CN110266266A - 光伏光热能量收集转化设备 - Google Patents

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王海
王在龙
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山东飞龙制冷设备有限公司
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Abstract

本申请实施例提供了一种光伏光热能量收集转化设备,包括光能发电装置、热量收集装置和总控装置:光能发电装置包括太阳能电池板,太阳能电池板用于将太阳能转化为其他形式的能量;热能收集装置的至少部分设置于临近于光能发电装置设置;热能收集装置包括集热部、循环驱动部、热量交换部和热量输出部,循环驱动部与集热部连接,热量交换部与集热部和热量输出部分别地连接;总控装置与光能发电装置和热量收集装置分别地电连接,用于控制光能发电装置和热量收集装置的工作状态。本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备,能够解决现有技术中的高温状态下光能无法有效地转化为电能,以及光能利用过程中的热能无法得以有效使用的技术问题。

Description

光伏光热能量收集转化设备

技术领域

本申请涉及光能技术领域,具体而言,本申请涉及一种光伏光热能量收集转化设备。

背景技术

光伏发电技术是利用太阳能光伏组件将太阳能直接转变为电能的技术。从20世纪50年代发展至今,虽然太阳能光伏组件的光电转化效率总体偏低,但也逐年提高,2017年全球新增太阳能光伏组件装机85吉瓦的光电转化效率为15~18%。以上数据侧面反映出事实上被吸收的太阳能绝大部分转化成热能并散失,然而热能会导致光伏组件升温和电池片效率降低,例如晶硅光伏组件在无特殊散热安排下运作时温度可升高50℃以上并导致光电转化效率在原有基础上降低20%。因此,在光伏组件运作的同时有效收集热能,有利于使光伏组件维持在较低温度下运作、优化光电转化效率,还有利于为人口和工商业稠密的高耗能地区提供无碳排放的清洁热能。

有鉴于此,特提出本申请。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点,提出一种光伏光热能量收集转化设备,用以解决现有技术中的高温状态下光能无法有效地转化为电能,以及光能利用过程中的热能无法得以有效使用的技术问题。

第一方面,本申请实施例提供了一种光伏光热能量收集转化设备,包括光能发电装置、热量收集装置和总控装置:

光能发电装置包括太阳能电池板,太阳能电池板用于将太阳能转化为其他形式的能量;

热能收集装置的至少部分设置于临近于光能发电装置设置,用于收集光能发电装置工作时产生的热量以及太阳能的照射产生的热量;热能收集装置包括集热部、循环驱动部、热量交换部和热量输出部,循环驱动部与集热部连接,用于驱动集热部内的第一介质循环流动,热量交换部与集热部和热量输出部分别地连接,用于将集热部内的第一介质的能量传递给热量输出部内的第二介质;

总控装置与光能发电装置和热量收集装置分别地电连接,用于控制光能发电装置和热量收集装置的工作状态;

并且,

若光能发电装置的数量为一个,集热部设置于光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧;

若光能发电装置的数量为至少两个,集热部设置于光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧,以及至少两个光能发电装置之间。

可选地,集热部包括多条液路连通的管状结构,多条管状结构内部为允许第一介质流动的通道。

可选地,多条管状结构中的至少部分,沿光能发电装置的周向排布为可供第一介质循环流动的环状。

可选地,多条管状结构中的至少部分,沿光能发电装置的长度方向和/或宽度方向排布为栅状。

可选地,本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备包括下述至少一项:

总控装置包括热量收集控制第一部,热量收集控制部与循环驱动部电连接,用于控制循环驱动部的工作状态;

循环驱动部包括泵。

可选地,本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备包括下述至少一项:

总控装置还包括热量收集控制第二部,热量收集控制第二部与热量交换部电连接,用于控制热量交换部的工作状态;

热量交换部包括换热器。

可选地,总控装置还包括热量收集控制第三部;

热量收集控制第三部分别地与热量收集控制第二部和热量收集控制第一部电连接,热量收集控制第三部用于根据环境的温度,分别地控制热量收集控制第二部和热量收集控制第一部的工作状态。

可选地,本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备包括下述至少一项:

第一介质为防冻液;

第二介质为水。

可选地,热能收集装置还包括导热层;

导热层包括设置于集热部朝向光能发电装置一侧的第一导热层,以及设置于集热部远离光能发电装置一侧的第二导热层;

