CN107026609A - 曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能应用技术领域，提供一种曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置。本装置将太阳不同波段的光线分别聚焦于太阳能光伏发电装置和太阳能光热吸收装置。将光电转化率高的波段聚焦到太阳能光电装换装置上；将光电转换率低的波段聚焦到太阳能光热收集装置上，达到太阳能分光谱利用的目的。优点：既能光伏发电，避免光电装换装置发热，影响转换效率，又能够提供热能，提高太阳能利用效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，提供一种曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置。包括框架，安装于框架上部的透明盖板，安装于框架内部的太阳能吸热管，安装于框架内的曲面反射体，安装于框架底部的反射底板，安装于框架底部的光电转换装置。本装置能提高太阳能的利用效率，既能光伏发电，又能够提供热能，成本低，易于批量生产。
背景技术
太阳能资源丰富，取之不尽、用之不竭，分布广泛，只要有光照的地方就有太阳能。太阳能不受地域、海拔等因素的限制，可就近获得，随地取用；太阳能对环境友好，不使用燃料，是真正绿色环保的可再生能源。光伏发电直接从光能到电能的转换，不存在机械磨损，操作、维护简单，运行稳定可靠，寿命长，光伏发电对环境友好，不污染空气，不产生噪声，不使用燃料，是真正绿色环保的新型可再生能源；太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装，可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源；根据用电负荷容量可大可小，组合、扩容方便灵活。太阳能光热利用也取得了巨大的进步，太阳能光热发电已进入商业应用阶段；太阳能热水器已进入千家万户，受到人们的喜爱。太阳能是人类近期急需的补充能源、是未来能源结构的基础，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。
太阳能主要是以电磁能的形式辐射地表的，在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为295～2500nm 。短于295 nm和大于2500 nm波长的太阳辐射，因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面。其中主要是近红外和可见光，共占辐射能的97%。光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的，光谱响应峰值所对应的入射光波长是不同的，晶体硅光电池光谱响应最佳在波长800~900nm，非晶硅光电池光谱响应最佳在波长500-600 nm，硒光电池只能为380~750nm。目前市面上流行的太阳能光伏发电系统，晶体硅光伏电池转换效率为13％～20％，非晶硅光伏电池只有5％～10％，硒光电池转换效率为11％～16％。可见，太阳能光伏电池只利用了太阳能的小部分，其他部分的太阳能转化为热能或者以其他形式浪费掉。
综上所述，为了解决现有太阳光伏发电设备效率低的缺点。目前发明太阳能分光谱利用装置，本装置具有太阳能聚光度高，太阳能利用效率高，既能光伏发电，又能够提供热能，操作、维护简单，运行稳定可靠，寿命长，结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装，可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源；可根据用电负荷容量可大可小，组合、扩容方便灵活，成本低，易于批量生产等优点。
发明内容
本发明提供一种曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，本装置能提高太阳能利用装置的聚光度，提高太阳能利用效率。既能光伏发电，又能够提供热能，操作、维护简单，运行稳定可靠，寿命长，结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装，可以很方便地与建筑物结合，构成建筑一体化太阳能应用系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源；可根据用电负荷容量可大可小，组合、扩容方便灵活，成本低，易于批量生产的太阳能利用装置。
本发明具体技术内容是：一种曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，包括框架，与框架连接的透明盖板，安装于框架内的太阳能吸热管，排列组装于框架上的曲面反射体阵列，与框架连接的反射底板，安装于框架内的光电转换装置，从而实现太阳能分光谱利用。
框架起支撑和固定透明盖板、太阳能吸热管、曲面反射体、反射底板、光电转换装置的作用，同时有一定的强度和刚度，保护装置不变形，在装配、运输、安装和使用过程中内部器件不受影响。框架可以采用钣金件，也可以用注塑成型材料，选材范围广。
透明盖板安装在框架上部，起透光，密封，保护内部结构等作用。透明盖板可以经过镀膜、凸、凹花纹等处理，以增加透光率。
太阳能吸热管起光热转化，加热工质的作用。太阳能吸热管用量少，其安装于框架内，易于保温处理，不与空气接触，故热量散失少，保温效果好，防冻，不受外力影响，铜管、真空玻璃管等都可以选用。
曲面反射体安装于框架内部。曲面反射体有多曲面结构，形成封闭曲面，封闭曲面具有反光功能。曲面反射体用量大，安装于框架内部，不受外部环境影响，可以选用便宜材料，并做成中空件或者用泡沫材料填充等。
反射底板起光线反射作用，与曲面反射体阵列组成光路通道，引导光线射向太阳能吸热管和光电转换装置。反射底板可以与框架做成一体结构，也可以一个部件安装在框架上，即有反光作用，又有保护内部结构作用。
框架上有确保曲面反射体按照所需间距和角度排列的安装固定装置，使曲面反射体形成曲面反射体阵列。曲面反射体阵列与反射底板组合具有引导光线射向光电转换装置的功能。
