CN112688592A - 一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，涉及光伏发电技术领域。通过设置光伏发电装置、储热装置以及温差发电装置等部件，以及上述各个部件的管道连接关系，形成了冷却液的两条循环路径。一条循环路径中，冷却液进入光伏发电装置吸收光伏电池未利用的热量后，进入储热装置与其中相变材料换热，以通过相变材料存储热量。另一条路径中，冷却液进入储热装置吸收相变材料存储的热量，换热后的冷却液流入温差发电装置，温差发电装置利用冷却液中的热量进行温差发电。本申请结合光照条件，灵活调整冷却液在两条循环路径中的流动，达到在高昼夜温差环境下不间断发电的目的。

Description

一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统。

背景技术

在月球、高海拔区域以及沙漠等高昼夜温差地区，由于太阳光辐射较强，可以依靠太阳能光伏电池产生电能，进行能源供应。例如，月球上有许多特有的可供人类开采的矿产和能源，建立月球基地已成为人类航天活动的必然趋势和竞争热点，月球探测过程所需的能源主要依靠太阳能光伏电池供应。但光伏电池的光电转化效率仅为30％～40％，并且在月球处于黑夜时，光伏电池吸收不到太阳辐射，无法工作，进而导致利用太阳能光伏电池发电的成本较高，效率较低。因此，如何在高昼夜温差环境地区利用太阳能进行不间断地发电，提高将太阳能转化为电能的转化效率成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，在光伏电池吸收太阳辐射发电的同时，存储光伏电池在发电过程中无法转化为电能的热量，在太阳辐射不足或无太阳辐射时，利用存储的热量进行温差发电，实现在高昼夜温差环境下不间断发电的效果，并同时解决了光伏电池的光电转化效率低的问题。

本申请实施例提供一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，包括：主管道、光伏发电装置、储热装置以及温差发电装置；

所述光伏发电装置用于将光能装换为电能；其中，所述光伏发电装置包括冷却结构和光伏电池，所述冷却结构与所述主管道通过第一管道连接，用于基于所述主管道流出的冷却液吸收所述光伏电池散发的热量；

所述储热装置与所述冷却结构通过第二管道连接，以及与所述主管道通过第三管道连接，用于吸收并存储自所述冷却结构流出的冷却液的热量，或用于基于自所述主管道流出的冷却液吸收本地存储的热量；

