CN107359850A - 一种照明发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种照明发电系统，包括太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体的发电装置、与发电装置连接的并储电的储能装置、与储能装置连接的逆变装置、通过220V与逆变装置连接的照明设备；太阳能光伏发电结构包括聚光的聚光器和吸收光子的光伏发电板，光伏发电板以外部电路接通储能装置，温差发电结构包括设于光伏发电板下方的温差发电板、设于温差发电板底部并拉开温差进行发电的底部散热器、底部散热器连接插入地底的金属导热管、金属导热管连接收集空气中水份并回流至底部散热器进行散热的冷凝器；太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体结构并以阵列形式排列分布。具有安全可靠，使用寿命长，维护费用低，充分利用能源，减少能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统的结构领域，尤其涉及一种利用光伏发电和温差发电形成一体结构，并结合温差手机地下水进一步拉大温差提升发电效果的照明发电系统。
背景技术
目前，太阳能发电分为太阳能光伏发电和太能能聚焦热发电。光伏发电：太阳能电池板是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件，能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程，P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
而太阳能聚光温差发电是利用西伯克效应将热能直接转换为电能。原理是：不管热电材料是用于制冷或发电，利用的都是热电材料本身的物理性质。所采用的热电材料发电基本是三个基本效应，即塞贝克效应、珀尔帖效应和汤姆逊效应。
塞贝克( Seeback)效应：将两种不同的导体a和b（n-型和p-型半导体）串联组成回路，并使接头1和接头2保持在不同的温度T1和T2（T1>T2），p-型半导体中的空穴和n-型半导体中的电子会分别向高低温端积累，这样在导体b的开路位置X和y之间就会有一个电势产生，这一效应称为温差电现象，即塞贝克效应。将由N、P两种类型不同的半导体热电材料经电导率较高的导流片串联，并在A、B两端建立温差，则在负载RL两端施加电压，即可制成有一定输出功率和输出电压的发电器，温差电动势与两个接头的温度和组成闭合回路的物质有关。在温度相差不大的范围内，温差电动势Eab与温差ΔT成正比，可表示为Eab= αabΔT，式中：αab为塞贝克系数，又称为材料对的温差电动势率，αab=dE/dT，单位为V/K。对普通材料来说，塞贝克系数较低，但对半导体而言，塞贝克系数较高，一般情况下半导体温差发电器的温差电动势率为数百μV/K。所以，塞贝克效应在半导体材料中更加明显。随着半导体技术的发展，这一效应获得了更多的重视和应用。
珀尔帖( Peltier)效应：与塞贝克效应相反的现象是珀尔帖效应，在x和y两端施加一个外加电压，在由a、b两种导体构成的回路中将会有电流，通过，同时将在a、b导体的接头1、2处分别出现吸热和放热现象。假设接头处的吸热（或放热）速率为Q，实验发现Q与回路中的电流，成正比，即Q= πab I ，式中：πab为比例常数，称为珀尔帖系数，其单位为W/A，也可以用电压的单位V表示。珀尔帖效应的微观物理本质源自载流子在构成回路的两种导体中的势能差异。当载流子从一种导体经接头处进入另一种导体时，需要在接头附近与晶格发生能量交换，也称为热振动，致使两接头分别出现吸热和放热现象，并产生ΔT的温差。
汤姆逊( Thomson)效应： 以上两个效应都涉及由两种不同金属或半导体组成的回路，汤姆逊效应则是存在于单一均匀导体内的温差电现象。如果流过一个匀流导体的电流为I，施加于电流方向上的温差ΔT=T1－T2，则在这段导体上的吸热或放热速率为Q =βIΔT ；式中：β为汤姆逊系数，其单位与塞贝克系数相同( V/K)。汤姆逊效应的起因与珀尔帖效应相似，但在汤姆逊效应中，载流子的能量差异是由温度梯度引起的。汤姆逊系数、塞贝克系数、珀尔帖系数间的关系式为α= π/T、 。
