CN106208909A - 光伏生物质综合发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏生物质综合发电系统，包括太阳能发电子系统、动物养殖场和生物质反应装置；太阳能发电子系统中的两个以上的太阳能转换系统间隔设置，且每相邻两个太阳能转换系统之间的间隙形成植物种植区；每个太阳能转换系统均热连接生物质反应装置，适用于对生物质反应装置中的生物质进行加热；动物养殖场的废弃物通过生物质反应装置的进料口输送至生物质反应装置中；生物质反应装置还具有输出反应腔中的渣料的出渣管路。其通过用太阳能转换系统所产生的热量加热生物质反应装置，用植物养殖动物，用动物粪便作为生物质反应装置的原料，建立了完整的本地太阳能循环，在保护环境的同时，降低了太阳能成本，提高了单位面积土地的价值产出。

Description

光伏生物质综合发电系统

技术领域

本发明涉及能源循环系统领域，特别是涉及一种光伏生物质综合发电系统。

背景技术

目前，随着煤、石油、天然气等传统化石能源储量的日益减少，以及地球因大气层中CO₂增多带来的温室效应造成全球变暖，以及燃烧矿物能源造成的污染等问题的恶化，寻找清洁、可再生的非矿物能源已成为社会普遍关注的焦点。

太阳能发电技术的光电转换效率已经可以超过20％，聚光光伏的理论光电转换效率超过30％，但因光伏发电的发电量随日照情况变化，难以实时根据电网要求做出调整，如果仅仅以蓄电池作为储能元件，要达到电功率平稳上网其造价甚至超过光伏发电系统本身，并且太阳能发电成本相对较高，所有这些因素造成太阳能发电仍不能有效替代火力发电成为发电技术的主流。

常见的硅光伏技术受到其结构限制，难以将太阳能中未转换为电能的部分以热能形式加以利用，同时硅光伏技术存在维护困难、转换效率衰减快等问题，从而阻碍了硅光伏成为火力发电厂的主要替代方式。如申请号为201320192942.5的聚光太阳能光伏发电装置所述的反射式聚光光伏是一种新型的太阳能发电技术，具有高效、廉价、易于维护等特点，同时能将太阳能未转化为电能的部分功率转化为热能，如不能有效对这些热能加以利用，便需要单独为其建立散热装置，从而增加了成本。

另一方面，通过追日仪跟踪太阳的角度运动能够使受光面保持垂直于太阳光线，达到对阳光方向的受光面积投影最大化，从而提高单位太阳能发电装置发电的效能，但因为太阳在每天要升起落下，在太阳高度角较小时，相邻的追日仪会发生相互遮挡现象，为了避免各追日仪互相遮挡阳光，追日仪之间需要留一定的间隔，而这样便降低了土地面积的利用率。

生物质产气用于发电也是矿物发电的替代方案，但生物质反应装置需要维持30℃以上的温度才能有较好的产气效率，而使用电能或者燃烧燃料为生物质反应装置加热又降低了生物质产气发电的总效率，增加了二氧化碳的产出，使得成本和环保效益上不具备竞争力，大规模发电时生物质反应装置需要大量的生物质原料，而收集足够数量的生物质原料是有一定难度的，因为生物质原料价值低，重量大，所以运输这些生物质原料的运输成本又进一步阻碍了生物质产气发电技术普及。

现有技术中存在多种上述技术的组合技术，以提升单个系统的效能。如：申请号为201310112252.9的一种利用太阳能与沼气的双能源联合发电系统的发明专利申请、申请号为201110411918.1的太阳能与沼气能互补发电设备的发明专利申请、申请号为201010294148.2的生物质能与太阳能分布式能源综合利用系统的发明专利申请以及申请号为201120006507.X的沼光互补一体化智能发电装置的实用新专利申请等均通过太阳能发电系统与生物质气化发电系统进行组合形成光伏生物质综合发电系统，以实现太阳能发电达到国家电网要求的发电功率的平稳可控性。但是，没有一个技术能够全面解决太阳能利用的可行性问题，也就是使太阳能发电达到电网要求的发电功率平稳可控的同时还要使太阳能发电成本达到能够与矿物能源发电成本接近的水平，这些困难极大制约了清洁环保的太阳能发电成为主流能源。

与此同时，土地沙漠化也是我们面对的一个严重问题，沙漠的扩大，侵蚀了可耕地和可放牧的土地面积，造成严重的环境问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有的太阳能资源利用效率较低、成本较高、土地使用率低等问题，提供一种光伏生物质综合发电系统。

为实现本发明目的提供的一种光伏生物质综合发电系统，包括太阳能发电子系统、动物养殖场和生物质反应装置；

所述太阳能发电子系统包括逆变器和两个以上的太阳能转换系统；

所述太阳能转换系统的电输出端与所述逆变器的输入端电连接，所述逆变器的输出端电连接用电单元；

其中，两个以上的所述太阳能转换系统间隔设置，且每相邻两个所述太阳能转换系统之间的间隙形成植物种植区；

每个所述太阳能转换系统均热连接所述生物质反应装置，适用于对所述生物质反应装置的反应腔中的生物质进行加热；且

所述生物质反应装置设置有用于输送所述动物养殖场的废弃物至所述反应腔中的进料口；

所述生物质反应装置还具有输出所述反应腔中的渣料的出渣管路；

所述光伏生物质综合发电系统还包括渣料储存装置，所述渣料储存装置具有输入所述渣料的进渣口。

其中，每相邻两个太阳能转换系统之间的间隙形成的植物种植区所种植的植物包括牧草、粮食作物、纤维作物、油类作物、药用植物等，适用于将太阳能转换系统之间的间隙所接受的太阳光通过光合作用使空气中的二氧化碳转化为植物的一部分，从而降低空气中二氧化碳的含量。

所述生物质反应装置通过厌氧菌硝化反应产生可燃气体；

所述可燃气体主要包括二氧化碳和甲烷；

所述热连接是传热学意义的连接，包括以导热材料接触传热连接和流体循环换热形式连接，所述流体包括液体和气体。

所述太阳能转换系统适用于将太阳光的光能转换为电能和/或将太阳光的光能转换为热能；

所述太阳能转换系统架设于支架上，使受光部分下边缘最小离地间隙大于1.5m；

所述太阳能转换系统优选为光伏光热综合转换系统，适用于将太阳光的光能转换为电能和将未能转换为电能的光能转换为热能；

所述热能温度小于100℃，优选地，所述热能温度小于70℃；

所述光伏光热综合转换系统系统包括光伏电池和液冷散热回路，所述液冷散热回路热连接所述光伏电池，适用于将未能转化为电能的太阳光能量转换为热能导出；

所述热连接包括以导热材料接触传热连接和流体循环换热形式连接，所述流体包括液体和气体；

所述光伏光热综合转换系统优选为反射聚光式太阳能光伏光热综合转换系统，包括追日仪、反射聚光镜、受光器，追日仪实时跟踪太阳角度位置，使反射聚光镜所反射聚光的太阳光射入受光器，受光器将太阳光的光能转换为电能，未能转换为电能的光能以热能形式通过液冷散热回路导出。

在其中一个实施例中，还包括储气装置和发电装置；所述生物质反应装置的气体输出管路气路连接所述储气装置的进气口，所述储气装置的出气口气路连接所述发电装置的燃料入口，所述发电装置的电输出端电连接所述用电单元，构成生物质气化发电子系统。

在其中一个实施例中，还包括电站控制器；

所述电站控制器的输入端分别与所述逆变器和所述发电装置电连接；

所述电站控制器的输出端连接所述发电装置的气体供给阀门调节装置；

所述气体供给阀门调节装置连接所述发电装置的气体供给阀门；

当所述太阳能发电子系统与所述生物质气化发电子系统的总发电量小于所述用电单元发电要求时，所述电站控制器控制所述气体供给阀门调节装置增大所述气体供给阀门的开度；

当所述太阳能发电子系统与所述生物质气化发电子系统的总发电量大于所述用电单元发电要求时，所述电站控制器控制所述气体供给阀门调节装置减小所述气体供给阀门的开度。

其中，所述用电单元可以是电网和/或其他电负载设备。

在其中一个实施例中，所述电站控制器与所述用电单元的电网控制系统通过数据交换网络进行数据交互；所述用电单元为电网；

其中，所述电站控制器包括检测单元、存储单元和发送单元；

所述检测单元，被配置为实时监测所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统的工作状态，获取所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统的工作情况数据；