所述温差发电装置，与所述储热装置通过第四管道连接，用于基于所述储热装置流出的冷却液的热量产生电能；

所述主管道与所述储热装置通过第五管道连接，以及与所述温差发电装置通过第六管道连接，用于接收所述储热装置、所述温差发电装置流出的冷却液。

可选地，还包括第一阀门、第二阀门以及第三阀门；

所述第一阀门位于所述第一管道，用于在有光照时开启，以使自所述主管道流出的冷却液流入所述光伏发电装置的冷却结构；

所述第二阀门位于所述第二管道上，用于在有光照时开启，以使自所述冷却结构流出的冷却液流入所述储热装置；

所述第三阀门位于所述第五管道上，用于在有光照时开启，以使冷却液在所述储热装置放热后流入所述主管道。

可选地，还包括：第四阀门；

所述第四阀门位于所述第三管道上，用于在有光照并且光照小于预设阈值时，或无光照时开启，以使自所述主管道流出的冷却液流入所述储热装置。

可选地，还包括：第五阀门、第六阀门以及第七阀门；

所述第五阀门位于所述第四管道上，用于在有光照并且光照小于预设阈值时，或无光照时开启，以使自所述储热装置流出的冷却液流入所述温差发电装置；

所述第六阀门位于所述第六管道上，用于在有光照并且光照小于预设阈值，或无光照时开启，以使冷却液在所述温差发电装置放热后流入所述主管道；

所述第七阀门位于所述第五管道和所述第六管道之间的管道，用于在无光照时关闭，以使自所述温差发电装置流出的冷却液直接流向所述主管道。

可选地，所述储热装置包括多个储热单元；每个储热单元包括出口层和多个储热层，所述多个储热层相互平行且自上而下相通，其中，位于最底层的储热层与所述出口层相通；

所述出口层内部中空且设置有储热出口和放热出口，其中：

所述储热出口通过储热出口通道与所述第五管道连通；

所述放热出口通过放热出口通道与所述第四管道连通。

可选地，所述储热层包括自上而下凹陷的凹槽、相变材料以及螺纹管，其中：

所述凹槽的底板内部中空，四周侧壁内设置有贯通流道，所述贯通流道与所述底板内部中空部分相通；

所述相变材料设置于所述凹槽中且与所述凹槽的内径匹配，所述相变材料上开有一中心孔；

所述螺纹管设置于所述凹槽的底板上，且与所述底板内部中空部分相通，其中，所述螺纹管的上端穿过所述中心孔与上一层所述储热层相通。

可选地，所述温差发电装置包括温差发电器、冷端层和热端层；所述热端层的底面连接所述温差发电器的上板面，所述温差发电器的下板面连接所述冷端层，所述冷端层与土壤接触；

所述热端层的入液口与所述第四管道连接，所述热端层的出液口与所述第六管道连接。

可选地，还包括：蓄电池；所述蓄电池通过电线分别连接所述光伏发电装置和所述温差发电装置；所述蓄电池用于存储所述光伏发电装置和所述温差发电装置获得的电能；

在有光照并且光照小于预设阈值时，多个储热单元中的目标储热单元的第二管道接通，并且所述目标储热单元的第三管道关闭；除所述目标储热单元外的其他储热单元的第三管道接通，并且除所述目标储热单元外的其他储热单元的第二管道关闭，以使所述光伏发电装置和所述温差发电装置获得的总电能满足所述蓄电池的储电需求。

本申请实施例使用第一管道、第三管道将主管道分别与光伏发电装置和储热装置的冷却液入口进行连接，使用第二管道将光伏发电装置与储热装置进行连接，使用第四管道将储热装置与温差发电装置进行连接，再分别使用第五管道和第六管道，将主管道分别与储热装置和温差发电装置的冷却液出口进行连接，通过上述各装置之间的连接关系，使冷却液在各个装置间流转，并进行多次换热，进而在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中形成两条不同的冷却液循环路径，在光照充足时，充分利用太阳辐射产生电能，并存储足够多的热量，在光照不充足时，结合光伏电池和温差发电共同产生电能，在无光照时，利用存储的热量进行温差发电，进而解决夜晚没有光照时的电量需求问题，并实现昼夜不间断发电的效果。

本申请实施例的储热层采用旋流式的片状结构，冷却液进入储热单元后先在贯通流道旋转运动，后受重力作用，流入储热层底部中空部分，依靠惯性在储热层底部自发的旋转流动，均匀的与相变材料进行换热，相变材料与冷却液换热的结构简单，压降较小，在同等换热效率下消耗更少的泵功，并且利用冷却液在储热层的底板均匀分布的特点，提高了冷却液和相变材料之间换热均匀性。

本申请实施例的储热装置采用多个储热单元，并且可以根据储热需求调整储热单元和储热层的数量，也可以根据光照情况决定开启储热单元的数量，因此本申请的储热装置可以适应不同功率的太阳能发电装置，也为本申请提出的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统可以应用在不同地形环境下提供基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提出的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统的结构示意图；

图2是本申请实施例中蓄热装置的结构示意图；

图3A是本申请实施例中储热层的结构示意图；

图3B是本申请实施例中储热层的内部结构示意图；

图4是本申请实施例中的相变材料的示意图；

图5是本申请实施例的出口层的结构示意图；

图6是本申请实施例的储热单元的内部结构图；

图7是本申请实施例中冷却液在储热装置中的流动路径图；

图8是本申请实施例中温差发电装置的结构示意图。

附图标记：主管道-1；第一管道-11；第一阀门-111；第二管道-12；第二阀门-121；第三管道-13；第四阀门-131；第四管道-14；第五阀门-141；第五管道-15；第三阀门-151；第六管道-16；第六阀门-161；第七阀门-162；泵-17；光伏发电装置-2；冷却结构-21；储热装置-3；储热单元-31；出口层-32；储热出口-321；放热出口322；储热出口通道323；放热出口通道-324；通孔-325；储热层-33；凹槽-331；储热入口3311；放热入口3312；储热入口通道-3313；放热入口通道3314；贯通流道-332；螺纹管-333；相变材料-34；中心孔-341；温差发电装置-4；温差发电器-41；冷端层-42；热端层-43；蓄电池-5。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