光电转换装置安装于框架底部，起光电转化和反射光线作用。将光电转换装置光电转换光谱范围内的光线转换为电能。将光电转换装置光电转换光谱范围外的光线反射出去，与反射底板、与曲面反射体阵列组成光路通道，引导光电转换装置光电转换光谱范围外的光线射向太阳能吸热管。
曲面反射体、反射底板、光电转换装置、太阳能吸热管排列组合成组合灵活，同一集热器内排布一根太阳能吸热管一个光电转换装置，也可以组成多根太阳能吸热管和光电转换装置能够实现大面积排布。
本发明实现了发明目的，实现了提高太阳能利用装置的聚光度，提高太阳能利用效率，既能光伏发电，又能够提供热能，操作、维护简单，运行稳定可靠，寿命长，结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装，可以很方便地与建筑物结合，构成建筑一体化太阳能应用系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源；可根据用电负荷容量可大可小，组合、扩容方便灵活，成本低，易于批量生产的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装配结构示意图。
图2为本发明太阳能吸热管局部放大图。
图3为本发明单侧聚光单光电转换装置正视图。
图4为本发明双侧聚光双光电转换装置正视图。
图5为本发明混合聚光多段光电转换装置正视图。
图中：1、框架，2、透明盖板，3、太阳能吸热管，4、曲面反射体，5、反射底板，6、光电转换装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1的装配结构示意图。通过附图可以清楚地看出，框架1起支撑、固定和保护内部结构作用。透明盖板1安装在框架上面，起透光，保护内部结构作用。太阳能吸热管3起光热转化，加热工质的作用。曲面反射体4安装于框架内部，具有规则排列结构，起引导光线作用。反射底板5安装于框架底部，具有规则排列结构，起反光和保护内部结构作用。光电转换装置6起光电转化和反光的作用，将光电转换装置光电转换光谱范围内的光线转换为电能，将光电转换装置光电转换光谱范围外的光线反射出去，与反射底板、与曲面反射体阵列组成光路通道，引导光电转换装置光电转换光谱范围外的光线射向太阳能吸热管。
光线简单传输过程如下：光线透过透明盖板2照射到曲面反射体4的第一曲面上，通过曲面反射体4的第一曲面反射到光电转换装置6侧的第一个曲面反射体4第三曲面上，通过光电转换装置6侧的第一个曲面反射体4第三曲面反射到反射底板5上平面，通过反射底板5上平面再一次反射。光线经过多次反射到达光电转换装置6。光电转换装置6将光电转换装置光电转换光谱范围内的光线转换为电能，将光电转换装置光电转换光谱范围外的光线反射出去，与反射底板、与曲面反射体阵列组成光路通道，引导光电转换装置光电转换光谱范围外的光线射向太阳能吸热管3。光电转换装置光电转换光谱范围外的光线被太阳能吸热管3吸收，转化为热能，加热工质。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (13)
1.一种曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，包括框架（1），安装于框架（1）上部的透明盖板（2），安装于框架（1）内的太阳能吸热管（3），安装于框架（1）内的曲面反射体（4），安装于框架（1）底部的反射底板（5），安装于框架（1）底部的光电转换装置（6）。
2.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：框架（1）有支撑、固定和保护透明盖板（2）、太阳能吸热管（3）、曲面反射体（4）、反射底板（5）、光电转换装置（6）的作用。
3.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：透明盖板（2）安装在框架（1）上部，起透光，密封，保护内部结构的作用。
4.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：太阳能吸热管（3）安装于框架（1）内部，起光热转化，加热工质的作用。
5.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：曲面反射体（4）安装于框架（1）内部，起反射光线的作用。
6.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：框架（1）有保持曲面反射体（4）按照所需间距和角度排列，形成曲面反射体（4）阵列。
7.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：反射底板（5）安装于框架（1）底部，起光线反射作用。
8.根据权利要求1所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：光电转换装置（6）安装于框架（1） 内部，起光电转化和反射光线作用。
9.根据权利要求8所述光电转换装置，其特征在于：光电转换装置（6）将光电转换装置光电转换光谱范围内的光线转换为电能。
10.根据权利要求8所述光电转换装置，其特征在于：光电转换装置（6）反射光电转换装置光电转换光谱范围外的光线。
11.根据权利要求6、7所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：反射底板（5）、与曲面反射体（4）阵列组成光路通道，起引导光线射向光电转换装置（6）的作用。
12.根据权利要求6、7、8、10所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：反射底板（5）、光电转换装置（6）与曲面反射体（4）阵列组成光路通道，起引导光线射向太阳能吸热管（3）的作用。
13.根据权利要求6、7、8、10、12所述曲面反射聚光太阳能光电光热分光谱利用装置，其特征在于：曲面反射体（4）、反射底板（5）、光电转换装置（6）、太阳能吸热管（3）排列组合成多个组段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170808 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |