CN111092596A - 一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统 - Google Patents

一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111092596A
CN111092596A CN201911158743.0A CN201911158743A CN111092596A CN 111092596 A CN111092596 A CN 111092596A CN 201911158743 A CN201911158743 A CN 201911158743A CN 111092596 A CN111092596 A CN 111092596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
solar
thermoelectric
temperature difference
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911158743.0A
Other languages
English (en)
Inventor
邓方
蔡烨芸
丁宁
赵佳晨
梁丽
石翔
高欣
陈杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201911158743.0A priority Critical patent/CN111092596A/zh
Publication of CN111092596A publication Critical patent/CN111092596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/42—Cooling means
    • H02S40/425—Cooling means using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，包括：设置在太阳翼基板上的两块以上太阳能电池板，用于利用太阳能发电，还包括：设置在太阳翼基板和太阳能电池板之间的两个以上温差发电片，两个以上所述温差发电片与两块以上太阳能电池板一一对应，用于利用温差发电，所述温差发电片热端朝向太阳能电池板，冷端朝向太阳翼基板；每个所述温差发电片的热端涂覆导热膜。

Description

一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统
技术领域
本发明涉及航天器能源技术领域，具体涉及一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统。
背景技术
随着太阳能能源技术的发展，目前太阳能作为人造卫星最主要的能量来源，得到了广泛的应用。根据现有太阳能电池板的结构，人造卫星在造型设计上有体装式太阳能电池阵、太阳桨和太阳翼这三种结构。比较常见的是太阳翼结构，即在卫星发射时处于收拢状态，升空后逐渐展开并锁定，最后进入在轨展开工作状态。
由于人造卫星在宇宙中飞行时直接接受太阳光的照射，因此向阳面的温度可以达到100℃以上，而背阳面的温度则非常低。
现有技术中，有学者设计出利用卫星外表面温度梯度进行发电的装置，将温差发电片嵌在隔热层中，安装在太阳能电池板的背面，并且附加了多层导热层和隔热层来达到降温和保温的目的。该装置虽然能够实现温差发电，但仍存在一定的技术缺陷：首先，该装置采用的温差发电片利用陶瓷板作为基底，柔性受限，无法适应不同卫星的多种造型；其次，增加的多层隔热层和导热层无疑增加了人造卫星的重量，这对人造卫星来说将是很大的挑战；然后，该装置只能依靠导热层来降低温差发电片的冷端温度，如果想要达到很好的导热效果，对导热材料的性能要求极高，容易产生昂贵的费用；最后，温差发电片热端吸收太阳能电池板中的温度作为其热端的温度，隔热层的使用虽然具有一定的保温效果，但是还使得温差发电片热端吸收的温度受到限制，间接降低了温差发电片热端和冷端之间的温差，进而降低了温差发电片的发电效率。
现有技术中的多数人造卫星上的太阳翼结构都存在自动捕获太阳光的结构，即可以自动旋转太阳翼角度，使太阳能电池板始终处于向阳面。在这样的结构下，太阳翼的向阳面和背阳面的相对位置恒定，两面的温度也能始终维持在一定温差范围。因此，可以考虑在人造卫星太阳翼设计温差发电系统。
发明内容
有鉴于此，考虑到人造卫星太阳翼的太阳能电池板的温度过高会影响其发电效率，本发明提供了一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，通过在人造卫星太阳翼的太阳能电池板背阳面设置温差发电片，能够充分利用太阳能电池板的多余热量，既有利于提高太阳能电池板的发电效率，又能够利用多余的热量形成温差进行二次发电。
本发明的技术方案为：一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，包括：设置在太阳翼基板上的两块以上太阳能电池板，用于利用太阳能发电，还包括：设置在太阳翼基板和太阳能电池板之间的两个以上温差发电片，两个以上所述温差发电片与两块以上太阳能电池板一一对应，用于利用温差发电，所述温差发电片热端朝向太阳能电池板，冷端朝向太阳翼基板；每个所述温差发电片的热端涂覆导热膜。
优选地，每个所述温差发电片的冷端涂覆导热膜。
优选地，所述太阳翼基板中布设两个以上热管，热管内装有导热介质。
优选地，所述太阳翼基板采用导热性材料。
优选地，所述温差发电片采用薄膜温差发电片。
优选地，所述热管采用导热性材料。
有益效果：