所述存储单元，被配置为存储所述工作情况数据；

所述发送单元，被配置为实时发送所述工作情况数据至所述电网控制系统；

所述电网控制系统接收到所述工作情况数据后，根据所述工作情况数据调整目标功率数据，并将调整后的所述目标功率数据下发至所述电站控制器；

所述电站控制器还包括接收单元和控制单元；

所述接收单元，被配置为接收所述电网控制系统下发的所述目标功率数据；

所述存储单元，还被配置为存储所述目标功率数据；

所述控制单元，被配置为根据所述目标功率数据实时控制所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统的发电功率；

所述工作情况数据包括所述生物质气化发电子系统的可燃气体储量数据、所述生物质气化发电子系统发电功率数据和/或所述太阳能发电子系统的发电功率数据；

所述目标功率数据包括所述光伏生物质综合发电系统的总目标功率数据和/或生物质气化发电子系统目标功率数据。

所述电网控制系统根据所述太阳能发电子系统与所述生物质气化发电子系统的工作情况综合计算权衡后，将需要的目标功率数据发送给所述电站控制器，所述电站控制器接收到所述目标功率数据后，按照该目标功率数据控制所述太阳能发电子系统与所述生物质气化发电子系统的工作。

在其中一个实施例中，所述电网控制系统的具体计算过程可为：当电网用电增加、电压下降时，提升储气充足的所述光伏生物质综合发电系统的目标功率数据，从而使其所述电站控制器加大对所述电网输出达到所述电网平衡。并且不断监控各所述光伏生物质综合发电系统的储气量和光伏发电量，尽量使下达给各光伏生物质综合发电系统的目标功率数据大于其光伏发电量，从而使电网优先使用不易储存的光伏电能。当电网控制系统监测到某光伏生物质综合发电系统的储气装置接近于饱和时，也要优先加大其目标功率数据，从而使其进入燃气发电过程，消耗储罐内的燃气。

在其中一个实施例中，还包括电能储存装置；所述电能储存装置与所述电站控制器电连接；

所述电能储存装置的输入端分别与所述太阳能转换系统的电输出端和/或所述生物质气化发电子系统的电输出端电连接；

所述电能储存装置的输出端与所述逆变器的输入端电连接；

当所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统输出的总电功率大于或等于总目标功率数据时，所述电站控制器控制所述太阳能转换系统输出的电能和/或所述生物质气化发电子系统输出的电能存储至所述电能储存装置；

当所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统输出的总电功率小于所述总目标功率数据时，所述电站控制器控制所述电能储存装置输出电能至所述逆变器。

在其中一个实施例中，所述太阳能转换系统设置有换热器；所述换热器，适用于将太阳能转换为热能，并通过可流动的散热工质存储和传导所述热能；

所述生物质反应装置的反应腔内设置有储存所述散热工质的导热容器；

所述导热容器的散热工质入口与所述换热器管路连接，适用于与所述换热器中存储的所述热能进行热交换。

在其中一个实施例中，每相邻两个所述太阳能转换系统之间的中心距离为30m±20m。

在其中一个实施例中，所述生物质反应装置的反应腔的体积与所述太阳能转换系统热功率之比不小于0.3立方米/千瓦。

在其中一个实施例中，所述生物质气化发电子系统功率与所述太阳能发电子系统功率比不小于0.4:1。

在其中一个实施例中，每个所述太阳能转换系统均设置有追日仪、聚光器和受光器；

所述聚光器设置在所述追日仪上；

所述追日仪跟踪太阳角度位置使太阳光通过所述聚光器汇聚后聚焦于所述受光器；

所述受光器用于接收被所述聚光器聚光后的所述太阳光，并将所述太阳光的光能转换为电能和热能；

所述受光器包括：外壳、导热材料板、一个以上的光伏电池、一个以上的导热电路板和热管；

所述外壳由导热材料或绝热耐高温材料制成，优选为铸造用铝合金材料制成；

所述导热材料板优选为紫铜材料制成；

所述导热材料板与所述外壳构成密封体；

所述外壳与所述导热材料板相对的一侧设置有透明受光窗；

所述导热电路板固定在所述导热材料板的位于所述密封体内的一侧，适用于以热能的形式传导所述光伏电池工作时未能被转化为电能的光能；

所述光伏电池固定在所述导热电路板上，适用于将所述太阳光转换为电能；

所述热管设置在所述导热材料板上，且位于所述密封体外，所述热管通过所述导热材料板和所述导热电路板与所述光伏电池热连接，所述热管连接液冷散热器或气冷散热器。

在其中一个实施例中，所述光伏电池通过导线和/或导热电路板与所述密封体外的电路连接，且所述导线密封穿过所述密封体，并与所述密封体绝缘。在其中一个实施例中，所述透明受光窗为石英玻璃。

在其中一个实施例中，一个所述光伏电池或两个以上的相互电连接的所述光伏电池构成一个电池单元，所述电池单元的个数为四个，呈田字形排列；

所述导热电路板的个数为四个，所述导热电路板与所述电池单元一一对应。

在其中一个实施例中，所述热管为两条，与所述导热材料板构成H型结构，且所述热管与所述光伏电池位置对应。

在其中一个实施例中，所述受光器还包括二次聚光器，所述二次聚光器设置在所述透明受光窗和所述光伏电池之间，适用于将从所述透明受光窗射入的所述太阳光聚光到所述光伏电池上。

在其中一个实施例中，所述二次聚光器包括光输入端和光输出端，所述光输入端设置有多个光入射口，所述光输出端设置有多个的与所述光入射口一一对应的光输出口；所述光输出口与所述光伏电池光学连接。

在其中一个实施例中，所述受光器还包括均光器，所述均光器设置在所述透明受光窗和所述光伏电池之间，适用于将从所述透明受光窗入射的所述太阳光均匀地传导至所述光伏电池。

在其中一个实施例中，所述均光器为空心的方柱型或横截面为方形的漏斗型，所述均光器的内壁设置有反射面。

在其中一个实施例中，一个所述光伏电池或两个以上的相互电连接的所述光伏电池构成一个电池单元，各个所述电池单元串联形成串联电池组；所述受光器还包括一种电池输出平衡装置，用于平衡所述串联电池组中各个所述电池单元的工作状态，所述电池输出平衡装置包括电压转换装置和单向电流传导装置；

所述电压转换装置和所述单向电流传导装置均与所述串联电池组中的电池单元一一对应；且

每个所述电压转换装置的输入端均与所述串联电池组的输出端电连接；

每个所述电压转换装置的输出端的正极均通过相应的所述单向电流传导装置电连接相应的所述电池单元的正极，每个所述电压转换装置的输出端的负极直接电连接相应的电池单元的负极；或

每个所述电压转换装置的输出端的正极均直接电连接相应的所述电池单元的正极，每个所述电压转换装置的输出端的负极通过相应的所述单向电流传导装置电连接相应的电池单元的负极；或