申请人发现光伏电池的光电转化效率仅为30％～40％，在光伏电池将光能转换为电能的过程中，无法转换为电能的能量转化为了热量。而在月球处于黑夜时，月面表层的月壤不断以辐射的方式向太空散热，使得月面表层的月壤温度极低。同时由于太阳能热发电一直存在着成本过高难以推广的困难，申请人基于无太阳辐射的月球表面温度极低的特点，采用温差发电利用光伏电池无法转换的热量，解决了光伏电池的光电转化效率低的问题，同时达到在高昼夜温差环境下不间断发电的目的。

图1是本申请提出的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统的结构示意图，如图1所示，用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统包括：主管道1光伏发电装置2、储热装置3以及温差发电装置4；

泵17可以是离心泵、混流泵、轴流泵或旋涡泵等，本申请对此不作限制。

光伏发电装置2用于将光能装换为电能，光伏发电装置2包括冷却结构21和光伏电池22。光伏电池22连接陶瓷覆铜基板的上板面，陶瓷覆铜基板的下板面连接冷却结构21。

光伏电池22能够将吸收的太阳辐射转换为电能，本申请中可以采用高倍聚光光伏电池(HCPV，High Concentrator Photovoltaic Cells)，高倍聚光光伏电池的聚光比一般大于150且小于2000。光伏电池的聚光比越大需要的散热功率越大。聚光是指以透镜或反光镜为聚光器，将大面积的太阳光聚成小的光束并照射到面积更小的光伏电池上，以提高光伏电池单位面积的太阳辐射吸收率和发电效率。

冷却结构21中可以设置不同的部件，降低其进出口压降，从而解决光伏电池温度过高、温度分布不均匀导致的安全及低效的问题。

冷却结构21用于对光伏电池22进行散热，可以采用冷却效率高、冷却均匀性高的换热结构。包括但不限于微通道热沉、微通道液冷模块或传统歧管式微通道热沉等换热结构。

图2是本申请实施例中蓄热装置的结构示意图，参考图2。

储热装置3包括多个储热单元31，每个储热单元31自上而下排列，相互独立，不同的储热单元31之间不会出现热传导和冷却液交流的现象。每个储热单元包括出口层32和多个储热层33。多个储热层33相互平行且自上而下相通，位于最底层的储热层33与出口层32相通。

图3A是本申请实施例中储热层的结构示意图，图3B是本申请实施例中储热层的内部结构示意图，如图3A和图3B所示，储热层33包括自上而下凹陷的凹槽331；凹槽331的底板内部中空，其四周侧壁内设置有贯通流道332，贯通流道332与底板内部中空部分相通；贯通流道332可以是凹槽331的四周侧壁的内部中空部分，由于四周侧壁为圆环，那么贯通流道332也为圆环流道。

图4是本申请实施例中的相变材料的示意图，参考图4。相变材料34设置于凹槽331中且与凹槽331的内径匹配，相变材料34上开有一中心孔341；螺纹管333设置于凹槽331的底板上，且与凹槽331的底板内部中空部分相通，其中，螺纹管333的上端穿过中心孔341与上一层储热层33相通。具体地，储热层33的底板，即凹槽331的底板中心开有螺纹孔，该螺纹孔的内径与螺纹管333的外径匹配，螺纹管333穿过中心孔341后，下端与螺纹孔扭紧，储热层33的下板面也开有螺纹孔，该螺纹孔与下一层储热层33的凹槽331上设置的螺纹管333扭紧，进而通过螺纹管333实现相邻两个储热层33的连通。

图5是本申请实施例的出口层的结构示意图，图6是本申请实施例的储热单元的内部结构图，图6中的虚线表示冷却的冷却液，点画线为具有热量的冷却液。如图5和图6所示，储热单元31中的单个储热层33采用旋流式的片状结构，储热层33的凹槽331的四周侧壁还可以设置储热入口3311和放热入口3312，储热入口3311通过储热入口通道3313导入具有热量的冷却液，使冷却液流经储热层33，相变材料34吸收并存储冷却液中的热量；放热入口3312通过放热入口通道3314导入从主管道1流出的冷却液，冷却液流经储热层33，吸收相变材料中存储的热量，通过出口层32流入温差发电装置。本申请中，具有热量的冷却液可以是从光伏发电装置2的冷却结构21中流出的冷却液。

