CN107202437A - 一种太阳能光伏光热一体化装置及其热电联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏光热一体化装置，其包括多功能聚光透镜、光伏组件、制冷通道、旋转台以及分布在所述多功能聚光透镜两侧的支撑架；本发明还公开了一种热电联产系统，其包括ORC发电系统。与现有技术相比，本发明具有光伏光热的综合利用率高，能量损失小，外置驱动装置简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏、光热发电领域，尤其涉及一种太阳能光伏光热一体化装置及其热电联产系统。
背景技术
聚光光伏系统中的光伏电池只能将太阳总辐射能量的一部分转化成电能，使用效率高的多结三五族太阳电池的光电转化率为46％，其余站大部分的光能会转化成热能，如果不能将这部分热能有效地置换出来，聚光区域内会出现高温，会导致该区域内的光伏电池损坏。
但是对于一般的光伏光热装置无法在实现高光伏效率和高加热效率的同时又获得较高温的加热介质。对于太阳能热利用，低温加热时加热器的效率更高，随着加热介质的温度的不断提高，效率逐渐下降；因为加热介质温度越高，会造成太阳能加热装置工作在较高的温度，其向环境中散热损失就增加，从而造成加热效率下降。对于太阳能光伏利用，聚光太阳能电池的峰值功率也会随着温度的升高而降低，因此若能降低光伏电池温度对提高光伏转化效率有显著的意义。因此要提高加热效率和光伏效率，就必须实现低温加热和光伏电池良好的冷却，不可避免地牺牲加热介质的温度为代价，从而无法获得较高的集热介质。
发明内容
本发明是鉴于现有技术存在的上述问题提出的，本发明提供一种高效率的太阳能光伏光热一体化装置。
本方案是通过以下技术方案实现的：一种太阳能光伏光热一体化装置，其包括多功能聚光透镜、光伏组件、制冷通道、旋转台以及分布在所述多功能聚光透镜两侧的支撑架，所述旋转台上阵列有凹槽，所述凹槽由外到内依次安装有光伏组件、半导体制冷器、制冷通道、微型变流器，相邻所述凹槽的制冷通道之间是相互贯通；所述多功能聚光透镜包括菲涅尔有机玻璃透镜、菲涅尔钢化玻璃透镜、固定框和硅胶密封垫，所述支撑架铰接于固定框，所述菲涅尔有机玻璃透镜与菲涅尔钢化玻璃透镜之间存在一定间隙，所述间隙两侧设有硅胶密封垫；所述支撑架上设有伸缩结构，所述伸缩结构带动多功能聚光透镜绕旋转台旋转。
进一步地，所述旋转台为弧形，所述弧形的轴心线与所述多功能聚光透镜的轴心线平行或重合。
进一步地，所述旋转台上设有旋转驱动装置，所述驱动装置带动旋转台与多功能聚光透镜同步旋转。
进一步地，所述多功能聚光透镜与所述旋转台之间设有二次聚光器，所述二次聚光器与所述多功能聚光透镜固定相连。
进一步地，所述间隙内充有空气或惰性气体。
进一步地，所述光伏组件通过高温导热硅胶连接于半导体制冷器的冷端；所述半导体制冷器的热端通过导热硅胶与制冷通道相连，相邻微型变流器之间采用并/串联向外输出电能。
进一步地，所述旋转台由保温材料制成。
本发明还提供一种热电联产系统，其包括ORC发电系统，上述制冷通道的介质作为加热介质。需要说明的是，加热介质不作特别限定，可以采用正丁烷、异丁烷,氯乙烷、氨以及氟利昂系列等物质作为加热介质。
进一步地，所述制冷通道的出口连接于热电制冷器的热端通道，所述热端通道出口连接于ORC发电系统，所述ORC发电系统出口连接于热电制冷器的冷端通道，所述冷端通道出口连接于制冷通道的入口。
进一步地，所述制冷通道的出口处设有温度感应器，所述制冷通道的入口处设有温度感应器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
①光伏光热的综合利用率高，采用半导体制冷器给光伏组件降温，有利于提高光伏组件的光伏转化率；同时半导体制冷器及时将热量传到制冷通道的加热介质，加热介质经热电制冷器再次加热后用于ORC发电系统发电，加热介质发电完成后，经热电制冷器后，再次进入制冷通道进行加热。
②能量损失小，外置驱动装置简单；采用旋转台为弧形且弧形的轴心线与所述多功能聚光透镜的轴心线平行或重合，当聚光透镜安装指定程序旋转时，其所述聚光光线一直垂直于旋转台上的光伏组件，此时光伏组件的转化率高，能量损失小；其次，设置微型变流器，可以有效避免光伏组件之间因光照强度不一样产生电流不一致；再次，旋转台不旋转且固定在基座上，有效避免带动旋转台转动而造成不必要能耗，简化设备结构，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为多功能聚光透镜的剖视图；
图3为旋转台的剖视图；
图4为本发明实施例一的旋转台结构示意图；
图5为本发明热电联产系统示意图。
具体实施方式
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
一种太阳能光伏光热一体化装置，其包括多功能聚光透镜1、光伏组件5、制冷通道24、旋转台2以及分布在所述多功能聚光透镜两侧的支撑架4，所述旋转台2上阵列有凹槽23，所述凹槽23由外到内依次安装有光伏组件5、半导体制冷器6、制冷通道24、微型变流器54，相邻所述凹槽23的制冷通道24之间是相互贯通；所述多功能聚光透镜1包括菲涅尔有机玻璃透镜11、菲涅尔钢化玻璃透镜12、固定框和硅胶密封垫，所述支撑架4铰接于固定框，所述菲涅尔有机玻璃透镜11与菲涅尔钢化玻璃透镜12之间存在一定间隙12，所述间隙12两侧设有硅胶密封垫；所述支撑架4上设有伸缩结构41，所述伸缩结构41带动多功能聚光透镜1绕旋转台2旋转。需要说明的是，所述旋转台由保温材料制成，可以有效抑制热量向环境中散发，提高热量的利用率；所述间隙12中可以充空气或惰性气体，优选充惰性气体，可以防止硅胶密封垫的老化时间，延长聚光透镜的使用时间；另外，所述光伏组件5通过高温导热硅胶51连接于半导体制冷器6的冷端；所述半导体制冷器6的热端通过导热硅胶52与制冷通道24相连，所述微型变流器通过导热硅胶53与制冷通道24相连，相邻微型变流器之间采用并/串联向外输出电能。
所述多功能聚光透镜1与所述旋转台2之间设有二次聚光器3，所述二次聚光器3与所述多功能聚光透镜1固定相连。二次聚光器3可以使聚光透镜1的光线更加均匀，避免光伏组件之间的光照强度不一。
实施例一
如图4所示，所述旋转台2为弧形，所述弧形的轴心线与所述多功能聚光透镜的轴心线平行或重合。此时，采用旋转台为弧形且弧形的轴心线与所述多功能聚光透镜的轴心线平行或重合，当聚光透镜安装指定程序旋转时，其所述聚光光线一直垂直于旋转台上的光伏组件，此时光伏组件的转化率高，能量损失小。
旋转台不旋转且固定在基座上，有效避免带动旋转台转动而造成不必要能耗，简化设备结构，降低生产成本。
实施例二
所述旋转台上设有旋转驱动装置(图中未示出)，所述驱动装置带动旋转台与多功能聚光透镜同步旋转，可以保持光线时刻与旋转台上光伏组件垂直，提高转化效率。
如图5所示，本发明还提供一种热电联产系统，其包括ORC发电系统，上述制冷通道的介质作为加热介质。需要说明的是，加热介质不作特别限定，可以采用正丁烷、异丁烷,氯乙烷、氨以及氟利昂系列等物质作为加热介质。所述制冷通道的出口22连接于热电制冷器7的热端通道72，所述热端通道出口连接于ORC发电系统，所述ORC发电系统出口连接于热电制冷器的冷端通道71，所述冷端通道出口连接于制冷通道的入口21。其中，加热介质在ORC系统出口处设有循环泵8，维持加热介质的正常流转。
所述制冷通道的出口处设有温度感应器T1，所述制冷通道的入口处设有温度感应器T2；T1的温度过低，则应该加大热电制冷器的功率，可以适当提高加热介质进入ORC发电系统的温度，提高转化率；同时T1显示的温度过低，也有可能光伏组件与半导体制冷器之间接触不良，此时需要去查看光伏组件是否工作正常。T2显示温度过高，则应该加大循环泵的效率，从而有效地降低光伏组件的温度。