每个所述电压转换装置的输出端的正极和负极均通过相应的所述单向电流传导装置分别电连接相应的电池单元的正极和负极。

在其中一个实施例中，通过第一焊料将所述热管焊接在所述导热材料板上；

通过第二焊料将所述导热电路板焊接在所述导热材料板上；

其中，所述第一焊料的熔点大于所述第二焊料的熔点。

在其中一个实施例中，所述电压转换装置为开关电压源。

所述电压转换装置的输出电压被预先设定为低于且近似于所述电池单元的最佳工作电压。

在其中一个实施例中，所述开关电压源包括开关式电压转换电路、放大器和电源控制器；

所述开关式电压转换电路的输入端作为所述电压转换装置的输入端，电连接所述串联电池组的输出端，适用于以所述串联电池组的输出电压作为源电压；

所述开关式电压转换电路的输出端的正负极作为所述电压转换装置的输出端的正负极，通过所述单向电流传导装置分别与所述电压转换装置对应的电池单元的正负极电连接；且

所述开关式电压转换电路的输出端的正负极通过所述放大器电连接所述电源控制器的输入端；

所述放大器适用于将所述开关式电压转换电路的输出电压反馈至所述电源控制器；

所述电源控制器的输出端电连接所述开关式电压转换电路的开关元件的控制端；

所述电源控制器，适用于根据所述开关式电压转换电路的输出电压的变化，调整向所述开关式电压转换电路的开关元件的控制端输出的脉冲信号的占空比和/或频率。

在其中一个实施例中，所述开关式电压转换电路包括场效应晶体管、互感器、第一二极管、第二二极管、电感和电容；其中

所述场效应晶体管为所述开关式电压转换电路的开关元件；

所述场效应晶体管的栅极作为所述开关式电压转换电路的开关元件的控制端，电连接所述电源控制器的输出端；

所述场效应晶体管的源极电连接所述串联电池组的输出端的负极；

所述互感器的初级线圈电连接在所述开关式电压转换电路的输入端的正极与所述场效应晶体管的漏极之间；

所述互感器的次级线圈电连接在所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极之间；

所述第二二极管的阳极电连接所述开关式电压转换电路的输出端的负极；所述第一二极管的阴极通过所述电感电连接所述开关式电压转换电路的输出端的正极；

所述第二二极管的阴极电连接所述第一二极管与所述电感的连接端；

所述电容电连接在所述开关式电压转换电路的输出端的正负极之间；

所述电感与所述电容的连接端为所述开关式电压转换电路的输出端的正极。

在其中一个实施例中，所述场效应晶体管为N沟道场效应晶体管。

在其中一个实施例中，所述放大器为差分式运算放大器。

在其中一个实施例中，所述单向电流传导装置为二极管。

在其中一个实施例中，所述光伏电池为聚光型光伏电池。

在其中一个实施例中，所述聚光型光伏电池为多节砷化镓光伏电池。

上述光伏生物质综合发电系统的有益效果：

本发明通过在贫瘠土地上间隔布置两个以上的太阳能转换系统，在相邻两个太阳能转换系统间形成的植物种植区内种植耐旱植物，并在太阳能转换系统附近设置生物质反应装置。太阳能转换系统与生物质反应装置热连接，用太阳能转换系统所产生的热量加热生物质反应装置，用植物养殖动物，用动物粪便作为生物质反应装置的原料，在太阳能转换系统发电不足以满足用电单元要求时用生物质反应产生可燃气体发电作为补充或者将可燃气体滤除二氧化碳后作为生物天然气代替矿物燃料供给人类日常生活或作为汽车等机器的燃料，从而建立了完整的本地太阳能循环。太阳光被太阳能转换系统直接发电的剩余部分被植物吸收，并通过养殖生产动物产品和粪便等生物质原料。生物质原料用于厌氧硝化反应产生可燃气体，进而在太阳能发电不能满足用电单元要求时作为补充发电，得以高效利用为电能的同时，还生产生物天然气。并且，生物质反应装置的副产品还是优质的肥料和洁净水，除了在本地施肥以外，还可以为周边贫瘠土地进行施肥，从而改善土质，做到沙退人进。这样的循环在保护环境的同时，还利用生物质发电提高了发电总量，从而大幅度降低了太阳能利用的成本，抵消了太阳能发电输出功率的波动性，提高了单位面积土地的价值产出。通过把原始农产品转换为易于输送的电力，解决了农产品销售难的问题，增加了本地劳动就业需求，同时生产电力、燃料和动物植物产品。增加收入的同时彻底解决了人类对矿物能源的依赖问题。并且由于生物质反应所产生的可燃气主要成分为甲烷，甲烷燃烧同等热值时的二氧化碳产生量约为煤炭的一半，并且没有粉尘污染，而太阳能发电则全无污染，而生物质反应装置同时可用于处理生活污水，产出物为洁净水和肥料，可见本发明可以全面解决温室效应、水污染、土壤沙化和雾霾等环境问题。

附图说明

图1为本发明的光伏生物质综合发电系统一具体实施例的结构示意图；

图2为本发明的光伏生物质综合发电系统一具体实施例中太阳能转换系统与生物质反应装置连接结构的示意图；

图3为本发明的光伏生物质综合发电系统一具体实施例中的生物质反应装置的结构示意图；

图4为本发明的光伏生物质综合发电系统一具体实施例中太阳能转换系统设置的受光器的结构示意图；

图5为本发明的光伏生物质综合发电系统一具体实施例中太阳能转换系统设置的受光器的液冷散热器的立体结构示意图；

图6为图5的主视图；

图7为图6沿A-A方向的剖面图；

图8为图4的左视图；

图9为图4的右视图；

图10为本发明的光伏生物质综合发电系统中太阳能转换系统设置的受光器中的电池输出平衡装置示意图；

图11为本发明的光伏生物质综合发电系统中太阳能转换系统设置的受光器中的电池输出平衡装置一具体实施例的电路图。

具体实施方式

为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

参见图1和图2，作为本发明的光伏生物质综合发电系统，其包括太阳能发电子系统、动物养殖场(图中未示出)和生物质反应装置200。其中，太阳能发电子系统包括逆变器300和两个以上的太阳能转换系统100。其中，每个太阳能转换系统100的电输出端均与逆变器300的输入端电连接，逆变器300的输出端电连接用电单元(图中未示出)，从而实现太阳能发电。

同时，两个以上的太阳能转换系统100间隔设置，且每相邻两个太阳能转换系统100之间的间隙形成植物种植区，以便于种植各种植物。其通过在相邻两个太阳能转换系统100之间的间隙形成植物种植区以种植植物，实现了土地的充分利用，提高了单位面积土地所接受的太阳光能量的使用率。

另外，作为本发明的光伏生物质综合发电系统的一具体实施例，参见图2和图3，还包括储气装置(图中未示出)和发电装置400。具体的：其通过设置生物质反应装置200的气体输出管路240气路连接储气装置(图中未示出)的进气口，生物质反应装置200内发生厌氧菌硝化反应产生含有甲烷和二氧化碳的可燃气体，储气装置的出气口气路连接发电装置400的燃料入口，发电装置400的电输出端电连接用电单元(图中未示出)，从而构成生物质气化发电子系统，以便于在太阳能转换系统100发电功率不足以满足用电单元要求的发电目标功率时，通过生物质气化发电子系统实现生物质发电作为补充。其避免了太阳能发电受阳光强弱变化影响而造成的输出电功率波动较大的现象。

并且，每个太阳能转换系统100均热连接生物质反应装置200，适用于对生物质反应装置200中的生物质进行加热，从而保证生物质反应装置200中的微生物处于30℃～60℃的理想温度范围，让微生物保持足够的活性，进而保证了生物质反应装置200能够产生足够量的气体以驱动发电装置400运转进行发电。

需要说明的是，作为太阳能转换系统100与生物质反应装置200热连接的一种可实施方式，太阳能转换系统100设置有换热器(图中未示出)。该换热器适用于将太阳能转换为热能，并通过可流动的散热工质存储和传导该热能。

相应的，参见图3，生物质反应装置200的反应腔220内设置有储存散热工质的导热容器230。其中，导热容器230的散热工质入口231与换热器泵和管路连接，适用于通过流体循环流动实现与换热器中存储的热能进行热交换，从而使得生物质反应装置200的反应腔220内的温度时刻保持在生物质发酵的最佳温度范围内。其只需要换热器和导热容器230通过泵和管路连接即可实现，结构简单，成本低廉，易于实现。

此处需要说明的是，当太阳能转换系统100与生物质反应装置200进行热交换时，为了避免热交换后生物质反应装置200的内部温度过高的现象，作为本发明的光伏生物质综合发电系统的一种可实施方式，参见图2，通过在生物质反应装置200内的导热容器230与太阳能转换系统100之间设置冷却装置500，使得导热容器230内多余的散热工质通过管路流经冷却装置500进行冷却后，再经过太阳能转换系统100的换热器进行加热，从而在太阳能转换系统100与生物质反应装置200之间形成一个完整的热循环系统。保证了太阳能转换系统100与生物质反应装置200之间的热交换的顺利进行，从而提高了光伏生物质综合发电系统的稳定性和可靠性。其中，冷却装置500可采用水塔来实现。

同时，生物质反应装置200设置有用于输送动物养殖场的废弃物至反应腔220中的进料口250，使得动物养殖场的废弃物可通过生物质反应装置200的进料口250输送至生物质反应装置200的反应腔220中，作为生物质反应装置200的产气原料(即生物质)。既避免了生物质反应装置200中的产气原料不充分的现象，还实现了动物养殖场的废弃物的循环利用，清洁了环境，同时还节省了运输成本。