第一导热层的热导系数,大于第二导热层的热导系数。

可选地,本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备包括下述至少一项:

集热部距第一导热层之间的距离,大于集热部距第二导热层之间的距离;

集热部距第一导热层之间的距离,不超过集热部沿该距离的方向的尺寸;

第一导热层包括导热部和配合部,所导热部设置于配合部与集热部之间,导热部的热导系数小于配合部的热导系数。

本申请实施例提供的技术方案,至少具有如下有益效果:

1)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够在光能发电装置将光能转化为电能的过程中,通过热量收集装置对光能发电装置进行降温,避免光能发电装置的温度过高,影响其能量转化的效率。

2)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够将光能发电装置将光能转化为电能过程中产生的热量收集起来,供其他部门使用,避免能源浪费。

3)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够将辐照在伏光热能量收集转化设备上,但并未被光能发电装置转化的光能以热能的形式收集起来,在同一光伏光热能量收集转化设备实现多种能量的收集利用。

4)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够将热量收集装置收集的能量进行远距离的传输,提高热量收集装置收集的能量的可利用性。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1为本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备的部分结构示意图。

1-光能发电装置的部分结构;

2-管状结构。

具体实施方式

下面详细描述本申请,本申请实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外,如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的,则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请提供的一种光伏光热能量收集转化设备,旨在解决现有技术中的高温状态下光能无法有效地转化为电能,以及光能利用过程中的热能无法得以有效使用的技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图,对本申请的实施例进行描述。

如图1所示,本申请实施例提供了一种光伏光热能量收集转化设备,包括:光能发电装置、热量收集装置和总控装置:

光能发电装置包括太阳能电池板,太阳能电池板用于将太阳能转化为其他形式的能量;

热能收集装置的至少部分设置于临近于光能发电装置设置,用于收集光能发电装置工作时产生的热量以及太阳能的照射产生的热量;热能收集装置包括集热部、循环驱动部、热量交换部和热量输出部,循环驱动部与集热部连接,用于驱动集热部内的第一介质循环流动,热量交换部与集热部和热量输出部分别地连接,用于将集热部内的第一介质的能量传递给热量输出部内的第二介质;

总控装置与光能发电装置和热量收集装置分别地电连接,用于控制光能发电装置和热量收集装置的工作状态。

本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备,在光能发电装置的基础之上,增加了热量收集装置,能够在光能发电装置将光能转化为电能的过程中,通过热量收集装置对光能发电装置进行降温,避免光能发电装置的温度过高,影响其能量转化的效率。

并且,本申请实施例中的光伏光热能量收集转化设备还有针对性的设置了总控装置,用于协调光能发电装置和热量收集装置之间各自的工作状态,保证光伏光热能量收集转化设备的整体的光能转化效率和热量收集效率。避免光伏光热能量收集转化设备的构成部件出现作无用功的情形。

在本申请一个可选的实施例中,总控装置与光能发电装置电连接,光能发电装置为总控装置的工作提供电能。可选地,光能发电装置可为现有技术中的太阳能电池板。可选地,光能发电装置可为现有技术中的硅晶光伏电池。可选地,光能发电装置与热量收集装置电连接,并为热量收集装置供电。

于本申请一个可选的实施例中,光能发电装置的数量为一个,集热部设置于光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧。

本申请实施例对光能发电装置和热量收集装置的相对位置关系进行了设计,将集热部设置于光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧,避免集热部遮挡太阳光线,影响光能发电装置的工作。

于本申请一个可选的实施例中,光能发电装置的数量为至少两个,集热部设置于光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧,以及至少两个光能发电装置之间。

本申请实施例中的光能发电装置的数量可为多个,相邻的两个光能发电装置之间可具有一定间隙,使得集热部的至少部分能够设置在该位置。当光能发电装置的数量为多个,并且多个光能发电装置的设置位置相对地较为集中时,在光伏光热能量收集转化设备上产生的热量集中的现象也更加明显,此时针对集热部和光能发电装置的相对位置关系的设计,能够使得集热部更加高效地将光能发电装置表面及周围的热量带走,为光能发电装置降温。