与现有技术相比，本发明的光伏光热的综合利用率高，采用半导体制冷器给光伏组件降温，有利于提高光伏组件的光伏转化率；同时半导体制冷器及时将热量传到制冷通道的加热介质，加热介质经热电制冷器再次加热后用于ORC发电系统发电，加热介质发电完成后，经热电制冷器后，再次进入制冷通道进行加热。能量损失小，外置驱动装置简单；采用旋转台为弧形且弧形的轴心线与所述多功能聚光透镜的轴心线平行或重合，当聚光透镜安装指定程序旋转时，其所述聚光光线一直垂直于旋转台上的光伏组件，此时光伏组件的转化率高，能量损失小；其次，设置微型变流器，可以有效避免光伏组件之间因光照强度不一样产生电流不一致；再次，旋转台不旋转且固定在基座上，有效避免带动旋转台转动而造成不必要能耗，简化设备结构，降低生产成本。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：其包括多功能聚光透镜、光伏组件、制冷通道、旋转台以及分布在所述多功能聚光透镜两侧的支撑架，所述旋转台上阵列有凹槽，所述凹槽由外到内依次安装有光伏组件、半导体制冷器、制冷通道、微型变流器，相邻所述凹槽的制冷通道之间是相互贯通；所述多功能聚光透镜包括菲涅尔有机玻璃透镜、菲涅尔钢化玻璃透镜、固定框和硅胶密封垫，所述支撑架铰接于固定框，所述菲涅尔有机玻璃透镜与菲涅尔钢化玻璃透镜之间存在一定间隙，所述间隙两侧设有硅胶密封垫；所述支撑架上设有伸缩结构，所述伸缩结构带动多功能聚光透镜绕旋转台旋转。
2.根据权利要求1所述太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：所述旋转台为弧形，所述弧形的轴心线与所述多功能聚光透镜的轴心线平行或重合。
3.根据权利要求1所述太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：所述旋转台上设有旋转驱动装置，所述驱动装置带动旋转台与多功能聚光透镜同步旋转。
4.根据权利要求1至3任意一项所述太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：所述多功能聚光透镜与所述旋转台之间设有二次聚光器，所述二次聚光器与所述多功能聚光透镜固定相连。
5.根据权利要求1所述太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：所述间隙内充有空气或惰性气体。
6.根据权利要求1所述太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：所述光伏组件通过高温导热硅胶连接于半导体制冷器的冷端；所述半导体制冷器的热端通过导热硅胶与制冷通道相连，相邻微型变流器之间采用并/串联向外输出电能。
7.根据权利要求1所述太阳能光伏光热一体化装置，其特征在于：所述旋转台由保温材料制成。
8.一种热电联产系统，其包括ORC发电系统，采用权利要求1至7任意一项中制冷通道的介质作为加热介质。
9.根据权利要求8所述热电联产系统，其特征在于：所述制冷通道的出口连接于热电制冷器的热端通道，所述热端通道出口连接于ORC发电系统，所述ORC发电系统出口连接于热电制冷器的冷端通道，所述冷端通道出口连接于制冷通道的入口。
10.根据权利要求9所述热电联产系统，其特征在于：所述制冷通道的出口处设有温度感应器，所述制冷通道的入口处设有温度感应器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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