网格状导热储能盒呈紧密有序排列，并与第一带翅片盒型热管相连接；在网格状导热储能盒外端有导热封闭板。
8.根据权利要求7所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，双聚光光伏发电器还包括减反射透光层和导热层；减反射透光层与光伏电池板相连接；光伏电池板与导热层相连接；导热层与第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒相连接；在光伏电池板外端与网格状导热储能盒外端均有绝热层；在绝热层外端有外壳。
9.根据权利要求3所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述双聚光集热器处于槽式抛物聚光反射镜面中；双聚光集热器采用双端面聚光结构；双聚光集热器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，辐照在双聚光集热器上端的减反射吸热层上；双聚光集热器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并辐照在双聚光集热器下端的减反射吸热层上；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。
10.根据权利要求9所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述双聚光集热器还包括第二带翅片盒型热管；所述第二带翅片盒型热管的热管外端有导热翅片；在两个翅片间的空间盒中装填有中、高温相变储能材料；在翅片盒外端有导热封闭板；第二带翅片盒型热管的一端为斜边，与减反射吸热层紧密接触，并装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。
11.根据权利要求10所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述中高温相变储能材料包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝复合相变材料、樟脑、季戍四醇、LiH、LiF、AlCl3、LiNO3、Na2O2、50％LiOH/50％LiF、NaF、MgF2、Li2SO4、KHF2。
12.根据权利要求10所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述双聚光集热器还包括网格状导热储能盒；所述网格状导热储能盒是系统中构成快速导热通道的部件；在网格状储能盒中装填有中、高温相变储能材料；在网格状导热储能盒外端有导热封闭板。
13.根据权利要求12所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述双聚光集热器还包括导热层，所述减反射吸热层与导热层相连接；导热层与第二带翅片盒型热管和网格状导热储能盒相连接；在网格状导热储能盒外端有绝热层；在绝热层外端有外壳。
14.根据权利要求1所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于：所述工质储存箱中的工质包括：H2O、乙醇、甲醇、丙酮、汞、氟利昂、氨。
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