出口层32内部中空且设置有储热出口321和放热出口322，其中：储热出口321通过储热出口通道323将放热后的冷却液导出储热装置3，放热出口322通过放热出口通道324将吸热后的冷却液导出储热装置3，并通过管道将在储热装置3吸热后的冷却液导入温差发电装置进行发电。

储热出口通道323和放热出口通道324可以设置在出口层的外壁。

出口层32的上板面的顶部开有通孔325，该通孔325与最储热单元31中最底层的储热层33的下板面的螺纹孔相通，进而出口层32的内部中空部分可以汇集储热单元31中所有储热层33中的冷却液。

相变材料是一种在一定温度条件下能改变物质状态并能提供潜热的物质。相变材料转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。

图7是本申请实施例中冷却液在储热装置中的流动路径图，参考图7，具有热量的冷却液自储热层33的储热入口3311流入储热层33的贯通流道，在惯性的作用下，在贯通流道内沿储热层33的四周侧壁周向流动，冷却液在周向流动的过程中受重力作用，向下流入储热层33的底板中空部分，由于储热层33的旋流式的片状结构，冷区液是从四周均匀流向储热层33的底板中空部分，进而使得储热层33的底板中空部分中的冷却液均匀分布，放置在储热层33的凹槽331中的相变材料吸收并存储冷却液的热量，被吸收热量后的冷却液自其所在的储热层33的下板面的螺纹孔流出，流入出口层31，自出口层31的储热出口321流出储热单元31。直接从第三管道131流出的冷却液自储热层33的放热入口通道3314流入储热层33的贯通流道，进一步均匀流入储热层33的底板中空部分，吸收储热层33的相变材料存储的热量。由上述冷却液在储热单元31中的流动线路可知，由于在每个储热单元31都设置了储热入口3311和放热入口3312，冷却液从储热入口3311或放热入口3312流入储热单元31，代表了其与相变材料34不同的能量传递方向。

由此可见，本申请实施例的储热层33采用旋流式的片状结构，冷却液在储热层33底部自发的旋转流动，均匀的与相变材料34进行换热，相变材料与冷却液换热的结构简单，压降较小，在同等换热效率下消耗更少的泵功，并且利用冷却液在储热层33的底板均匀分布的特点，提高了冷却液和相变材料34之间换热均匀性。

本申请实施例的储热装置3采用多个储热单元31，并且可以根据储热需求调整储热单元31和储热单元31中储热层33的数量，也可以根据光照情况决定开启储热单元31的数量，换言之，储热装置3存储热量的能力方便可调节，因此本申请的储热装置3可以适应不同功率的太阳能发电装置，也为本申请提出的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统可以应用在不同地形环境下提供基础。

图8是本申请实施例中温差发电装置的结构示意图，参考图8。温差发电装置包括温差发电器41、冷端层42和热端层43。热端层43的底面连接温差发电器41的上板面，温差发电器41的下板面连接冷端层42，冷端层42与土壤接触。

热端层43的入液口与第四管道14连接，热端层43的出液口与第六管道16连接。由于热端层43的结构可以与冷却结构22的结构相同，因此冷区液流入热端层43后，也能在其微肋板中均匀分布，使得热端层43的热量均匀升高，利用温差发电器41利用温差发电。热端层43的入液口可以是其中歧管式分流板的入水口，热端层43的出液口可以是其出口底板的热沉出水口。

可以使用固定柱将冷端层42固定在土壤中，昼夜温差较大的地区在没有太阳光的情况下，土壤温度较低，冷端层42与土壤接触温度较低，热端层43吸收冷却液的热量后温度升高，温差发电器41可以充分利用冷端层42和热端层43之间的温差进行发电。

继续参考图1，说明主管道1、光伏发电装置2、储热装置3以及温差发电装置4之间的连接关系，以及各个部件在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中的作用。光伏发电装置2的冷却结构21与主管道1通过第一管道连接，用于基于自主管道1流出的冷却液吸收光伏电池22散发的热量；储热装置3与冷却结构21通过第二管道12连接，以及与主管道1通过第三管道13连接，用于吸收并存储自冷却结构22流出的冷却液的热量，或用于基于自主管道1流出的冷却液吸收本地存储的热量；温差发电装置4与储热装置3通过第四管道14连接，用于基于储热装置3流出的冷却液的热量产生电能；主管道1还与储热装置3通过第五管道15连接，以及与温差发电装置4通过第六管道16连接，用于接收储热装置3和温差发电装置4流出的冷却液。

