CN105391376A - 太阳能光伏温差联合发电装置 - Google Patents

太阳能光伏温差联合发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105391376A
CN105391376A CN201511029940.4A CN201511029940A CN105391376A CN 105391376 A CN105391376 A CN 105391376A CN 201511029940 A CN201511029940 A CN 201511029940A CN 105391376 A CN105391376 A CN 105391376A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar energy
power generation
temperature difference
solar
water tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201511029940.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105391376B (zh
Inventor
王立舒
李琳
丁修增
徐子哲
冯兴荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Agricultural University
Original Assignee
Northeast Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Agricultural University filed Critical Northeast Agricultural University
Priority to CN201511029940.4A priority Critical patent/CN105391376B/zh
Publication of CN105391376A publication Critical patent/CN105391376A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105391376B publication Critical patent/CN105391376B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/71—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种太阳能光伏温差联合发电装置，它包括冷水水箱、太阳能温差发电片、集热水箱、半导体光伏电池、槽式抛物面聚光器、菲涅尔透镜单元和太阳能集热装置，菲涅尔透镜单元安装在半导体光伏电池和下方的槽式抛物面聚光器上方，太阳能温差发电片的冷端连接冷水水箱形成冷源，太阳能温差发电片的热端连接集热水箱形成热源，太阳能温差发电片的冷源、热源通过水管和半导体光伏电池连接在一起，集热水箱的外层设置有太阳能集热装置，槽式抛物面聚光器安装在槽式聚光器支架上。本发明能够实现对太阳的自动跟踪，最大程度的利用太阳能，提高光伏发电系统的效率。

Description

太阳能光伏温差联合发电装置
(一)技术领域
本发明涉及一种新型的太阳能发电装置，利用太阳能光伏、温差联合发电，尤其适于东北太阳能条件不优越的地区。
(二)技术背景
随着化石燃料的减少和污染越来越严重，利用太阳能发电已经成为了一种必然趋势，但单独利用太阳能某一种发电效率低、成本高。所以近几年人们开始研究利用太阳能光伏和温差联合发电提高太阳能利用率和其发电效率。
(三)发明目的
本发明的目的在于提供一种能够克服现有的太阳能光伏发电成本高、效率低和温差发电效率低的情况，并利用温差发电原理，合理设计其冷、热源延长发电时间，提高发电效率的太阳能光伏温差联合发电装置。
本发明的目的是这样实现的：它包括冷水水箱1、太阳能温差发电片2、集热水箱3、半导体光伏电池4、槽式抛物面聚光器5、菲涅尔透镜单元6和太阳能集热装置8，菲涅尔透镜单元6安装在半导体光伏电池和下方的槽式抛物面聚光器5上方，太阳能温差发电片2的冷端连接冷水水箱1形成冷源，太阳能温差发电片2的热端连接集热水箱3形成热源，太阳能温差发电片2的冷源、热源通过水管和半导体光伏电池4连接在一起，集热水箱3的外层设置有太阳能集热装置8，槽式抛物面聚光器5安装在槽式聚光器支架7上。
本发明还有这样一些技术特征：
1、所述的菲涅尔透镜单元6包括两块菲涅尔透镜、支架框、中心横轴和步进电机，两块菲涅尔透镜通过支架框连接为一体并安装在中心横轴上，步进电机连接中心横轴，槽式抛物面聚光器5上安装有连接步进电机的太阳跟踪控制器；
2、所述的太阳能集热装置8为黑色陶瓷太阳能板，其外依次设置有透明盖板、保温层和外壳。
本发明根据菲涅尔透镜的特性，设计让太阳光不直射到太阳能温差发电片的冷端及其与冷端相接触的冷水水箱，而是让太阳能聚光到半导体光伏电池和下方的槽式抛物面聚光器上。利用水管将太阳能温差发电片的冷源、光伏电池和太阳能温差发电片的热源连接在一起，让冷水从冷源部分流至光伏电池低底部，带走其因光能照射发电所产生的热量，最后流入热源相接触的集热水箱。利用聚光光伏提高其光能利用率和发电效率。其余部分光能照射在槽式抛物面聚光器上，让其反射到太阳能集热装置，利用集聚的光能加热流过光伏电池底部进入集热水箱的水作为太阳能温差发电片的热源，增加冷热源的温差，提高温差发电的效率。
本发明的技术特点有：
1、太阳能可多模块利用，且各个模块发电效率达到最大化，提高太阳能利用率。
2、阴雨天或冬季光能条件不好时可利用室内室外温度差进行发电，以减少利用太阳能发电的限制。尤其适于东北地区利用太阳能发电。
目前国内已经有相关太阳能光伏、温差联合发电装置的专利，其设计思路为光伏电池发电时产生的热量作为温差发电模块热源部分。或者利用半导体温差发电作为光伏电池温度反馈和控制的重要辅助手段，都是以光伏发电为主，而温差发电作为一种辅助发电的，相应的温差发电效率被降低。且其发电条件有所限制迄今为止尚没有让光伏、温差达到个子最大效率的发电方式。本发明中菲涅尔透镜为两块，让其在不同方向进行折射光线，由支架框将两块透镜一体连接，聚光部分要求安装有太阳跟踪控制器，可使用市面上已有的太阳跟踪控制器，本发明中由支架框来固定菲涅尔透镜，支架框和透镜镶嵌一体铸造成型于中心横轴，步进电机控制支架框的转动，配合太阳跟踪控制器由支架框及步进电机对菲涅尔透镜的旋转角度进行小范围调整，实现对太阳的自动跟踪，最大程度的利用太阳能，提高光伏发电系统的效率。
(四)附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是具体实施方式原理图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
实施例1：结合图1-图2，本实施例包括冷水水箱1、太阳能温差发电片2、集热水箱3、半导体光伏电池4、槽式抛物面聚光器5、菲涅尔透镜单元6和太阳能集热装置8，菲涅尔透镜6安装在半导体光伏电池和下方的槽式抛物面聚光器5上方，太阳能温差发电片2的冷端连接冷水水箱1形成冷源，太阳能温差发电片2的热端连接集热水箱3形成热源，太阳能温差发电片2的冷源、热源通过水管和半导体光伏电池4连接在一起，集热水箱3的外层设置有太阳能集热装置8，槽式抛物面聚光器5安装在槽式聚光器支架7上。菲涅尔透镜单元包括两块菲涅尔透镜，可以让其在不同方向进行折射光线，由支架框将两块菲涅尔透镜一体连接，聚光部分要求安装有太阳跟踪控制器，可使用市面上已有的太阳跟踪控制器，本实施例中由支架框来固定菲涅尔透镜，支架框和菲涅尔透镜镶嵌一体铸造成型于连接步进电机的中心横轴，步进电机控制支架框的转动，配合太阳跟踪控制器由支架框及步进电机对菲涅尔透镜的旋转角度进行小范围调整，实现对太阳的自动跟踪，最大程度的利用太阳能，提高光伏发电系统的效率。
本实施为夏季(光照充足)时使用此发电装置，根据菲涅尔透镜的特性，设计让太阳光不直射到太阳能温差发电片2的冷端及与冷端相接触的冷水水箱1，而是让两块透镜将阳光同时汇聚到半导体光伏电池4和下方的槽式抛物面聚光器5上。利用水管将太阳能温差发电片2的冷源、热源和半导体光伏电池4连接在一起，让冷水(低于25℃)从太阳能温差发电片2的冷源(冷水水箱)流至半导体光伏电池4的底部，带走其因光能照射发电所产生的热量，最后流入太阳能温差发电片2的热端相接触的集热水箱3。同时由菲涅尔透镜汇聚的部分光能照射在槽式抛物面聚光器5上，使其将光能反射到集热水箱3外层的太阳能集热装置8，集热装置8为黑色陶瓷太阳能板，其外有透明盖板、保温层和外壳几部分。利用集聚的光能加热流入半导体光伏电池4下方集热水箱的水提高集热水箱水温的温度，增加冷热源的温差，提高温差发电的效率，聚光光伏提高其光能利用率和发电效率。
实施例2：
本实施例为冬季(光照较差，或室外温度较低)时利用该装置发电，基本同实施例1，不同在于可将此装置与建筑结合为一体，如温室。将冷水水箱、半导体光伏电池至于室外，半导体光伏电池接收光照，从而进行光伏发电，太阳能温差发电片可利用冬季室外温度降低冷端温度，热端聚光集热提高温度，还可利用室内外温度差增加发电效率。