于本申请一个可选的实施例中,集热部包括多条液路连通的管状结构2,多条管状结构2内部为允许第一介质流动的通道。多条管状结构2中的至少部分,沿光能发电装置的周向排布为可供第一介质循环流动的环状。多条管状结构2中的至少部分,沿光能发电装置的长度方向和/或宽度方向排布为栅状。

本申请实施例中,对集热部结构进行设计,使得集热部能够相对均匀的设置在光能发电装置的热场中,实现对光能发电装置的均匀散热。并且,本申请实施例中的集热部能够使得第一介质在其中循环,有利于改善光能发电装置的工作环境。

于本申请一个可选的实施例中,总控装置包括热量收集控制第一部,热量收集控制部与循环驱动部电连接,用于控制循环驱动部的工作状态。可选地,循环驱动部包括泵。

本申请实施例中的热量收集控制第一部能够控制第一介质在集热部中的状态(例如:流动状态和静止状态),也能够控制第一介质在集热部中的流动速度、流动方向等。热量收集控制第一部可通过对第一介质的状态调整集热部对光能发电装置的散热能力。

于本申请一个可选的实施例中,总控装置还包括热量收集控制第二部,热量收集控制第二部与热量交换部电连接,用于控制热量交换部的工作状态。热量交换部包括换热器。

本申请实施例中,热量收集控制第二部对热量交换部的控制方式可为控制热量交换部的开、关,和/或控制热量交换部的工作效率。当集热部内部的第一介质的温度达到第一阈值时,热量收集控制第二部可以控制热量交换部提高工作效率;当集热部内部的第一介质的温度未达到第一阈值时,热量收集控制第二部可以控制热量交换部降低工作效率;当集热部内部的第一介质的温度未达到第二阈值时,热量收集控制第二部可以控制热量交换部停止工作;当集热部内部的第一介质的温度达到第二阈值时,热量收集控制第二部可以控制热量交换部停开始工作。

于本申请一个可选的实施例中,总控装置还包括热量收集控制第三部;

热量收集控制第三部分别地与热量收集控制第二部和热量收集控制第一部电连接,热量收集控制第三部用于根据环境的温度,分别地控制热量收集控制第二部和热量收集控制第一部的工作状态。

本申请实施例中的热量收集控制第三部可以获取光能发电装置环境的温度。当光能发电装置环境的温度达到第三阈值时,热量收集控制第三部控制热量收集控制第一部开启或者提高工作效率,提高第一介质的循环效率;当光能发电装置环境的温度未达到第三阈值时,热量收集控制第三部控制热量收集控制第一部关闭或者降低工作效率,降低第一介质的循环效率。

可选地,当光能发电装置环境的温度达到第三阈值时,热量收集控制第三部控制热量收集控制第二部开启或者提高工作效率,增加热量交换部的热交换效率;当光能发电装置环境的温度未达到第三阈值时,热量收集控制第三部控制热量收集控制第二部关闭或者降低工作效率,降低热量交换部的热交换效率。

于本申请一个可选的实施例中,第一介质为防冻液,第二介质为水。

于本申请一个可选的实施例中,热能收集装置还包括导热层;

导热层包括设置于集热部朝向光能发电装置一侧的第一导热层,以及设置于集热部远离光能发电装置一侧的第二导热层。

可选地,本申请实施例中的第一导热层和第二导热层沿集热部的周向上连接,使得集热部的至少部分包裹在第一导热和第二导热层中,第一导热层和第二导热层之间的空间有助于保持集热部周围的环境均匀性。

可选地,第一导热层的热导系数,大于第二导热层的热导系数。使得第二导热层具有较好的保温性能,提高集热部的集热效果。第一导热层能够将光能发电装置一侧或者周围环境中的热量集中到集热部的位置,提高集热部的工作效率。

于本申请一个可选的实施例中,集热部距第一导热层之间的距离,大于集热部距第二导热层之间的距离。该距离的设计能够保证集热部临近于光能发电装置一侧具有足够的热交换空间,保证集热部工作环境的稳定性。

集热部距第一导热层之间的距离,不超过集热部沿该距离的方向的尺寸。该尺寸的设计也考虑到了集热部的集热能力,通过本申请实施例中的设计,集热部能够快速地将光能发电装置一侧的热量带走,有利于光能发电装置的降温。