进一步的，参见图2和图3，生物质反应装置200还具有输出反应腔220中的渣料的出渣管路210。相应的，本发明的光伏生物质综合发电系统还包括渣料储存装置(图中未示出)。该渣料储存装置具有输入渣料的进渣口，这就使得生物质反应装置200的反应腔220中的渣料可通过生物质反应装置200的出渣管路210输出到渣料储存装置的进渣口，从而由渣料储存装置储存生物质反应装置200产气后的副产品(如渣料)，以便于将生物质反应装置200的副产品施加到太阳能转换系统100间隙的植物种植区内，作为植物生长的肥料。也可以将生物质反应装置200的副产品施加到周边贫瘠的土地中，以改善土质，种植植物进行绿化，进而改善环境，同时还可以利用这些植物作为饲料扩大养殖，从而增加养殖所产生的废弃物也就是增加生物质原料的产量，可以进一步提高可燃气体产出量，提高了光伏生物质综合发电系统的利用效率。

进一步的，本发明的光伏生物质综合发电系统还包括气体分离装置(图中未示出)。其中，气体分离装置气路连接生物质反应装置200的气体输出管路，适用于分离生物质反应装置200产生的可燃气体中的二氧化碳。通过气体分离装置将生物质反应装置200产生的气体中的二氧化碳分离出来，避免了气体中的二氧化碳直接排放到空气中污染大气环境的同时，还可以将分离出的二氧化碳定向排放到植物中，以促进植物的光合作用，有助于植物的生长，去除二氧化碳后的气体中甲烷纯度提高到约90％，可达到天然气标准，从而本发明的光伏生物质综合发电系统可以产出可再生的天然气。而天然气是一种广泛使用的能源形式，相对安全，热效率高，燃烧后只产生二氧化碳和水，清洁无污染，可以用于日常生活和驱动汽车等机器，可见广泛设置本发明的光伏生物质综合发电系统，有望彻底解决人们对矿物能源的依赖。

还需要指出的是，发电装置400为内燃机和/或燃气轮机和/或燃气轮加朗肯循环机组的联合循环机组和/或燃气轮加有机加朗肯循环的联合循环机组和/或燃料电池发电装置。

另外，需要说明的是，每相邻两个太阳能转换系统100之间种植的植物优选为耐旱植物。这是因为，太阳能转换系统100是通过将太阳能转换为电能来实现发电的。因此，一般情况下，太阳能转换系统100通常会建立在太阳辐射较强的区域范围内，这类地区普遍气候干燥，少有雨水。通过选择种植耐旱植物，保证了植物的良好生长，从而更有利于用植物养动物，用动物的废弃物作为生物质反应装置200的产气原料(即生物质)的良好循环。一般的，耐旱植物可选择为大叶速生槐或紫花苜蓿草等牧草，用牧草饲养牛羊等动物，用动物的粪便和杂草等废弃物作为生物质反应装置200的生物质原料，用于生产可燃气体；耐旱植物也可以选择为向日葵，向日葵籽可用于生产生物柴油，向日葵秸秆可用于发酵作为动物的饲料，而动物的废弃物(如粪便)则可用于作为生物质反应装置200的生物质原料用于微生物厌氧硝化反应产生可燃气体；也可选择麻类植物(如：剑麻、黄麻、红麻等)麻类纤维用于造纸，造纸废水处理后作为生物质原料用于微生物厌氧硝化反应产生可燃气体；植物根据本发明的光伏生物质综合发电系统所在地情况也可选择土豆、木薯、红薯、牧草(如：大叶速生槐、苏丹草、狼尾草、黑麦草、紫花苜蓿草、皇竹草等)、大豆和银合欢等，有些植物可以产出人类可食用的食物，人类粪便和植物残渣可作为生物质原料用于微生物厌氧硝化反应产生可燃气体。

另外，每相邻两个太阳能转换系统100之间的中心距离可设置为30m(米)±20m，优选为25m。

由于发电装置400的输出是通过气体供给阀门的开度来实现的。当气体阀门开度加大时，气体供给量增加，发电装置400的发电功率增大；气体供给阀门的开度减小时，气体供给量减少，发电装置400的发电功率减小。因此，作为本发明的光伏生物质综合发电系统的一具体实施例，其可通过设置一电站控制器(图中未示出)，该电站控制器可根据电网的并网电压要求控制发电装置400的气体供给阀门的开度，进而控制发电装置400的输出电压。如，当发电装置400的输出电压小于预设值时，增大气体供给阀门的开度以增大发电装置400的发电功率，从而提升输出电压；当发电装置400的输出电压大于预设值时，减小气体供给阀门的开度以减小发电装置400的发电功率，从而降低输出电压。

其中，电站控制器也可根据电网控制系统指令来控制发电装置400的发电功率。具体的，所述电站控制器的输入端分别与逆变器300和发电装置400电连接，所述电站控制器的输出端连接发电装置400的气体供给阀门调节装置。气体供给阀门调节装置连接发电装置400的气体供给阀门。

当太阳能发电子系统与生物质气化发电子系统的总发电量小于电网要求的目标功率(即总目标功率数据)时，电站控制器控制气体供给阀门调节装置增大气体供给阀门的开度，从而增大进入发电装置400的燃料入口的可燃气体流量，驱动发电装置400增大发电量，以满足电网发电要求。

当太阳能发电子系统与生物质气化发电子系统的总发电量大于电网发电要求(即总目标功率数据)时，电站控制器控制所述气体供给阀门调节装置减小气体供给阀门的开度，从而减小进入发电装置400的气体流量，使得发电装置400减小发电量，以减少能源不必要的浪费。

其中，用电单元为电网，电网设置有电网控制系统(图中未示出)。电网控制系统与电站控制器通过数据交换网络进行数据交互。

具体的，电站控制器包括检测单元、存储单元和发送单元。检测单元，被配置为实时监测太阳能发电子系统和生物质气化发电子系统的工作状态，获取太阳能发电子系统和生物质气化发电子系统的工作情况数据；存储单元，被配置为存储工作情况数据；发送单元，被配置为实时发送工作情况数据至电网控制系统。

电网控制系统接收到工作情况数据后，根据工作情况数据调整目标功率数据，并将调整后的目标功率数据下发至电站控制器。

相应的，电站控制器还包括接收单元和控制单元。接收单元，被配置为接收电网控制系统下发的目标功率数据；存储单元，还被配置为存储目标功率数据。控制单元，被配置为根据目标功率数据实时控制太阳能发电子系统和生物质气化发电子系统的发电功率。

需要说明的是，工作情况数据包括生物质气化发电子系统的可燃气体储量数据、生物质气化发电子系统发电功率数据和/或太阳能发电子系统的发电功率数据。目标功率数据包括光伏生物质综合发电系统的总目标功率数据和/或生物质气化发电子系统目标功率数据。

即，电网控制系统根据太阳能发电子系统与生物质气化发电子系统的工作情况综合计算权衡后，将需要的目标功率数据发送给电站控制器，电站控制器接收到目标功率数据后，按照该目标功率数据控制太阳能发电子系统与生物质气化发电子系统的工作。

在其中一个实施例中，电网控制系统的具体计算过程可为：当电网用电增加、电压下降时，提升储气充足的所述光伏生物质综合发电系统的目标功率数据，从而使电站控制器加大对电网输出达到电网平衡。并且不断监控各光伏生物质综合发电系统的储气量和光伏发电量，尽量使下达给各光伏生物质综合发电系统的目标功率数据大于其光伏发电量，从而使电网优先使用不易储存的光伏电能。当电网控制系统监测到某光伏生物质综合发电系统的储气装置接近于饱和时，也要优先加大其目标功率数据，从而使其进入燃气发电过程，消耗储罐内的燃气。

优选的，作为本发明的光伏生物质综合发电系统的一具体实施例，其还包括电能储存装置(图中未示出)。电能储存装置可由蓄电池和/或超级电容构成。

其中，电能储存装置与电站控制器电连接。并且，电能储存装置的输入端分别与太阳能发电子系统的电输出端和/或生物质气化发电子系统的电输出端电连接，电能储存装置的输出端与逆变器300的输入端电连接。