(1)本发明通过在设置于太阳翼基板上的太阳能电池板背阳面设置温差发电片，在太阳能电池板和温差发电片之间设置导热膜，将太阳能电池板的热量充分传导至温差发电片的热端，增加温差发电片热端和冷端的温差，能够充分利用太阳能电池板的多余热量，既有利于提高太阳能电池板的发电效率，又能够利用温差进行二次发电。
(2)本发明在温差发电片和太阳翼基板之间设置导热膜，用于温差发电片冷端散热，进一步增加温差发电片热端和冷端的温差。
(3)本发明在太阳翼基板中布置热管，有利于对温差发电片冷端散热，进一步增加温差发电片热端和冷端之间的温差。
(4)本发明的温差发电片采用薄膜温差发电片，在增加发电装置的情况下能够不显著增加人造卫星的负载重量。
附图说明
图1为本发明以单个太阳翼为实施对象的一体化发电系统的立体图。
图2为本发明以单个太阳翼为实施对象的一体化发电系统的结构爆炸图。
图3为本发明太阳翼基板的剖视图。
其中，1-人造卫星，2-太阳能电池板，3-温差发电片，4-太阳翼基板，5-导热膜，6-热管，7-接线盒
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，通过在人造卫星太阳翼的太阳能电池板背阳面设置温差发电片，能够充分利用太阳能电池板的多余热量，既有利于提高太阳能电池板的发电效率，又能够利用多余的热量形成温差进行二次发电。
如图1-2所示，该一体化系统包括：设置在太阳翼基板4和太阳能电池板2之间的两个以上温差发电片3，两块以上太阳能电池板2沿太阳翼基板1的展向阵列布置在太阳翼基板4的向阳面，用于利用太阳能发电，温差发电片3热端朝向太阳能电池板2，冷端朝向太阳翼基板4，温差发电片3用于利用其热端和冷端之间的温度差发电；
其中，两个以上温差发电片3与两块以上太阳能电池板2一一对应，便于随太阳翼折叠而折叠，温差发电片3和太阳能电池板2分别与接线盒7连接，接线盒7用于存储温差发电片3和太阳能电池板2所发电能；每个温差发电片3的热端和冷端分别涂覆导热膜5，温差发电片3热端的导热膜5用于将太阳能电池板2上多余的热量充分传导至温差发电片3的热端，增加温差发电片3热端和冷端之间的温差，温差发电片3冷端的导热膜5用于将冷端的热量进一步传导至太阳翼基板4上进行散热，进一步增加温差发电片3热端和冷端之间的温差，温差发电片3利用温差发电，其与太阳能电池板2同步进行发电，利用了太阳能电池板2中的多余能量使得太阳能电池板2的发电效率也显著提高。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图3所示，太阳翼基板4中布设两个以上热管6，热管6内装有导热介质，用于尽可能多且尽可能均匀地对太阳翼基板4进行散热，以进一步加速对温差发电片3冷端散热(或降温)，从而增加温差发电片3热端和冷端之间的温差，有利于增加温差发电片3发电量。
实施例3：
在实施例2的基础上，太阳翼基板4和热管6均选用导热性材料，均有利于对温差发电片3冷端降温。
实施例4：
在实施例1或2或3的基础上，温差发电片3采用薄膜温差发电片，在增加发电装置的情况下能够不显著增加人造卫星的的负载重量，且有利于增加温差发电片3的柔性。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，包括：设置在太阳翼基板上的两块以上太阳能电池板，用于利用太阳能发电，其特征在于，还包括：设置在太阳翼基板和太阳能电池板之间的两个以上温差发电片，两个以上所述温差发电片与两块以上太阳能电池板一一对应，用于利用温差发电，所述温差发电片热端朝向太阳能电池板，冷端朝向太阳翼基板；每个所述温差发电片的热端涂覆导热膜。
2.如权利要求1所述的用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，其特征在于，每个所述温差发电片的冷端涂覆导热膜。
3.如权利要求1或2所述的用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，其特征在于，所述太阳翼基板中布设两个以上热管，热管内装有导热介质。
4.如权利要求1或2所述的用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，其特征在于，所述太阳翼基板采用导热性材料。
5.如权利要求1或2所述的用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，其特征在于，所述温差发电片采用薄膜温差发电片。
6.如权利要求3所述的用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统，其特征在于，所述热管采用导热性材料。
CN201911158743.0A 2019-11-22 2019-11-22 一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统 Pending CN111092596A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911158743.0A CN111092596A (zh) 2019-11-22 2019-11-22 一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911158743.0A CN111092596A (zh) 2019-11-22 2019-11-22 一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111092596A true CN111092596A (zh) 2020-05-01

