CN112701959B - 一种太阳能综合利用光热混合发电系统 - Google Patents

一种太阳能综合利用光热混合发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能综合利用光热混合发电系统，包括设于光伏框架上的光伏电池、设于与吸热板配合的温差发电部件、位于温差发电部件两侧的换位部件；本发明通过设置第一水箱和第二水箱在温差发电部件两侧，通过温差发电部件的水冷热交替，对光伏电池散热的同时进行温差发电，并且将多余的热量通过第一水箱和第二水箱的水的转换进行热量存储，同时通过第一水箱与第二水箱的水容量交替和支撑组件的来配合对光伏电池面向太阳方向进行调整，保持光伏电池的发电的最大效率，并且第一水箱和第二水箱内存储的热量，在没有光的条件下继续利用温差发电部件进行发电，增加发电小时。

Description

一种太阳能综合利用光热混合发电系统
技术领域
本发明属于太阳能综合利用技术领域，尤其是涉及一种太阳能综合利用光热混合发电系统。
背景技术
在太阳能的利用方式中，太阳能光伏发电是目前较常见且研究较多的方式之一。但太阳能光伏发电效率低，一般只有10～20％，因此在太阳能的光电转换过程中，一方面会造成很大的太阳能的热能浪费，同时没有转换为电能的热能也会造成太阳能光伏电池温度升高。据研究，太阳能光伏电池的转换效率随着温度的升高而降低，太阳能光伏电池在进行光电转换时产生的余热会造成其转换效率下降3～6％。因此有必要对余热回收利用。传统的解决方案大多采用强制对流或自然对流的方式吸收余热，如利用水或空气的强制对流冷却系统。然而应当指出的是，冷却介质在流动过程中吸收太阳能光伏电池板的热量后其温度上升，导致太阳能光伏电池板的温度分布不均匀，有时甚至会产生“热点”问题，这对提高太阳能光伏电池的光电转换效率是不利的。同时，由于目前光伏电池的整体转换效率相对较低，传统的光伏发电系统的电能输出也难以满足用户的用电需求。温差发电作为一种合理利用余热、太阳能、地热等低品位能源转换为电能的有效方式，具有结构简单、坚固耐用、无运动部件和噪音等特点。鉴于此，可充分利用太阳的辐射热及光伏电池的余热在热电模块两端建立温差，实现温差发电，提高系统的整体电能输出。然而，由于目前温差发电的效率一般不超过14％，因此有必要对温差发电过程中产生的二次余热加以回收再利用。
基于以上现状和思想，提出把太阳能光伏发电部件、温差发电部件以及进行余热回收的热利用部件联合起来的系统，即一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种使用便捷、发电小时长、保持高发电效率的太阳能综合利用光热混合发电系统。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种太阳能综合利用光热混合发电系统，包括光伏框架、设于光伏框架上的光伏电池、设于光伏电池上的玻璃盖板、与光伏电池连接的吸热板、设于与吸热板配合的温差发电部件、位于温差发电部件两侧的换位部件；所述换位部件包括第一水箱设于光伏框架一侧的、设于光伏框架另一侧的第二水箱、设于第一水箱上与温差发电部件连接的第一水泵、与第一水泵配合的第一进水槽、设于第二水箱上与温差发电部件配合的第二水泵、与第二水泵配合的第二进水槽、设于光伏框架下部的中心固定旋杆、设于中心固定旋杆内的中心旋槽、与中心旋槽配合的中心旋轴、设于中心旋轴上的支撑组件；本发明通过设置第一水箱和第二水箱在温差发电部件两侧，通过温差发电部件的水冷热交替，对光伏电池散热的同时进行温差发电，并且将多余的热量通过第一水箱和第二水箱的水的转换进行热量存储，同时通过第一水箱与第二水箱的水容量交替和支撑组件的来配合对光伏电池面向太阳方向进行调整，保持光伏电池的发电的最大效率，并且第一水箱和第二水箱内存储的热量，在没有光的条件下继续利用温差发电部件进行发电，增加发电小时。