主管道1是指泵17所在的管道，即第七阀门162和第一阀门111之间的管道，冷却液在泵17的驱动下自主管道1流向储热装置3和冷却结构21，在储热装置3或在温差发电装置4放电后的冷却液回到主管道1。

具体可以在泵17的出口连接主管道1，主管道1分别连接第一管道11和第三管道13，冷却液在泵17的驱动下，可以流向光伏发电装置2的冷却结构22和储热装置3。将泵17设置在主管道1上后，主管道1位于泵出口侧的部分分别与第一管道11和第三管道13，冷却液在泵17的驱动下，可以流向光伏发电装置2的冷却结构22和储热装置3；主管道1位于泵17入口侧的部分分别连接第六管道16和第五管道15，以使储热装置3和温差发电装置4流出的冷却液汇集到主管道1。由此可见，冷却液在泵17的作用下，在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中的封闭管道中循环。

具体地，储热单元31的出口层32设置的储热出口321通过储热出口通道323与第五管道15连通；放热出口322通过放热出口通道324与第四管道14连通。

当白天光照充足时，用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中的光伏发电装置中的光伏电池22将光能转化为电能，泵17驱动冷却液经过第一管道11流入冷却结构21，对光伏电池22进行冷却，维持光伏电池22稳定的工作温度，冷却液在冷却结构21中与光伏电池22换热后，带走光伏电池22未转化为电能的热量，经过第二管道12流入储热装置3，将热量传递给放置于储热装置3的储热层33中的相变材料34，在利用相变材料34将光伏电池22未转化的太阳能进行存储的同时，实现了对冷却液的冷却，冷却后的冷却液流出储热装置3，经过第五管道15回到主管道1，以再次通过泵17驱动流向光伏发电装置2，实现冷却液在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中的循环。当白天有光照，但光照不充足时，流经主管道的冷却液分为两个部分，一部分在泵17的驱动下流入冷却结构21，按冷却液在光照条件充足时的流动路径继续工作，另一部分经过第三管道13流入储热装置3，在储热层33中吸收相变材料存储的热量，吸收热量后的冷却液经过第四管道14流入温差发电装置4的热端层43，流入热端层43的冷却液与热端层43底面换热，在使热端层43的温度升高，使得温差发电器41利用热端层43和冷端层42之间的温差产生电能的同时，实现了对冷却液的冷却，冷却后的冷却液流出温差发电装置4，经过第六管道16与从储热装置3流出的第一部分的冷却液汇合，回到主管道1，实现冷却液在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中的循环。在黑夜无光照条件时，光伏电池22停止工作，冷却液在泵17的驱动下流入储热装置3，按第二部分冷却液在光照条件不充足时的流动路径继续工作，通过温差发电装置产生电能，以在没有太阳辐射的情况下，依旧能够产生电能。

本申请实施例使用第一管道11、第三管道13将主管道71分别与光伏发电装置2和储热装置3的冷却液入口进行连接，使用第二管道12将光伏发电装置2与储热装置3进行连接，使用第四管道14将储热装置3与温差发电装置4进行连接，再分别使用第五管道15和第六管道16将主管道1分别与储热装置3和温差发电装置4的冷却液出口进行连接，通过上述各装置之间的连接关系，使冷却液在各个装置间流转，并进行多次换热，进而在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中形成两条不同的冷却液循环路径，在光照充足时，充分利用太阳辐射产生电能，并存储足够多的热量，在光照不充足时，结合光伏电池和温差发电共同产生电能，在无光照时，利用存储的热量进行温差发电，进而解决夜晚没有光照时的电量需求问题，并实现昼夜不间断发电的效果。

继续参考图1，本申请实施例还设置了多个阀门，在不同光照条件下，通过阀门的开启，控制冷去液在用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统中的流动路线，以使冷却液的循环路径符合当前的光照条件。

具体地，用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统还包括第一阀门111、第二阀门121、第三阀门151、第四阀门131、第五阀门141、第六阀门161以及第七阀门162。