但是，上述提及的发电方式均没能很好地利用太阳能光和光热的能量，其转化率极低，单纯使用太阳能的光伏发电，至今都没有很好地解决提高转化率的问题，而采用温差发电也存在缺陷在于温差不能进一步拉大，只能维持在某一温差值上，不能很好地提升发电效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种照明发电系统，该照明发电系统利用太阳能光伏发电和温差发电形成一体结构的形式进行发电，结合相应的储电装置、逆变装置和照明设备等组成完整的整套系统。利用太阳能光伏发电结构的聚光装置将太阳光聚在一起，照射在光伏发电板上进行发电，同时由于聚光温度很高，光伏发电板下面的温差发电板将通过底部散热器进行散热拉开温差进行发电；底部散热器连接金属导热管插入地底通过冷凝装置收集空气中的水，由于地底温度比地面温度低，冷凝器收集来的水可以进一步对底部散热器进行散热，温差发电板的温度差也进一步拉开并提升发电效率。具有安全可靠，使用寿命长，维护费用低，没有噪声；可以利用太阳能和任何热源等发电；能适应任何特殊气候的地区使用，充分利用能源，减少能源消耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种照明发电系统，包括太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体的发电装置、与发电装置连接的并储电的储能装置、与储能装置连接的逆变装置、通过220V与逆变装置连接的照明设备；太阳能光伏发电结构包括聚光的聚光器和吸收光子的光伏发电板，光伏发电板以外部电路接通储能装置，温差发电结构包括设于光伏发电板下方的温差发电板、设于温差发电板底部并拉开温差进行发电的底部散热器、底部散热器连接插入地底的金属导热管、金属导热管连接收集空气中水份并回流至底部散热器进行散热的冷凝器；太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体结构并以阵列形式排列分布。
进一步的，所述的温差发电板包括N型半导体热电材料、P型半导体热电材料、N型半导体热电材料一端与对应的N型半导体热电材料的一端形成串联连接的A导流片、N型半导体热电材料另一端串联连接的C导流片和P型半导体热电材料另一端串联连接的B导流片、与C导流片和B导流片形成回路连接的RL负载；当热端加热时，A导流片与B导流片之间形成T1温度和T2温度，T1温度与T2温度之间形成温差，两种载流子都流向冷端，RL负载两端施加电压，形成具有一定输出功率和输出电压的温差发电器；温差发电器含有18组-128组温差发电板并以串联或并联方式重复排列。
另外，温差发电板除了利用太阳光的聚光热能发电外，也可利用城市处理垃圾热、工业余热、废热及汽车尾气热、地热等来发电，充分利用能源，减少能源消耗和环境污染；该温差发电板的发电很有可能的应用领域在小功率方面，如各种传感电路、逻辑门和消错电路的μW、mW级电源，小的短程通信装置和生理学研究中的小型发电机等。使用在一些特殊的场合，尤其在空间发电站中；目前，在卫星和其他空间飞行器中已有许多商业化的热电转换器投入正常运转，使用效果非常好，还可用于水下油管的阴极保护，偏远地区的自动天气预报站的电源配备等。
进一步的，所述的发电装置还包括有风能发电机结构用于辅助发电。
综上所述，本发明的照明发电系统利用太阳能光伏发电和温差发电形成一体结构的形式进行发电，结合相应的储电装置、逆变装置和照明设备等组成完整的整套系统。利用太阳能光伏发电结构的聚光装置将太阳光聚在一起，照射在光伏发电板上进行发电，同时由于聚光温度很高，光伏发电板下面的温差发电板将通过底部散热器进行散热拉开温差进行发电；底部散热器连接金属导热管插入地底通过冷凝装置收集空气中的水，由于地底温度比地面温度低，冷凝器收集来的水可以进一步对底部散热器进行散热，温差发电板的温度差也进一步拉开并提升发电效率。具有安全可靠，使用寿命长，维护费用低，没有噪声；可以利用太阳能和任何热源等发电；能适应任何特殊气候的地区使用，充分利用能源，减少能源消耗。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种照明发电系统的结构连接框图；
图2是光伏发电板与温差发电板结合的示意图；