所述支撑组件包括设于中心旋轴两侧的支撑框架、设于光伏框架两侧边上的配合固定块、设于支撑框架上一侧的第一支撑板、位于第一支撑板上的第一限位旋转孔、设于支撑框架上另一侧的第二支撑板、位于第二支撑板上的第二限位旋转孔、设于与温差发电部件相连的旋转环板、设于旋转环板上的齿条、与齿条配合的齿轮、设于支撑框架上的固定支撑板、设于固定支撑板上位于齿轮两侧的固定支撑块、设于旋转环板两侧的移动卡槽、设于移动卡槽上的移动固定凹槽、设于固定支撑块上与移动固定凹槽配合的双凸块固定件、设于固定支撑块上与齿轮配合的旋转轴、设于支撑框架上与温差发电部件配合的固定元件；所述支撑组件通过支撑框架对光伏框架进行支撑，通过第一支撑板上的第一限位旋转孔和第二支撑板上的第二限位旋转孔对旋转环板进行固定的同时防止光伏框架的倾斜旋转发生为偏位，并通缩齿轮与齿条的旋转配合进一步加强光伏框架倾斜旋转的稳定，并通过双凸块固定件对旋转环板进行初步的固定和限位，使得光伏框架的倾斜运转进一步加强，防止第一水箱与第二水箱的水交换的时候造成光伏框架突然大幅度倾斜旋转，同时整体结构的稳定也得到了进一步加强。
所述固定元件包括设于支撑框架上的第一配合板、设于支撑框架上的第二配合板、设于支撑框架底部一侧两边的第一限位槽、设于第一限位槽内的第一限位柱、设于第一限位柱上的第一凸块、设于温差发电部件上与第一凸块配合的第一凹槽、设于第一限位槽内与第一限位柱配合的第一固定限位槽、设于第一限位柱上与第一固定限位槽配合的第一限位块、设于第一固定限位槽内与第一限位块配合的第一限位弹簧、设于支撑框架底部一侧两边的第二限位槽、设于第二限位槽内的第二限位柱、设于第二限位柱上的第二凸块、设于温差发电部件上与第二凸块配合的第二凹槽、设于第二限位槽内与第二限位柱配合的第二固定限位槽、设于第二限位柱上与第二固定限位槽配合的第二限位块、设于第二固定限位槽内与第二限位块配合的第二限位弹簧；所述固定元件通过第一配合板和第二配合板对光伏框架上的两个水箱进行固定支撑，同时通过第一水箱上的第一凹槽和第二水箱上的第二凹槽对支撑框架俩侧的第一凸块和第二凸块的固定配合，使得第一水箱的水部分通过温差发电部件冷热交替成热水后注入第二水箱，造成第二水箱的重量比第一水箱的重量大，使得支撑框架上第一支撑柱的第一凸块不足以对第一水箱进行固定，第一水箱脱离固定和限位后，随着第二水箱的重量增加像跷跷板的运转动作一样逐渐向上移动，使得光伏框架可以随着两个水箱的重量变化对面向太阳的方向进行调整，保持光伏电池的最大发电效率。
所述温差发电部件包括与吸热板相连的温差发电体、设有多个位于温差发电体内与第一进水槽和第二进水槽配合的温差发电水槽、设于光伏框架上的线缆保护块、设于线缆保护块内与光伏电池相连的线缆、设于线缆保护块上的第一散热块、设于第一散热块与线缆保护块配合的第一散热腔、与第一散热腔配合的第二散热块、设于线缆保护块上的第二散热块与第一散热腔配合的第二散热腔、设有多个位于温差发电水槽上与第一散热腔相连的第一注水槽、设有多个位于第一散热块上与第一散热腔和第二散热腔相连的第二注水槽、设有多个位于温差发电体上与第二散热块相连的流水槽；所述温差发电部件通过设置线缆保护块使得与光伏电池连接的线缆得到保护，并且通过设置第一散热腔和第二散热腔对线缆保护块进行散热，通过多个第一注水槽与第一散热腔连接，使得第一散热腔充满冷水，并通过多个第二注水槽使得第一散热腔内的水将线缆保护块的热量带到第二是散热腔内，通过流水槽将带有热量的水注入温差发电水槽末端，使得线缆对高温可以有效进行防护，并且防止外部风化，增加使用寿命，减少维修成本。
本发明通过设置第一水箱和第二水箱在温差发电部件两侧，通过温差发电部件的水冷热交替，对光伏电池散热的同时进行温差发电，并且将多余的热量通过第一水箱和第二水箱的水的转换进行热量存储，同时通过第一水箱与第二水箱的水容量交替和支撑组件的来配合对光伏电池面向太阳方向进行调整，保持光伏电池的发电的最大效率，并且第一水箱和第二水箱内存储的热量，在没有光的条件下继续利用温差发电部件进行发电，增加发电小时。
附图说明
图1为本发明的多个并联结构示意图；
图2为本发明的单独结构示意图；
图3为本发明的左视结构示意图；
图4为图3沿着A-A线剖开的剖面示意图；
图5为图4中A处的放大示意图；
图6为本发明中换位部件的结构示意图；
图7为本发明中旋转环板的结构示意图；
图8为本发明中支撑组件的结构示意图；