第一阀门111位于第一管道11，用于在有光照时开启，以使自主管道1流出的冷却液流入光伏发电装置2的冷却结构21，对光伏发电装置2进行冷却，并吸收光伏发电装置2的光伏电池22散发的热量。

第二阀门121位于第二管道12上，用于在有光照时开启，以使自冷却结构21流出的冷却液流入储热装置3，以使储热装置3吸收自光伏发电装置2流出的冷却液的热量并存储在本地。

第三阀门151位于第五管道15上，用于在有光照时开启，以使冷却液在储热装置3放热后流入主管道1。

第四阀门131位于第三管道13上，用于在有光照并且光照小于预设阈值时，或无光照时开启，以使自主管道1流出的冷却液流入储热装置3，吸收储热装置3存储的热量。预设阈值可以根据当前用电需求计算得到，例如根据当前用电需求计算得到光伏电池需要吸收光能为M，此时可以将M/P确定为预设阈值，P为太阳辐射转换效率。

第五阀门141位于第四管道14上，用于在有光照并且光照小于预设阈值时，或无光照时开启，以使自储热装置3流出的冷却液流入温差发电装置4，以使温差发电装置4利用自储热装置3流出的吸收热量后的冷却液的热量进行发电.

第六阀门161位于第六管道16上，用于在有光照并且光照小于预设阈值，或无光照时开启，以使冷却液在温差发电装置4放热后流入主管道1。

第七阀门162位于第五管道15和第六管道16之间的管道，用于在无光照时关闭，以使自温差发电装置4流出的冷却液直接流向主管道1，不会回流至储热装置3。

由于储热装置3中包括多个独立的储热单元31，那么对应的第二管道12、第三管道13、第四管道14和第五管道15也有多个。每个储热单元31对应一个第二管道12、一个第三管道13、一个第四管道14和以及一个第五管道15。

在本申请的另一个实施例中，用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统还包括蓄电池5，蓄电池5通过电线分别连接光伏发电装置2和温差发电装置4；蓄电池5用于存储光伏发电装置2和温差发电装置4获得的电能；

在有光照并且光照小于预设阈值时，多个储热单元31中的目标储热单元的第三管道13接通，并且目标储热单元的第二管道12关闭；除目标储热单元外的其他储热单元的第二管道12接通，并且除目标储热单元外的其他储热单元的第三管道13关闭，以使光伏发电装置2和所述温差发电装置4获得的总电能满足蓄电池的储电需求。

示例地，假设温差发电器基于80摄氏度的温差能够产生100J的电能，一个储热单元存储的热量在理想条件下能够使热端层的温度大于冷端层80摄氏度，蓄电池5需要1000J的电能。若此时光照条件小于预设阈值，并且在当前太阳辐射的条件下，光伏电池22能够转化得到700J的电能，那么需要在储热装置3的所有储热单元中选择3个储热单元31作为目标储热单元，负责将热量交换给冷却液，其余的储热单元31负责存储光伏电池22未能转化的能量，及光伏电池22转换电能时散发的热量。

本申请实施例通过设置多个储热单元31，并针对每个储热单元31设置了第二管道12、第三管道13、第四管道14和第五管道15，根据光照条件，通过关闭或开启相关管道，选择一定数量的储热单元31存储光伏电池产生的热量，其余的储热单元31对冷却液加热，在光照条件不充足时，不仅充分利用了有限的太阳辐射能，还同时兼顾温差发电获得足够的电能，以满足生产生活所需。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，包括：主管道(1)、光伏发电装置(2)、储热装置(3)以及温差发电装置(4)；

所述光伏发电装置(2)用于将光能装换为电能；其中，所述光伏发电装置(2)包括冷却结构(21)和光伏电池(22)，所述冷却结构(21)与所述主管道(1)通过第一管道(11)连接，用于基于主管道(1)流出的冷却液吸收所述光伏电池(22)散发的热量；

所述储热装置(3)与所述冷却结构(21)通过第二管道(12)连接，以及与所述主管道(1)通过第三管道(13)连接，用于吸收并存储自所述冷却结构(21)流出的冷却液的热量，或用于基于自所述主管道(1)流出的冷却液吸收本地存储的热量；