当太阳能发电子系统和生物质气化发电子系统输出的总电功率大于或等于预设电功率时，电站控制器控制太阳能发电子系统输出的电能和/或生物质气化发电子系统输出的电能存储至电能储存装置，避免了多余电量的浪费。

当太阳能发电子系统和生物质气化发电子系统输出的总电功率小于预设电功率时，电站控制器控制电能储存装置输出电能至逆变器300，以保证输入至逆变器300的电能时刻满足预设电量的要求。并且，还使得当太阳能发电子系统由于受光偏弱等客观因素突然下降时，控制电能储存装置及时输出电能至逆变器300以弥补太阳能发电子系统输出不足、而生物质气化发电子系统还来不及响应的时间内的电功率输出的波动。提高了光伏生物质综合发电系统的可靠性和稳定性。

另外，本发明的光伏生物质综合发电系统中的太阳能转换系统100优选为反射聚光光伏装置。而反射聚光光伏装置通常设置有受光器，通过受光器实现接收被聚光后的太阳光并将太阳光的光能转换为电能。受光器一般包括外壳、光伏电池、导热电路板、导电片和热管等结构。而现有的受光器，光伏电池、导热电路板、导电片和冷却管路等结构均位于一个密封空间中，因为密封空间外壁要通过冷却管路，其密封结构比较复杂，成本较高。并且，若冷却管路损坏，则冷却管路中的冷却液可能会进入该密封空间中，进而可能对光伏电池造成腐蚀、短路等影响，从而影响太阳能转换系统的稳定性和可靠性。

因此，作为本发明的光伏生物质综合发电系统中的太阳能转换系统100的一种可实施方式，多个太阳能转换系统100均设置有追日仪、聚光器和受光器；聚光器和受光器设置在追日仪上。追日仪跟踪太阳角度位置使太阳光通过聚光器汇聚后聚焦于受光器。受光器用于接收被聚光器聚光后的太阳光并将太阳光的光能转换为电能和热能，聚光器为抛物面反射式聚光器，受光器设置在反射光线汇聚的焦点处，受光器入射窗口正对焦点处汇聚的太阳光线。

具体的，参见图4和图5，作为本发明的光伏生物质综合发电系统中的太阳能转换系统100设置的受光器的一具体实施例，其包括外壳110、导热材料板120、一个以上的导热电路板130、一个以上的光伏电池140和热管150。导热材料板120与外壳110构成密封体。外壳110与导热材料板120相对的一侧设置有透明受光窗110。导热电路板130固定在导热材料板120的位于所述密封体内的一侧，适用于以热能的形式传导光伏电池140工作时未能被转化为电能的太阳能的光能。光伏电池140固定在导热电路板130上，适用于将太阳光转换为电能。热管150设置在导热材料板120上，且位于密封体外。热管150通过导热材料板120与光伏电池140热连接，且热管150连接液冷散热器170或气冷散热器。

其中，作为液冷散热器170的一种可实施方式，参见图5至图7，液冷散热器170包括液冷散热器主体171和围设在液冷散热器主体171上的散热管路172。液冷散热器主体171上设置有第一凹槽1710，适用于放置需要进行散热的装置。可以理解的，本发明受光器的热管150可以设置在第一凹槽1710，从而实现热管150与液冷散热器170的热连接，进行散热。需要说明的是，一个液冷散热器170上的第一凹槽1710的个数可以为两个。例如，两个第一凹槽可以平行开设在液冷散热器主体171相对的一个未围设散热管路172的侧面上，且每个第一凹槽1710中可以放置一个以上的本发明受光器的热管150。

同理，气冷散热器也可以为与液冷散热器170相似的结构。一个实施例中，气冷散热器可以包括气冷散热器主体和设置在气冷散热器主体上的散热翅片。气冷散热器主体上设置有第二凹槽，适用于放置需要进行散热的装置。因此，本发明受光器的热管150还可以设置在第二凹槽中，从而实现热管150与气冷散热器的热连接，进行散热。需要说明的是，一个气冷散热器上的第二凹槽的个数可以为两个。例如两个第二凹槽可以平行开设在气冷散热器主体的一个个未设置散热翅片的侧面上，且每个第二凹槽中可以放置一个以上的本发明受光器的热管150。

上述受光器，外壳110和导热材料板120构成密封体，导热电路板130和光伏电池140均设置在密封体内，而热管150和液冷散热器170设置在密封体外，因此在热管150或者液冷散热器170泄露或损坏时，不会影响到光伏电池140，增强了产品的可靠性，而且上述受光器结构简单，成本较低。

其中，透明受光窗110为高透光材料。高透光材料具体可以为石英玻璃。在石英玻璃的表面还可以镀有增加阳光透射率的增透膜。

参见图8，本实施例中，光伏电池140为多节砷化镓光伏电池。光伏电池140的个数为四个，呈田字形排列在导热电路板130上。导热电路板130的个数也为四个，与光伏电池140一一对应。这样，当其中一个光伏电池140发生故障时，不需要将其他的光伏电池140进行更换，只需要将发生故障的光伏电池140取下更换即可，并不影响其他光伏电池140继续工作。

参见图9，本实施例中，热管150为两条，与导热材料板120构成H型结构，且热管150与光伏电池140的位置对应，从而实现热管150与光伏电池140的热连接。这样，光伏电池140在工作时，太阳光的光能未转化为电能的部分以热能的形式，能够更高效的通过导热电路板130和导热材料板130传递到热管150。然后通过与热管150连接的液冷散热器170或气冷散热器进行散热。

参见图4和图8，优选的，本发明的受光器还包括二次聚光器160。二次聚光器160设置在受光口111和光伏电池140之间，适用于将从受光口111射入的太阳光聚光到光伏电池140上。二次聚光器160具体可包括光输入端和光输出端。所述光输入端设置有多个光入射口，多个光入射口呈矩阵状排列，用于接收从所述透明受光窗110入射进来的太阳光。光输出端设置有多个与光入射口一一对应的光输出口。光输出口与光伏电池140光学连接，用于将进入二次聚光器160的所述太阳光传递到光伏电池140。

进一步地，本发明的受光器还可以包括均光器180。均光器180设置在透明受光窗110和光伏电池140之间，适用于将从透明受光窗110入射的太阳光均匀地传导至二次聚光器160。

具体的，本实施例中，均光器180为空心的方柱型或横截面为方形的漏斗型。即均光器的主体结构为柱型或漏斗型，且其横截面为方形。均光器180的内壁设置有反射面。从透明受光窗110入射的太阳光，投射到反射面上，然后经反射面反射后，太阳光投射到光伏电池140上。

例如，对于空心方柱型的均光器180，其受光轴线方向的方柱高度可以等于二次聚光器160光输入端宽度的1.6倍，正负误差小于20％；对于空心漏斗型的均光器180，则可以根据空心方柱型的均光器180的数据做出调整，以补偿漏斗侧壁倾斜角对反射光线的影响。设置均光器180能够使得聚光反射镜一侧边缘范围反射的太阳光线通过透明受光窗111任意一点后能直接照射到对侧的光伏电池140或者光线经过均光器180的反射面反射后照射到对侧的光伏电池140上。这样便不需要考虑反射聚光的焦点是正对透明受光窗111中心、还是偏向透明受光窗111一侧边缘。从而实现了所述抛物面反射镜不同区域反射的光线分配给不同的光伏电池140，而这种分配是均衡的，所以能起到使各光伏电池140均匀受光的效果。

另外，本发明所介绍的受光器中，一节光伏电池140或由一节以上光伏电池140相互电连接构成电池单元。一个以上所述电池单元则串联形成串联电池组。相应的，受光器还包括电池输出平衡装置，用于平衡串联电池组中各所述电池单元的工作状态。

本实施例中，参见图10，电池输出平衡装置包括电压转换装置和单向电流传导装置。电压转换装置、单向电流传导装置和串联电池组中的所述电池单元三者一一对应。并且，每个电压转换装置的输入端In均与串联电池组的输出端电连接，从而使得串联电池组的输出电压作为电压转换装置的源电压，用以向电压转换装置提供电源。

