CN108242917A - 聚光型太阳能光电光热一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能系统技术领域，具体涉及一种聚光型太阳能光电光热一体化装置；包括聚光器、调节机构和聚热装置，其特征在于：聚光器包括平面镜、聚光架、电池片和热交换器，平面镜安装在聚光架底部，电池片设于聚光架顶部，聚热装置包括热交换器，电池片与热交换器采用层压技术封装在一起，热交换器内设有温度传感器，热交换器的进水口管道上设有电池阀，电池阀的控制器与温度传感器连接，热交换器的顶部设有集热板，集热板面向太阳，集热板通过管道与热水箱连接；电量检测电路与蓄电池连接；采用本发明技术方案的聚光型太阳能光电光热一体化装置，能保证电池板在额定温度下工作，同时获取高温可利用的热水。

Description

聚光型太阳能光电光热一体化装置

技术领域

本发明涉及节能系统技术领域，具体涉及一种聚光型太阳能光电光热一体化装置。

背景技术

采用跟踪聚光光伏发电技术，可在同样的发电功率等级条件下，减少电池片面积若干倍，从而大大降低光伏发电成本。然而，目前使用的硅太阳电池片光电转换效率低，一般只有lO％-20％的太阳能转换成电能，其余的太阳能则转化为热能，使得电池片温度升高，从而降低其光电转换效率，尤其是在聚光光伏发电场合。

采用层压技术，将电池片封装在热交换器上，通过热交换器将电池片吸收的热量储存在水箱内，不仅有效解决了聚光带来的电池片温升过高问题，提高了聚光光伏发电的效率，而且可获取数量相当可观的热水，达到太阳能光电光热的综合利用。该技术国外已有工业化尝试，如以色列本古里安大学开发了一种“Z20”的碟式热电联供装置。为生活小区提供电能和热能；德国、西班牙以及国内多家研究单位也开展了这方面的研究，太阳能光电光热综合利用效率大于50％，但为了降低太阳电池板的工作温度，所获得的热水温度并不高，使得热水利用价值较低。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种聚光型太阳能光电光热一体化装置，能保证电池板在额定温度下工作，同时获取高温可利用的热水。

为解决上述技术问题，本发明采用了一种聚光型太阳能光电光热一体化装置，包括聚光器、调节机构和聚热装置，其中，所述聚光器包括平面镜、聚光架、电池片和热交换器，所述平面镜安装在所述聚光架底部，所述电池片设于所述聚光架顶部，所述聚热装置包括热交换器，所述电池片与所述热交换器采用层压技术封装在一起，所述热交换器内设有温度传感器，所述热交换器的进水口管道上设有电池阀，所述电池阀的控制器与所述温度传感器连接，所述热交换器的顶部设有集热板，所述集热板面向太阳，所述集热板通过管道与热水箱连接；所述调节机构包括电机、丝杆机构、水平传动轴、蜗轮蜗杆机构和垂直中心轴，所述电机通过所述丝杆机构驱动所述聚光器绕水平转动轴转动，通过蜗轮蜗杆机构驱动聚光器绕垂直中心轴转动。

作为优选方案，所述电池片为聚光硅电池片。

作为优选方案，聚光架采光面积为3.5㎡。

本发明所具有的有益效果：

1)将太阳电池片和热交换器层压在一起，利用热交换器快速带走电池片的热量，不仅有效解决了电池片的散热问题，而且可获得一定温度的热水。通过集热板对热交换器流出的热水进行二次加热，可获得高温热水，从而实现高效、低成本太阳能光电光热的综合利用；

2)通过在热交换器上设置温度传感器，实时控制电磁阀的开启，可确保在不同气候条件下，电池片最高工作温度处于设定温度以下，确保了电池片光电转换效率，延长了电池片的使用寿命；