图9为本发明支撑组件的左结构示意图；
图10为图9沿着B-B线剖开的剖面示意图；
图11为图10中B处的放大示意图。
具体实施方式
为了使技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1-11所示，一种太阳能综合利用光热混合发电系统，包括光伏框架1、设于光伏框架1上的光伏电池2、设于光伏电池2上的玻璃盖板3、与光伏电池2连接的吸热板4、设于与吸热板4配合的温差发电部件5、位于温差发电部件5两侧的换位部件6；所述换位部件6包括第一水箱7、第二水箱8、第一水泵9、第一进水槽10、第二水泵11、第二进水槽12、中心固定旋杆13、中心旋槽14、中心旋轴15、支撑组件16；所述第一水箱7设于光伏框架1一侧，第二水箱8设于光伏框架1另一侧，第一水泵9设于第一水箱7上与温差发电部件5连接，第一进水槽10与第一水泵9连接，第二水泵11设于第二水箱8上与温差发电部件5连接，第二进水槽12与第二水连接，中心固定旋杆13设于光伏框架1下部，中心旋槽14设于中心固定旋杆13内，中心旋轴15与中心旋槽14旋转配合，支撑组件16设于中心旋轴15上。
所述支撑组件16包括支撑框架17、配合固定块18、第一支撑板19、第一限位旋转孔20、第二支撑板21、第二限位旋转孔22、旋转环板23、齿条24、齿轮25、固定支撑板26、固定支撑块27、移动卡槽28、移动固定凹槽29、双凸块固定件30、旋转轴31、固定元件32；所述支撑框架17设于中心旋轴15两侧，配合固定块18设于光伏框架1两侧边上，第一支撑板19设于支撑框架17上一侧，第一限位旋转孔20位于第一支撑板19上，第二支撑板21设于支撑框架17上另一侧，第二限位旋转孔22位于第二支撑板21上，旋转环板23设于与温差发电部件5相连，齿条24设于旋转环板23上，齿轮25与齿条24旋转啮合，固定支撑板26设于支撑框架17上，固定支撑块27设于固定支撑板26上与位于齿轮25两侧，移动卡槽28设于旋转环板23两侧，移动固定凹槽29设于移动卡槽28上，双凸块固定件30设于固定支撑块27上与移动固定凹槽29移动固定配合，旋转轴31设于固定支撑块27上与齿轮25旋转配合，固定元件32设于支撑框架17上与温差发电部件5固定配合。
所述固定元件32包括第一配合板33、第二配合板34、第一限位槽35、第一限位柱36、第一凸块37、第一凹槽38、第一固定限位槽39、第一限位块40、第一限位弹簧41、第二限位槽42、第二限位柱43、第二凸块44、第二凹槽45、第二固定限位槽46、第二限位块47、第二限位弹簧48；所述第一配合板33设于支撑框架17上，第二配合板34设于支撑框架17上，第一限位槽35设于支撑框架17底部一侧两边，第一限位柱36设于第一限位槽35内，第一凸块37设于第一限位柱36上，第一凹槽38设于温差发电部件5上与第一凸块37移动固定配合，第一固定限位槽39设于第一限位槽35内与第一限位柱36滑动配合，第一限位块40设于第一限位柱36上与第一固定限位槽39滑动配合，第一限位弹簧41设于第一固定限位槽39内与第一限位块40弹性配合，第二限位槽42设于支撑框架17底部一侧两边，第二限位柱43设于第二限位槽42内，第二凸块44设于第二限位柱43上，第二凹槽45设于温差发电部件5上与第二凸块44固定配合，第二固定限位槽46设于第二限位槽42内与第二限位柱43滑动配合，第二限位块47设于第二限位柱43上与第二固定限位槽46滑动配合，第二限位弹簧48设于第二固定限位槽46内与第二限位块47弹性配合。
所述温差发电部件5包括温差发电体49、温差发电水槽50、线缆保护块51、线缆52、第一散热块53、第一散热腔54、第二散热块55、第二散热腔56、第一注水槽57、第二注水槽58、流水槽59；所述温差发电体49与吸热板4相连，设有多个温差发电水槽50位于温差发电体49内与第一进水槽10和第二进水槽12连接，线缆保护块51设于光伏框架1上，线缆52设于线缆保护块51内与光伏电池2相连，第一散热块53设于线缆保护块51上，第一散热腔54设于第一散热块53与线缆保护块51连接，第二散热块55与第一散热腔连接，第二散热腔56设于线缆保护块51上的第二散热块55与第一散热腔54连接，设有多个第一注水槽57位于温差发电水槽50上与第一散热腔54相连，设有多个第二注水槽58位于第一散热块53上与第一散热腔54和第二散热腔56相连，设有多个流水槽59位于温差发电体49上与第二散热块55相连。