同时，每个电压转换装置的输出端的正极均通过相应的单向电流传导装置电连接相应的(即与电压转换装置对应的)电池单元的正极，每个电压转换装置的输出端的负极直接电连接相应的电池单元的负极；或者是，每个电压转换装置的输出端的正极均直接电连接相应的电池单元的正极，每个电压转换装置的输出端的负极通过相应的单向电流传导装置电连接相应的电池单元的负极；或者是，每个电压转换装置的输出端的正极和负极均通过相应的单向电流传导装置分别电连接相应的电池单元的正极和负极。

此处需要指出的是，单向电流传导装置可为二极管。通过选用二极管作为单向电流传导装置，不仅节省了开发成本，还简化了电路结构。

参见图10，作为一具体实施例，每个电压转换装置的输出端Out的正极均通过单向电流传导装置与对应的所述电池单元的正极电连接。每个电压转换装置的输出端Out的负极则直接与对应的所述电池单元的负极电连接。优选的，电压转换装置的输出电压被预先设定为低于且近似于光伏电池的最佳工作电压。

进一步的，电池输出平衡装置中的电压转换装置可为开关电压源。具体的，开关电压源包括开关式电压转换电路、放大器和电源控制器。

开关式电压转换电路的输入端作为电压转换装置的输入端In，电连接串联电池组的输出端，适用于以串联电池组的输出电压作为源电压。

开关式电压转换电路的输出端的正负极作为电压转换装置的输出端Out的正负极，通过单向电流传导装置分别与电压转换装置对应的所述电池单元的正负极电连接。

并且，开关式电压转换电路的输出端的正负极通过放大器电连接电源控制器的输入端。从而使得放大器将开关式电压转换电路的输出电压反馈至电源控制器。

具体的，参见图11，作为一种可实施方式，放大器的同相输入端电连接开关式电压转换电路的输出端的正极，反相输入端电连接开关式电压转换电路的输出端负极，输出端直接电连接电源控制器的输入端。

其中，需要说明的是，放大器的供电端可直接电连接串联电池组的输出端，以实现通过串联电池组的输出电压作为放大器的供电电压的目的。其不需要另外设置单独的供电电源，节省了成本。并且，放大器可优选为差分式运算放大器。

电源控制器的输出端电连接开关式电压转换电路的开关元件控制端，使得电源控制器能够根据开关式电压转换电路的输出电压的变化，调整向开关式电压转换电路输出的脉冲信号的占空比和/或频率。

具体的，电压转换装置中的开关式电压转换电路包括场效应晶体管、互感器、第一二极管、第二二极管、电感和电容。

需要指出的是，场效应晶体管作为开关式电压转换电路的开关元件，可优选为N沟道场效应晶体管。并且，场效应晶体管的栅极作为开关式电压转换电路的开关元件的控制端，电连接电源控制器的输出端。场效应晶体管的源极电连接串联电池组的输出端的负极。

互感器的初级线圈电连接在开关式电压转换电路的输入端的正极与场效应晶体管的漏极之间，又由于开关式电压转换电路的输入端与串联电池组的输出端电连接，由此可实现以串联电池组的输出电压作为开关式电压转换电路的源电压的目的。互感器的次级线圈电连接在第一二极管的阳极与第二二极管的阳极之间。第二二极管的阳极同时电连接开关式电压转换电路的输出端的负极。

第一二极管的阴极通过电感电连接开关式电压转换电路的输出端的正极。

第二二极管的阴极电连接第一二极管与电感的连接端。

电容电连接在开关式电压转换电路的输出端的正负极之间。

其中，电感与电容的连接端作为开关式电压转换电路的输出端的正极，电容与第二二极管的阳极的连接端作为开关式电压转换电路的输出端的负极。

以下以两节光伏电池串联连接作为串联电池组为例，对电池输出平衡装置进行更为详细的说明。

参见图11，作为电池输出平衡装置的一具体实施例，其串联电池组包括第一光伏电池U1和第二光伏电池U2，第一光伏电池U1与第二光伏电池U2串联连接。

相应的，由于电压转换装置和单向电流传导装置与串联电池组中的光伏电池一一对应，因此电压转换装置与单向电流传导装置同样分别包括两个。其中，与第一光伏电池U1对应的分别为第一电压转换装置和第一单向电流传导装置，与第二光伏电池U2对应的分别为第二电压转换装置和第二单向电流传导装置。

在本实施例中，第一单向电流传导装置和第二单向电流传导装置分别为二极管D1和二极管D4。

同时，参见图11，与第一光伏电池U1对应的第一电压转换装置包括第一开关式电压转换电路、第一放大器O1和电源控制器。其中，第一开关式电压转换电路则包括第一N沟道场效应晶体管Q1、第一互感器T1、第一二极管D2、第二二极管D3、第一电感L1和第一电容C1。

具体的，第一N沟道场效应晶体管Q1作为第一开关式电压转换电路的开关元件，其栅极G为第一开关式电压转换电路的开关元件的控制端，且其栅极G直接电连接电源控制器的输出端。第一N沟道场效应晶体管Q1的源极S电连接第一光伏电池U1与第二光伏电池U2串联构成的串联电池组的输出端的负极。

第一互感器T1的初级线圈电连接在第一开关式电压转换电路的输入端In的正极与第一N沟道场效应晶体管Q1的漏极D之间。

由此，第一开关式电压转换电路的输入端In的正极为第一互感器T1的初级线圈与串联电池组的输出端的正极的连接端，从而实现以串联电池组的输出电压作为第一开关式电压转换电路的源电压。

第一互感器T1的次级线圈电连接在第一二极管D2的阳极与第二二极管D3的阳极之间。第二二极管D3的阳极电连接第一开关式电压转换电路的输出端Out的负极。

第一二极管D2的阴极通过第一电感L1电连接第一开关式电压转换电路的输出端Out的正极。第二二极管D3的阴极电连接第一二极管D2与第一电感L1的连接端。

并且，第一电容C1电连接在第一开关式电压转换电路的输出端Out的正负极之间。

其中，第二二极管D3的阳极与第一电容C1的连接端作为第一开关式电压转换电路的输出端Out的负极(即第一电压转换装置的输出端Out的负极)，直接电连接第一光伏电池U1的负极，同时还与第一放大器O1的反相输入端电连接。

第一电感L1与第一电容C1的连接端则作为第一开关式电压转换电路的输出端Out的正极，电连接第一放大器O1的同相输入端。

第一放大器O1的输出端则与电源控制器的输入端电连接。

当第一光伏电池U1的输出电压发生变化(如：第一光伏电池U1的输出电压减小)时，此时第一光伏电池U1两端的电压小于第一电容C1两端的电压(即第一光伏电池U1的输出电压小于第一开关式电压转换电路的输出端Out的电压)，这就使得二极管D1导通。二极管D1导通后，导致第一开关式电压转换电路的输出端Out的电压下降。

又由于第一开关式电压转换电路的输出端Out的正极电连接第一放大器O1的正相输入端，第一开关式电压转换电路的输出端Out的负极电连接第一放大器O1的反相输入端，因此，通过第一放大器O1的输出端输出至电源控制器的电压相应的发生变化。由此，电源控制器根据第一放大器O1的输出端输出的数据的变化进而监测到第一光伏电池U1的输出电压的变化。

当电源控制器通过第一放大器O1输出端输出的数据监测到第一光伏电池U1的输出电压发生变化后，根据第一放大器O1输出端输出的电压的变化调整输出至第一N沟道场效应管Q1的栅极的脉冲信号的占空比和/或频率，控制第一N沟道场效应管导通占空比和/或频率变化，从而使得串联电池组的输出电能通过第一互感器T1、第一二极管D2、第二二极管D3、第一电感L1和二极管D1及时地补充至第一光伏电池U1，使得第一光伏电池U1的输出电压保持在接近于最佳工作电压点的状态。

当第一光伏电池U1的输出电压未发生变化，即时刻保持在最佳工作电压点状态时，此时第一电容C1两端的电压则时刻保持在固定电压值，该固定电压值小于且接近于第一光伏电池U1的最佳工作电压，即第一开关式电压转换电路的输出端Out的电压时刻保持在固定电压值，由此输入至第一放大器O1的正相输入电压和反相输入电压围绕该固定电压微观波动，进而由第一放大器O1的输出端输出至电源控制器的电压同样会略有波动。由此，电源控制器通过调整向第一N沟道场效应晶体管输出的脉冲信号的占空比和/或频率，从而使得第一电容C1两端的电压时刻保持在该固定电压值即可。