图3是温差发电板的原理示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例1所描述的一种照明发电系统，如图1、图2所示，包括太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体的发电装置1、与发电装置连接的并储电的储能装置2、与储能装置连接的逆变装置3、通过220V与逆变装置连接的照明设备4；太阳能光伏发电结构包括聚光的聚光器和吸收光子的光伏发电板5，光伏发电板以外部电路接通储能装置，温差发电结构包括设于光伏发电板下方的温差发电板6、设于温差发电板底部并拉开温差进行发电的底部散热器、底部散热器连接插入地底的金属导热管、金属导热管连接收集空气中水份并回流至底部散热器进行散热的冷凝器；太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体结构并以阵列形式排列分布。
如图3所示，该温差发电板包括N型半导体热电材料7、P型半导体热电材料8、N型半导体热电材料一端与对应的N型半导体热电材料的一端形成串联连接的A导流片9、N型半导体热电材料另一端串联连接的C导流片10和P型半导体热电材料另一端串联连接的B导流片11、与C导流片和B导流片形成回路连接的RL负载12；当热端加热时，A导流片与B导流片之间形成T1温度和T2温度，T1温度与T2温度之间形成温差，两种载流子都流向冷端，RL负载两端施加电压，形成具有一定输出功率和输出电压的温差发电器；温差发电器含有18组-128组温差发电板并以串联或并联方式重复排列。
另外，温差发电板除了利用太阳光的聚光热能发电外，也可利用城市处理垃圾热、工业余热、废热及汽车尾气热、地热等来发电，充分利用能源，减少能源消耗和环境污染；该温差发电板的发电很有可能的应用领域在小功率方面，如各种传感电路、逻辑门和消错电路的μW、mW级电源，小的短程通信装置和生理学研究中的小型发电机等。使用在一些特殊的场合，尤其在空间发电站中；目前，在卫星和其他空间飞行器中已有许多商业化的热电转换器投入正常运转，使用效果非常好，还可用于水下油管的阴极保护，偏远地区的自动天气预报站的电源配备等。
该发电装置还包括有风能发电机结构用于辅助发电。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种照明发电系统，其特征在于，包括太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体的发电装置、与发电装置连接的并储电的储能装置、与储能装置连接的逆变装置、通过220V与逆变装置连接的照明设备；太阳能光伏发电结构包括聚光的聚光器和并吸收光子的光伏发电板，光伏发电板以外部电路接通储能装置，温差发电结构包括设于光伏发电板下方的温差发电板、设于温差发电板底部并拉开温差进行发电的底部散热器、底部散热器连接插入地底的金属导热管、金属导热管连接收集空气中水份并回流至底部散热器进行散热的冷凝器；太阳能光伏发电结构与温差发电结构组成一体结构并以阵列形式排列分布。
2.根据权利要求1所述的一种照明发电系统，其特征在于，所述的温差发电板包括N型半导体热电材料、P型半导体热电材料、N型半导体热电材料一端与对应的N型半导体热电材料的一端形成串联连接的A导流片、N型半导体热电材料另一端串联连接的C导流片和P型半导体热电材料另一端串联连接的B导流片、与C导流片和B导流片形成回路连接的RL负载；当热端加热时，A导流片与B导流片之间形成T1温度和T2温度，T1温度与T2温度之间形成温差，RL负载两端施加电压，形成具有一定输出功率和输出电压的温差发电器；温差发电器含有18组-128组温差发电板并以串联或并联方式重复排列。
3.根据权利要求2所述的一种照明发电系统，其特征在于，所述的发电装置还包括有风能发电机结构用于辅助发电。
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| CN207117533U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-03-16 | 江门市卡迪光电科技有限公司 | 一种照明发电系统 |
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