可选地,第一导热层包括导热部和配合部,所导热部设置于配合部与集热部之间,导热部的热导系数小于配合部的热导系数。导热部主要用于在集热部周围建立稳定均匀的热场,有利于提高集热部的工作效率,配合部主要用于将光能发电装置一侧的热量传导至集热部的周围,有利于光能发电装置的降温。

应用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,至少可以实现如下有益效果:

1)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够在光能发电装置将光能转化为电能的过程中,通过热量收集装置对光能发电装置进行降温,避免光能发电装置的温度过高,影响其能量转化的效率。

2)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够将光能发电装置将光能转化为电能过程中产生的热量收集起来,供其他部门使用,避免能源浪费。

3)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够将辐照在伏光热能量收集转化设备上,但并未被光能发电装置转化的光能以热能的形式收集起来,在同一光伏光热能量收集转化设备实现多种能量的收集利用。

4)采用本申请实施例提供的光伏光热能量收集转化设备,能够将热量收集装置收集的能量进行远距离的传输,提高热量收集装置收集的能量的可利用性。

本技术领域技术人员可以理解,本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地,具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地,现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解的是,虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,其可以以其他的顺序执行。而且,附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,其执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上仅是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,包括光能发电装置、热量收集装置和总控装置:
所述光能发电装置包括太阳能电池板,所述太阳能电池板用于将太阳能转化为其他形式的能量;
所述热能收集装置的至少部分设置于临近于所述光能发电装置设置,用于收集所述光能发电装置工作时产生的热量以及太阳能的照射产生的热量;所述热能收集装置包括集热部、循环驱动部、热量交换部和热量输出部,所述循环驱动部与所述集热部连接,用于驱动所述集热部内的第一介质循环流动,所述热量交换部与所述集热部和热量输出部分别地连接,用于将所述集热部内的第一介质的能量传递给所述热量输出部内的第二介质;
所述总控装置与所述光能发电装置和热量收集装置分别地电连接,用于控制所述光能发电装置和热量收集装置的工作状态;
并且,
若所述光能发电装置的数量为一个,所述集热部设置于所述光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧;
若所述光能发电装置的数量为至少两个,所述集热部设置于所述光能发电装置背对太阳光直射方向的一侧,以及所述至少两个光能发电装置之间。
2.根据权利要求1所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,所述集热部包括多条液路连通的管状结构,所述多条管状结构内部为允许所述第一介质流动的通道。
3.根据权利要求2所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,所述多条管状结构中的至少部分,沿所述光能发电装置的周向排布为可供第一介质循环流动的环状。
4.根据权利要求2或3所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,所述多条管状结构中的至少部分,沿所述光能发电装置的长度方向和/或宽度方向排布为栅状。
5.根据权利要求1所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,包括下述至少一项:
所述总控装置包括热量收集控制第一部,所述热量收集控制部与所述循环驱动部电连接,用于控制所述循环驱动部的工作状态;
所述循环驱动部包括泵。
6.根据权利要求5所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,包括下述至少一项:
所述总控装置还包括热量收集控制第二部,所述热量收集控制第二部与所述热量交换部电连接,用于控制所述热量交换部的工作状态;
所述热量交换部包括换热器。
7.根据权利要求6所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,所述总控装置还包括热量收集控制第三部;
所述热量收集控制第三部分别地与所述热量收集控制第二部和热量收集控制第一部电连接,所述热量收集控制第三部用于根据环境的温度,分别地控制所述热量收集控制第二部和热量收集控制第一部的工作状态。
8.根据权利要求1所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,包括下述至少一项:
所述第一介质为防冻液;
所述第二介质为水。
9.根据权利要求1至3任一项所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,所述热能收集装置还包括导热层;
所述导热层包括设置于所述集热部朝向所述光能发电装置一侧的第一导热层,以及设置于所述集热部远离所述光能发电装置一侧的第二导热层;
所述第一导热层的热导系数,大于所述第二导热层的热导系数。
10.根据权利要求9所述的光伏光热能量收集转化设备,其特征在于,包括下述至少一项:
所述集热部距所述第一导热层之间的距离,大于所述集热部距所述第二导热层之间的距离;
所述集热部距所述第一导热层之间的距离,不超过所述集热部沿该距离的方向的尺寸;
所述第一导热层包括导热部和配合部,所导热部设置于所述配合部与所述集热部之间,所述导热部的热导系数小于所述配合部的热导系数。
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