更为具体的，如第一光伏电池U1为砷化镓光伏电池时，由于砷化镓光伏电池的理想工作电压为2.75V，当串联电池组的任意一节砷化镓光伏电池的受光偏弱时，该节砷化镓光伏电池的自有受光可产生电流9A，而串联电池组中其他砷化镓光伏电池受光可产生电流11A。为了满足串联电池组电流相等的特性，受光偏弱的该节砷化镓光伏电池的电压会大幅度下降。当受光偏弱的该节砷化镓光伏电池的电压下降时，第一放大器O1的正相输入电压与反相输入电压的电压差相应发生变化，进而第一放大器O1的输出端输出的电压也会发生相应的变化。从而由电源控制器根据第一放大器O1输出的电压的变化调整向第一N沟道场效应晶体管的栅极输入的脉冲信号的占空比，使得串联电池组的输出电能能够通过第一互感器T1、第一二极管D2、第二二极管D3、第一电感L1和二极管D1及时补充到该受光偏弱的砷化镓光伏电池中，使得该节砷化镓光伏电池的电压维持在2.7V附近，进而使得该节砷化镓光伏电池的发电效率达到其理想发电效率的98％，基本等于最佳效率，充分发挥了该节砷化镓光伏电池的光电转换能力。

相应的，参见图11，与第二光伏电池U2对应的第二电压转换装置包括第二开关式电压转换电路、第二放大器O2和电源控制器。其中，第二开关式电压转换电路则包括第二N沟道场效应晶体管Q2、第二互感器T2、第一二极管D5、第二二极管D6、第二电感L2和第二电容C2。

具体的，第二N沟道场效应晶体管Q2、第二互感器T2、第一二极管D5、第二二极管D6、第二电感L2和第二电容C2之间的连接关系，以及上述各器件与二极管D4之间的连接关系与第一开关式电压转换电路中的各器件的连接关系相同，因此，此处不再赘述。

在一实施例中，有光伏电池A、光伏电池B、光伏电池C、光伏电池D串联形成串联光伏电池组，4个光伏电池均为三节砷化镓光伏电池，遵从其IV特性曲线特征。设某时刻4个光伏电池均处于最佳工作状态，输出电流为10A，输出电压为2.75V。则有串联光伏电池组的总输出电压为11V，总输出电流10A，总输出功率＝11*10＝110W。当光伏电池A受光路径被部分遮挡时，其对应的输出电流下降到7A(安培)，因为串联回路电流相等，此时根据IV曲线，该光伏电池A难以达到其他光伏电池B、光伏电池C、光伏电池D的输出电流，其输出电压下降到接近于0V。而其他光伏电池B、光伏电池C、光伏电池D因难以达到最佳工作电流10A(安培)，从而输出电压均上升到3.1V的电池最大输出电压，则有总输出电压约等于3.1*3＝9.3V，总输出电流等于7A(安培)，总输出功率＝7*9.3＝65.1，这比理想输出功率下降了约40％。如果这时平衡电路介入，向该光伏电池A输出电流3A(安培)，使其输出电压达到2.7V，这需要从串联光伏电池组(即串联连接的光伏电池A、光伏电池B、光伏电池C和光伏电池D)的总输出功率获取能量，且消耗约10％的总输出功率，则由总输出功率需要减去的功率(即补偿功率)为3*2.7/0.9＝9W。串联光伏电池组(即串联连接的光伏电池A、光伏电池B、光伏电池C和光伏电池D)的总输出电压为2.75*3+2.7＝10.95V，未扣减补偿的总输出电流等于10A，则有未扣减补偿的总输出功率为10.95*10＝109.5W，扣减补偿功率9W，仍有100.5W的总输出功率，比理想状态时的总输出功率下降了约8.7％。而这种下降，基本是光线遮挡所造成的了，比没有平衡电路的情况多发电35.4W。可见电池输出平衡装置在光线不均匀情况下仍能保持光伏电池的最佳光电转换效率。

如上所述，电池输出平衡装置通过电压转换装置的输入端与串联电池组的输出端电连接，使电池输出平衡装置以串联电池组的输出作为工作电源，电压转换装置输出小于且接近于串联电池组中的电池单元的最佳工作电压的固定电压，单向电流传导装置实时比较串联电池组中的电池单元的输出电压与相应的电压转换装置的输出电压。当串联电池组中的电池单元的输出电压小于相应的电压转换装置的输出电压时，单向电流传导装置导通，电压转换装置向该电池单元输出电流，使其电压保持在接近于最佳工作电压的电压状态上。使得串联电池组中的每一节电池单元的效率都不会出现大幅度下降的现象。从而有效地解决了现有的串联光伏电池组中电池受光不均匀时，光伏电池工作电压会严重偏离最佳工作电压，从而严重降低光伏电池的光电转换效率的问题。

值得说明的是，上述任一种电池输出平衡装置也可以应用于其他需要保持光伏电池组各光伏电池电流平衡的应用中。

进一步地，光伏电池140通过导线与密封体外的电池输出平衡装置连接，且该导线密封穿过密封体，并与密封体绝缘。例如，电线穿出密封体后，可以通过硅橡胶等绝缘物质将电线与密封体之间的缝隙进行密封，以保证密封体的整体密封性。

优选的，参见图4，通过第一焊料将热管150焊接在导热材料板120上。通过第二焊料将导热电路板130焊接在导热材料板120上。其中，第一焊料的熔点大于第二焊料的熔点。这样，导热电路板130发生故障需要更换时，不会影响到热管150与导热材料板120之间的连接。优选的，第一焊料和第二焊料均可为合金材料。

具体的，可以先通过熔点大于180℃的焊料将热管150焊接在导热材料板120上，选用熔点大于180℃的焊料将光伏电池140与导热电路板130焊接。可以通过熔点为140℃的合金将导热电路板130焊接在导热材料板120上。这时只需要用恒温台加热至约160℃便可焊接或更换光伏电池140与导热电路板130相连接做构成的组件。这时温度小于180℃，所以这个焊接过程中，热管150和导热材料板120之间的焊接不会被破坏，光伏电池140和导热电路板130之间的焊接也不会被破坏。这样做不仅方便了单独更换焊接在导热电路板130上的光伏电池140，同时焊料的导热系数约为60W/m°K，而导热胶所能达到的最大导热系数约为3W/m°K，可见这样做大幅度改善了传热条件。

为更加清楚的体现本发明的光伏生物质综合发电系统所达到的有益效果，以下以一实施例对本发明的光伏生物质综合发电系统做更进一步的详细说明。

在该实施例中，在40°纬度沙质土地间隔东西向和南北向各25m设置每座追日仪受光面约为6m*7m的标称最大功率为6.4kw的反射式聚光光伏系统作为太阳能转换系统100，每平方公里可设置1600座，总功率约10MW。其中，每9座反射式聚光光伏系统的散热回路连接到一座100m³(立方米)的厌氧菌硝化反应装置(即前面所述的生物质反应装置200)。

生物质气化发电子系统的发电装置400采用高效燃气轮150kw发动机组60座，该机组每kwh消耗可燃气0.45立方米。太阳能转换系统100间隙土地种植大叶速生槐。太阳能光伏按中等光照条件则有年发电有效时数>1600小时，年发电总量约16384000kwh，亩产牧草10～20吨。每平方公里为1500亩，则有总产牧草1.5～3万吨。按每头牛每日吃草20kg，每头牛半年出栏计算，可年产4000～8000头牛。用牛的粪便和杂草等有机废物作为生物质原料投入厌氧菌硝化反应装置可基本满足其原料需求。厌氧菌硝化反应装置的残渣是优质肥料，可就近撒在土地中，为牧草施肥，促进牧草生长，多出部分可撒在附近未开垦的荒地，扩大牧草生产范围，提高牧草产量。每座100立方米的厌氧菌硝化反应装置日产气约80～120立方米，则有年总产气量520～780万立方米，约可发电11500000～17300000kwh。对比反射式光伏系统发电量可见，太阳能发电与生物质气化发电总量接近。因为可燃气可通过储气罐储存，当需要用其发电时再由储气罐中导出使用即可。并且储气罐成本较低，使用寿命较长，所以用生物质气化发电子系统发电来弥补太阳能光伏发电的波动性是完全可行的。并且还可以在夜晚没有阳光的情况用生物质气化发电子系统发电来保持电功率输出的平稳性。