Claims (3)

1.一种太阳能光伏温差联合发电装置，其特征在于它包括冷水水箱、太阳能温差发电片、集热水箱、半导体光伏电池、槽式抛物面聚光器、菲涅尔透镜单元和太阳能集热装置，菲涅尔透镜单元安装在半导体光伏电池和下方的槽式抛物面聚光器上方，太阳能温差发电片的冷端连接冷水水箱形成冷源，太阳能温差发电片的热端连接集热水箱形成热源，太阳能温差发电片的冷源、热源通过水管和半导体光伏电池连接在一起，集热水箱的外层设置有太阳能集热装置，槽式抛物面聚光器安装在槽式聚光器支架上。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏温差联合发电装置，其特征在于所述的菲涅尔透镜单元包括两块菲涅尔透镜、支架框、中心横轴和步进电机，两块菲涅尔透镜通过支架框连接为一体并安装在中心横轴上，步进电机连接中心横轴，槽式抛物面聚光器上安装有连接步进电机的太阳跟踪控制器。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏温差联合发电装置，其特征在于所述的太阳能集热装置为黑色陶瓷太阳能板，其外依次设置有透明盖板、保温层和外壳。
CN201511029940.4A 2015-12-31 2015-12-31 太阳能光伏温差联合发电装置 Expired - Fee Related CN105391376B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511029940.4A CN105391376B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 太阳能光伏温差联合发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511029940.4A CN105391376B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 太阳能光伏温差联合发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105391376A true CN105391376A (zh) 2016-03-09
CN105391376B CN105391376B (zh) 2017-08-04