Family

ID=70393533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911158743.0A Pending CN111092596A (zh) 2019-11-22 2019-11-22 一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111092596A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113148248A (zh) * 2021-06-02 2021-07-23 北京理工大学 人造卫星温差发电系统的太空环境模拟平台及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710588A (en) * 1986-10-06 1987-12-01 Hughes Aircraft Company Combined photovoltaic-thermoelectric solar cell and solar cell array
US20070290287A1 (en) * 2002-04-23 2007-12-20 Freedman Philip D Thin film photodetector, method and system
CN203813717U (zh) * 2014-05-12 2014-09-03 内蒙古工业大学 一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统
CN108352805A (zh) * 2015-06-09 2018-07-31 杜罗帕恩联盟股份有限公司 用于产生电能量的设备
CN108512486A (zh) * 2018-02-13 2018-09-07 全球能源互联网研究院有限公司 一种柔性光电热复合电池
JP6528924B1 (ja) * 2018-05-31 2019-06-12 三菱電機株式会社 太陽光発電パドル、その製造方法及び宇宙構造物

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710588A (en) * 1986-10-06 1987-12-01 Hughes Aircraft Company Combined photovoltaic-thermoelectric solar cell and solar cell array
US20070290287A1 (en) * 2002-04-23 2007-12-20 Freedman Philip D Thin film photodetector, method and system
CN203813717U (zh) * 2014-05-12 2014-09-03 内蒙古工业大学 一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统
CN108352805A (zh) * 2015-06-09 2018-07-31 杜罗帕恩联盟股份有限公司 用于产生电能量的设备
CN108512486A (zh) * 2018-02-13 2018-09-07 全球能源互联网研究院有限公司 一种柔性光电热复合电池
JP6528924B1 (ja) * 2018-05-31 2019-06-12 三菱電機株式会社 太陽光発電パドル、その製造方法及び宇宙構造物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113148248A (zh) * 2021-06-02 2021-07-23 北京理工大学 人造卫星温差发电系统的太空环境模拟平台及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kandeal et al. Photovoltaics performance improvement using different cooling methodologies: A state-of-art review
Hu et al. Applications of radiative sky cooling in solar energy systems: Progress, challenges, and prospects
Thomas et al. Energy scavenging for small-scale unmanned systems
US10992253B2 (en) Compactable power generation arrays
Liu et al. Modeling of flat-plate solar thermoelectric generators for space applications
US11431289B2 (en) Combination photovoltaic and thermal energy system
CN103346702B (zh) 温差发电装置及便携式电源系统
Foster et al. The thermal environment encountered in space by a multifunctional solar array
JP2010013094A (ja) アルベド由来の飛行船電力システム
Kelzenberg et al. Design and prototyping efforts for the space solar power initiative
Xing et al. Thermal characteristics and output power performances analysis of solar powered stratospheric airships
CN111092596A (zh) 一种用于人造卫星的太阳能发电和温差发电一体化系统
Hengeveld et al. Thermal design considerations for future high-power small satellites
Kang et al. Energy impact of heat pipe-assisted microencapsulated phase change material heat sink for photovoltaic and thermoelectric generator hybrid panel
Wen et al. Evaluation of the phase change material in regulating all-day electrical performance in the PV-MCHP-TE system in winter
Choi Paraffin Phase Change Material for Maintaining Temperature Stability of IceCube Type of CubeSats in LEO
Keser et al. The usability of PV-TEG hybrid systems on space platforms
Stone et al. Operation and component testing of a solar thermophotovoltaic power system
GB2365116A (en) A hybrid photovoltaic/thermal system
Miller et al. Spacecraft power systems
Sato et al. Thermal characterization of hybrid photovoltaic module for the conversion of sunlight into microwave in solar power satellite
CN115013156B (zh) 一种用于航空涡喷发动机余热回收的近场热光伏发电装置
Akhatov et al. Study of thermal-technical parameters and experimental investigations on PV-Thermal collector
CN203352494U (zh) 温差发电装置及便携式电源系统
Stone et al. On-sun test results of McDonnell Douglas' prototype solar thermophotovoltaic power system

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: 20200501

RJ01 Rejection of invention patent application after publication