所述温差发电装置(4)，与所述储热装置(3)通过第四管道(14)连接，用于基于所述储热装置(3)流出的冷却液的热量产生电能；

所述主管道(1)与所述储热装置(3)通过第五管道(15)连接，以及与所述温差发电装置(4)通过第六管道(16)连接，用于接收所述储热装置(3)、所述温差发电装置(4)流出的冷却液。

2.根据权利要求1所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，还包括第一阀门(111)、第二阀门(121)以及第三阀门(151)；

所述第一阀门(111)位于所述第一管道(11)，用于在有光照时开启，以使自所述主管道(1)流出的冷却液流入所述光伏发电装置(2)的冷却结构(21)；

所述第二阀门(121)位于所述第二管道(12)上，用于在有光照时开启，以使自所述冷却结构(21)流出的冷却液流入所述储热装置(3)；

所述第三阀门(151)位于所述第五管道(15)上，用于在有光照时开启，以使冷却液在所述储热装置(3)放热后流入所述主管道(1)。

3.根据权利要求1所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，还包括：第四阀门(131)；

所述第四阀门(131)位于所述第三管道(13)上，用于在有光照并且光照小于预设阈值时，或无光照时开启，以使自所述主管道(1)流出的冷却液流入所述储热装置(3)。

4.根据权利要求1所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，还包括：第五阀门(141)、第六阀门(161)以及第七阀门(162)；

所述第五阀门(141)位于所述第四管道(14)上，用于在有光照并且光照小于预设阈值时，或无光照时开启，以使自所述储热装置(3)流出的冷却液流入所述温差发电装置(4)；

所述第六阀门(161)位于所述第六管道(16)上，用于在有光照并且光照小于预设阈值，或无光照时开启，以使冷却液在所述温差发电装置(4)放热后流入所述主管道(1)；

所述第七阀门(162)位于所述第五管道(15)和所述第六管道(16)之间的管道，用于在无光照时关闭，以使自所述温差发电装(4)置流出的冷却液直接流向所述主管道(1)。

5.根据权利要求1所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，所述储热装置(3)包括多个储热单元(31)；每个储热单元(31)包括出口层(32)和多个储热层(33)，所述多个储热层(33)相互平行且自上而下相通，其中，位于最底层的储热层(33)与所述出口层(32)相通；

所述出口层(32)内部中空且设置有储热出口(321)和放热出口(322)，其中：

所述储热出口(321)通过储热出口通道(323)与所述第五管道(15)连通；

所述放热出口(322)通过放热出口通道(324)与所述第四管道(14)连通。

6.根据权利要求5所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，所述储热层(33)包括自上而下凹陷的凹槽(331)、相变材料(34)以及螺纹管(333)，其中：

所述凹槽(331)的底板内部中空，四周侧壁内设置有贯通流道(332)，所述贯通流道(332)与所述底板内部中空部分相通；

所述相变材料(34)设置于所述凹槽(331)中且与所述凹槽(331)的内径匹配，所述相变材料上开有一中心孔(341)；

所述螺纹管(333)设置于所述凹槽(331)的底板上，且与所述底板内部中空部分相通，其中，所述螺纹管(333)的上端穿过所述中心孔(341)与上一层所述储热层(33)相通。

7.根据权利要求1所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，所述温差发电装置(4)包括温差发电器(41)、冷端层(42)和热端层(43)；所述热端层(43)的底面连接所述温差发电器(41)的上板面，所述温差发电器(41)的下板面连接所述冷端层(42)，所述冷端层(42)与土壤接触；

所述热端层(43)的入液口与所述第四管道(14)连接，所述热端层(43)的出液口与所述第六管道(16)连接。

8.根据权利要求5所述的用于高昼夜温差环境下的不间断光伏发电系统，其特征在于，还包括：蓄电池(5)；所述蓄电池(5)通过电线分别连接所述光伏发电装置(2)和所述温差发电装置(4)；所述蓄电池(5)用于存储所述光伏发电装置(2)和所述温差发电装置(4)获得的电能；

在有光照并且光照小于预设阈值时，多个储热单元(31)中的目标储热单元的第三管道(13)接通，并且所述目标储热单元的第二管道(12)关闭；除所述目标储热单元外的其他储热单元的第二管道(12)接通，并且除所述目标储热单元外的其他储热单元的第三管道(13)关闭，以使所述光伏发电装置(2)和所述温差发电装置(4)获得的总电能满足所述蓄电池(5)的储电需求。

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