Family

ID=55423277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511029940.4A Expired - Fee Related CN105391376B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 太阳能光伏温差联合发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105391376B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107947642A (zh) * 2018-01-10 2018-04-20 华北电力大学 一种新型热管式聚光光伏光热温差发电一体化系统
CN108089601A (zh) * 2018-01-26 2018-05-29 长沙紫宸科技开发有限公司 一种乡村家用聚能光伏温压发电器
CN108599722A (zh) * 2018-06-15 2018-09-28 南京理工大学 一种可实现温度控制与热利用的太阳能-热电耦合系统
CN111664583A (zh) * 2019-03-06 2020-09-15 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 热水器内胆防腐方法
CN111756070A (zh) * 2020-07-17 2020-10-09 佳木斯大学 一种光伏-温差热电联产装置及其最大功率点跟踪算法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625160A (zh) * 2009-04-11 2010-01-13 林于紘 太阳能强效聚光热电装置
CN202736958U (zh) * 2012-08-16 2013-02-13 深圳清华大学研究院 太阳能聚光电热联供模组
CN104410350A (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 中国建材检验认证集团股份有限公司 光伏热电组件
CN104633954A (zh) * 2015-01-27 2015-05-20 同济大学 一种太阳能光热光电分频利用系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625160A (zh) * 2009-04-11 2010-01-13 林于紘 太阳能强效聚光热电装置
CN202736958U (zh) * 2012-08-16 2013-02-13 深圳清华大学研究院 太阳能聚光电热联供模组
CN104410350A (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 中国建材检验认证集团股份有限公司 光伏热电组件
CN104633954A (zh) * 2015-01-27 2015-05-20 同济大学 一种太阳能光热光电分频利用系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107947642A (zh) * 2018-01-10 2018-04-20 华北电力大学 一种新型热管式聚光光伏光热温差发电一体化系统
CN108089601A (zh) * 2018-01-26 2018-05-29 长沙紫宸科技开发有限公司 一种乡村家用聚能光伏温压发电器
CN108089601B (zh) * 2018-01-26 2024-03-26 长沙紫宸科技开发有限公司 一种乡村家用聚能光伏温压发电器
CN108599722A (zh) * 2018-06-15 2018-09-28 南京理工大学 一种可实现温度控制与热利用的太阳能-热电耦合系统
CN111664583A (zh) * 2019-03-06 2020-09-15 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 热水器内胆防腐方法
CN111756070A (zh) * 2020-07-17 2020-10-09 佳木斯大学 一种光伏-温差热电联产装置及其最大功率点跟踪算法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105391376B (zh) 2017-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105391376B (zh) 太阳能光伏温差联合发电装置
CN102162433B (zh) 一种带有燃气补燃的太阳能蓄热发电方法及其装置
CN103199743A (zh) 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置
KR101518243B1 (ko) 하이브리드형 태양열 집열장치
CN109417105B (zh) 利用聚光式及平板式混合太阳能电池的太阳光及太阳热复合发电系统发电方法
CN201315553Y (zh) 一维线聚焦聚光光伏发电装置
KR20100103164A (ko) 열전발전소자를 이용한 전력에너지 변환방법 및 이를 이용한 추적식 태양열 발전장치
CN201479052U (zh) 跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置
CN1996738A (zh) 一种高性能太阳能装置
CN102155365A (zh) 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置及其方法
CN202082057U (zh) 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置
CN201584424U (zh) 一种利用聚光镜聚光的晶体硅太阳能电池
CN103590546A (zh) 一种太阳能建筑一体化装置
CN102195528A (zh) 聚光光伏与温差联合发电装置
CN205425472U (zh) 光电-热电-热水一体化集成的单元式太阳能复合装置
CN102104345A (zh) 一种聚光晶体硅太阳能电池组件
CN105577032A (zh) 单元式太阳能全光谱利用的光电-热电-热水复合系统
CN208567164U (zh) 聚焦式光伏光热一体化供暖装置
CN202350334U (zh) 太阳能光热光电转化装置
CN101567646A (zh) 组合式聚光太阳能电池方阵发电装置
CN2884537Y (zh) 一种高性能太阳能装置
CN102254981B (zh) 低倍聚光光热一体化单轴跟踪系统
CN201766530U (zh) 聚焦式水冷散热太阳能发电装置
KR101056941B1 (ko) 접시형 태양열 집열장치
CN201194377Y (zh) 光线自动跟踪太阳能发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200305

Address after: Room 1602, B1 Floor, Lijinxiu Jiangnan (West District), east of Gouyun Road, north of Yinhe No. 2 Road, Suzhou City, Anhui Province

Patentee after: Suzhou Huiteng Intellectual Property Consulting Co., Ltd.

Address before: 150030 Xiangfang City, Harbin Province Wood Street, No. 59, No.

Patentee before: Northeast Agricultural University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200424

Address after: 150030 Xiangfang City, Harbin Province Wood Street, No. 59, No.

Patentee after: Northeast Agricultural University

Address before: Room 1602, B1 Floor, Lijinxiu Jiangnan (West District), east of Gouyun Road, north of Yinhe No. 2 Road, Suzhou City, Anhui Province

Patentee before: Suzhou Teng Teng Intellectual Property Advisory Co.,Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170804

Termination date: 20201231