3)由于聚光型光电光热一体化装置采用跟踪聚光技术和平面镜反射原理，在气候条件或在空气质量较差时，实际聚光比较低；但对本装置的光电转换效率以及水温无显著影响。

附图说明

图1是本发明实施例的聚光器光学原理示意图；

图2是本发明实施例的聚热装置结构示意图；

图3是本发明实施例的聚光器结构示意图。

其中：聚光架l；平面镜2；电池片3；热交换器4；集热板5；热水箱6；电磁阀7；水平传动轴8；垂直中心轴9；温度传感器l0。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图3所示，本发明提供一种聚光型太阳能光电光热一体化装置，包括聚光器、调节机构和聚热装置，其中，聚光器包括平面镜2、聚光架1、电池片3和热交换器4，平面镜2安装在聚光架1底部，电池片3设于聚光架1顶部，聚热装置包括热交换器4，电池片3与热交换器4采用层压技术封装在一起，热交换器4内设有温度传感器10，热交换器4的进水口管道上设有电池阀7，电池阀7的控制器与温度传感器10连接，热交换器4的顶部设有集热板5，集热板5面向太阳，集热板5通过管道与热水箱6连接；调节机构包括电机、丝杆机构、水平传动轴8、蜗轮蜗杆机构和垂直中心轴9，电机通过丝杆机构驱动聚光器绕水平转动轴转动，通过蜗轮蜗杆机构驱动聚光器绕垂直中心轴9转动，电池片3为聚光硅电池片，聚光架1采光面积为3.5㎡.

如图1所示，对光电系统而言，在系统中循环流动的水是冷却介质，它可降低电池片的温度，提高其光电转换效率，从而获得尽可能多的电能；而对于光热系统，水则是载热介质。为了实现太阳能光电光热的综合利用，平面镜2安装在聚光架l底部，入射光线经平面镜2均匀地反射到聚光架顶部的电池片3上，实现数倍聚光功能。电池片3与热交换器4采用层压技术封装在一起，经平面镜2汇聚的太阳光一部分通过电池片3产生电能。另一部分太阳光转换成热能。热交换器4中的流水在对电池片3进行冷却降温的同时，实现了自身的加温，并经循环系统将热水储存在水箱内。聚光器二维自动跟踪太阳，确保实时变化的太阳光线经过聚光器底部的平面镜反射后，始终汇聚到聚光器顶部的电池片上。

为了获取更高温度的热水，本装置还在热交换器4的顶部安装了一块面向太阳的集热板5，直接吸收太阳直射光的热量，对热交换器4流出的温水进一步加热，从而获取更高温度的热水。

如图2所示，电池片3和热交换器4封装在一起，通过热交换器4吸收电池片3的热量。当温度传感器l0达到设定温度时，通过控制电路开启电磁阀7，管道内的常温水将热交换器4内的温水压到集热板5进一步加热，而集热板5内的高温热水流到热水箱6储存起来。当热交换器4上的温度传感器l0低于设定值时，电磁阀7关闭，确保电池片3工作在额定温度以下，在降低电池片温度的同时，获取高温热水，实现太阳能光电.光热的综合利用。

如图3所示，该装置采用电动机通过丝杆机构驱动聚光器绕水平传动轴8转动，跟踪太阳高度角；通过蜗轮蜗杆机构驱动聚光器绕垂直中心轴9转动，跟踪太阳方位角；使得太阳光线始终与聚光架l保持一定角度，确保经平面镜2反射的光线均匀地汇聚到电池片3上。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.聚光型太阳能光电光热一体化装置，包括聚光器、调节机构和聚热装置，其特征在于：所述聚光器包括平面镜、聚光架、电池片和热交换器，所述平面镜安装在所述聚光架底部，所述电池片设于所述聚光架顶部，所述聚热装置包括热交换器，所述电池片与所述热交换器采用层压技术封装在一起，所述热交换器内设有温度传感器，所述热交换器的进水口管道上设有电池阀，所述电池阀的控制器与所述温度传感器连接，所述热交换器的顶部设有集热板，所述集热板面向太阳，所述集热板通过管道与热水箱连接；所述调节机构包括电机、丝杆机构、水平传动轴、蜗轮蜗杆机构和垂直中心轴，所述电机通过所述丝杆机构驱动所述聚光器绕水平转动轴转动，通过蜗轮蜗杆机构驱动聚光器绕垂直中心轴转动。

2.根据权利要求1所述的聚光型太阳能光电光热一体化装置，其特征在于：所述电池片为聚光硅电池片。

3.根据权利要求1所述的聚光型太阳能光电光热一体化装置，其特征在于：聚光架采光面积为3.5㎡。