上述光伏生物质综合发电系统完全可以替代燃烧矿物燃料的火力发电场，对比一般火力发电场，燃气轮机组约52％～58％的发电效率比燃煤火力发电场常用的蒸汽轮机组约40％的发电效率更高，并且基本不产生粉尘，更环保。因其碳元素来源是牧草，而牧草碳元素来源是空气中的二氧化碳，并且只有部分牧草的碳元素被燃烧利用，所以其燃烧产生的二氧化碳量小于被牧草吸收的二氧化碳量，从而实现无二氧化碳产出的发电，彻底解决地球温室效应问题。农民也因为把数万吨难以运出的植物产品高效转化为电力通过电网进行销售从而解决了农产品销售难的问题，同时产出的还有相对价值更高的动物产品，获得了更高的收益。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种光伏生物质综合发电系统，其特征在于，包括太阳能发电子系统、动物养殖场和生物质反应装置；

所述太阳能发电子系统包括逆变器和两个以上的太阳能转换系统；

所述太阳能转换系统的电输出端与所述逆变器的输入端电连接，所述逆变器的输出端电连接用电单元；

其中，两个以上的所述太阳能转换系统间隔设置，且每相邻两个所述太阳能转换系统之间的间隙形成植物种植区；

每个所述太阳能转换系统均热连接所述生物质反应装置，适用于对所述生物质反应装置的反应腔中的生物质进行加热；且

所述生物质反应装置设置有用于输送所述动物养殖场的废弃物至所述反应腔中的进料口；

所述生物质反应装置还具有输出所述反应腔中的渣料的出渣管路。

2.根据权利要求1所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，还包括储气装置和发电装置；

所述生物质反应装置的气体输出管路气路连接所述储气装置的进气口，所述储气装置的出气口气路连接所述发电装置的燃料入口，所述发电装置的电输出端电连接所述用电单元，构成生物质气化发电子系统。

3.根据权利要求2所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，还包括电站控制器；

所述电站控制器的输入端分别与所述逆变器和所述发电装置电连接；

所述电站控制器的输出端连接所述发电装置的气体供给阀门调节装置；

所述气体供给阀门调节装置连接所述发电装置的气体供给阀门；

当所述太阳能发电子系统与所述生物质气化发电子系统的总发电量小于所述用电单元发电要求时，所述电站控制器控制所述气体供给阀门调节装置增大所述气体供给阀门的开度；

当所述太阳能发电子系统与所述生物质气化发电子系统的总发电量大于所述用电单元发电要求时，所述电站控制器控制所述气体供给阀门调节装置减小所述气体供给阀门的开度。

4.根据权利要求3所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述电站控制器与所述用电单元的电网控制系统通过数据交换网络进行数据交互；

其中，所述电站控制器包括检测单元、存储单元和发送单元；

所述检测单元，被配置为实时监测所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统的工作状态，获取所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统的工作情况数据；

所述存储单元，被配置为存储所述工作情况数据；

所述发送单元，被配置为实时发送所述工作情况数据至所述电网控制系统；

所述电网控制系统接收到所述工作情况数据后，根据所述工作情况数据调整目标功率数据，并将调整后的所述目标功率数据下发至所述电站控制器；

所述电站控制器还包括接收单元和控制单元；

所述接收单元，被配置为接收所述电网控制系统下发的所述目标功率数据；

所述存储单元，被配置为存储所述目标功率数据；

所述控制单元，被配置为根据所述目标功率数据实时控制所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统的发电功率；

所述工作情况数据包括所述生物质气化发电子系统的可燃气体储量数据、所述生物质气化发电子系统的发电功率数据和/或所述太阳能发电子系统的发电功率数据；

所述目标功率数据包括所述光伏生物质综合发电系统的总目标功率数据和/或生物质气化发电子系统目标功率数据。

5.根据权利要求3所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，还包括电能储存装置；所述电能储存装置与所述电站控制器电连接；

所述电能储存装置的输入端分别与所述太阳能转换系统的电输出端和/或所述生物质气化发电子系统的电输出端电连接；

所述电能储存装置的输出端与所述逆变器的输入端电连接；

当所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统输出的总电功率大于或等于所述总目标功率数据时，所述电站控制器控制所述太阳能转换系统输出的电能和/或所述生物质气化发电子系统输出的电能存储至所述电能储存装置；

当所述太阳能发电子系统和所述生物质气化发电子系统输出的总电功率小于所述总目标功率数据时，所述电站控制器控制所述电能储存装置输出电能至所述逆变器。

6.根据权利要求1所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述太阳能转换系统设置有换热器；

所述换热器，适用于将太阳能转换为热能，并通过可流动的散热工质存储和传导所述热能；

所述生物质反应装置的腔体内设置有储存所述散热工质的导热容器；

所述导热容器的散热工质入口与所述换热器管路连接，适用于与所述换热器中存储的所述热能进行热交换。

7.根据权利要求1所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，每相邻两个所述太阳能转换系统之间的中心距离为30m±20m。

8.根据权利要求1所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述生物质反应装置的反应腔的体积与所述太阳能转换系统热功率之比不小于0.3立方米/千瓦。

9.根据权利要求2所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述生物质气化发电子系统功率与所述太阳能发电子系统功率比不小于0.4:1。

10.根据权利要求1至9任一项所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，每个所述太阳能转换系统均设置有追日仪、聚光器和受光器；

所述聚光器设置在所述追日仪上；

所述追日仪跟踪太阳角度位置使太阳光通过所述聚光器汇聚后聚焦于所述受光器；

所述受光器用于接收被所述聚光器聚光后的所述太阳光，并将所述太阳光的光能转换为电能和热能；

所述受光器包括：外壳、导热材料板、一个以上的光伏电池、一个以上的导热电路板和热管；

所述导热材料板与所述外壳构成密封体；

所述外壳与所述导热材料板相对的一侧设置有透明受光窗；

所述导热电路板固定在所述导热材料板的位于所述密封体内的一侧，适用于以热能的形式传导所述光伏电池工作时未能被转化为电能的太阳能；

所述光伏电池固定在所述导热电路板上，适用于将所述太阳光转换为电能；

所述热管设置在所述导热材料板上，且位于所述密封体外，所述热管通过所述导热材料板和所述导热电路板与所述光伏电池热连接，所述热管连接液冷散热器或气冷散热器。

11.根据权利要求10所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述受光器还包括二次聚光器；

所述二次聚光器设置在所述透明受光窗和所述光伏电池之间，适用于将从所述透明受光窗射入的所述太阳光聚光到所述光伏电池上；

所述二次聚光器包括光输入端和光输出端；

所述光输入端设置有多个光入射口；所述多个光入射口呈矩阵状；

所述光输出端设置有多个的与所述光入射口一一对应的光输出口；所述光输出口与所述光伏电池光学连接。

12.根据权利要求10所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述受光器还包括均光器；

所述均光器设置在所述透明受光窗和所述光伏电池之间，适用于将从所述透明受光窗入射的太阳光均匀地传导至所述光伏电池；

所述均光器为空心的方柱型或横截面为方形的漏斗型；且

所述均光器的内壁设置有反射面。

13.根据权利要求10所述的光伏生物质综合发电系统，其特征在于，所述受光器中，一节所述光伏电池或由一节以上所述光伏电池相互电连接构成电池单元；一个以上所述电池单元串联形成串联电池组；

所述受光器还包括一种电池输出平衡装置，用于平衡所述串联电池组中各个所述电池单元的工作状态，包括电压转换装置和单向电流传导装置；

所述电压转换装置和所述单向电流传导装置均与所述串联电池组中的所述电池单元一一对应；且

每个所述电压转换装置的输入端均与所述串联电池组的输出端电连接；

每个所述电压转换装置的输出端的正极均通过相应的所述单向电流传导装置电连接相应的所述电池单元的正极，每个所述电压转换装置的输出端的负极直接电连接相应的所述电池单元的负极；或

每个所述电压转换装置的输出端的正极均直接电连接相应的所述电池单元的正极，每个所述电压转换装置的输出端的负极通过相应的所述单向电流传导装置电连接相应的所述电池单元的负极；或

每个所述电压转换装置的输出端的正极和负极均通过相应的所述单向电流传导装置分别电连接相应的所述电池单元的正极和负极。