具体工作过程如下：
太阳升起，光伏框架1上的光伏电池2运转发电、并且开始升温，第一水箱7内的冷水通过第一水泵9注入到温差发电体49内，温差发电水槽50对光伏电池2进行散热的同时，温差发电体49利用温差发电水槽50的进行温差发电，线缆保护块51与吸热板4相连，通过第一注水槽57对第一散热腔54注入冷水，循环一圈后，通过第二注水槽58流入第二散热腔56，最后通过流水槽59进入温差发电水槽50末端，流入第二水箱8内，通过第一水泵9的缓慢运转，使得第二水箱8内的热水逐渐增加，使得光伏框架1中心固定旋杆13通过中心旋槽14与中心旋轴15的旋转配合下，第一水箱7上内的冷水逐渐减少，第一水箱7上的第一凹槽38与第一限位柱36上的第一凸块37解除固定，第二水箱8一端的光伏框架1逐渐向下倾斜，第二水箱8上的第二凹槽45与第二限位柱43上的第二凸块44固定配合，使得光伏电池2的第二水箱8完成倾斜后被固定支撑框架17上，在光伏电池2倾斜旋转的同时，设于温差发电部件5上的旋转环板23通过齿轮25和齿条24的配合下逐渐移动，并且双凸块固定件30在旋转环板23的移动卡槽28内对移动固定凹槽29进行固定。在固定元件32的固定配合下进行整体的固定。
太阳降落后，与第二水箱8相连的第二水泵11运转，将第二水箱8内的热水导入温差发电部件5内，进行温差发电，最后倒入第一水箱并且与上述运转方式相同，但运转方向相反。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种太阳能综合利用光热混合发电系统，包括光伏框架(1)、设于光伏框架(1)上的光伏电池(2)、设于光伏电池(2)上的玻璃盖板(3)、与光伏电池(2)连接的吸热板(4)、设于与吸热板(4)配合的温差发电部件(5)、位于温差发电部件(5)两侧的换位部件(6)；其特征在于：所述换位部件(6)包括设于光伏框架(1)一侧的第一水箱(7)、设于光伏框架(1)另一侧的第二水箱(8)、设于第一水箱(7)上与温差发电部件(5)连接的第一水泵(9)、与第一水泵(9)配合的第一进水槽(10)、设于第二水箱(8)上与温差发电部件(5)配合的第二水泵(11)、与第二水泵(11)配合的第二进水槽(12)、设于光伏框架(1)下部的中心固定旋杆(13)、设于中心固定旋杆(13)内的中心旋槽(14)、与中心旋槽(14)配合的中心旋轴(15)、设于中心旋轴(15)上的支撑组件(16)；
所述支撑组件(16)包括设于中心旋轴(15)两侧的支撑框架(17)、设于光伏框架(1)两侧边上的配合固定块(18)、设于支撑框架(17)上一侧的第一支撑板(19)、位于第一支撑板(19)上的第一限位旋转孔(20)、设于支撑框架(17)上另一侧的第二支撑板(21)、位于第二支撑板(21)上的第二限位旋转孔(22)、设于与温差发电部件(5)相连的旋转环板(23)、设于旋转环板(23)上的齿条(24)、与齿条(24)配合的齿轮(25)、设于支撑框架(17)上的固定支撑板(26)、设于固定支撑板(26)上位于齿轮(25)两侧的固定支撑块(27)、设于旋转环板(23)两侧的移动卡槽(28)、设于移动卡槽(28)上的移动固定凹槽(29)、设于固定支撑块(27)上与移动固定凹槽(29)配合的双凸块固定件(30)、设于固定支撑块(27)上与齿轮(25)配合的旋转轴(31)、设于支撑框架(17)上与温差发电部件(5)配合的固定元件(32)；
所述固定元件(32)包括设于支撑框架(17)上的第一配合板(33)、设于支撑框架(17)上的第二配合板(34)、设于支撑框架(17)底部一侧两边的第一限位槽(35)、设于第一限位槽(35)内的第一限位柱(36)、设于第一限位柱(36)上的第一凸块(37)、设于温差发电部件(5)上与第一凸块(37)配合的第一凹槽(38)、设于第一限位槽(35)内与第一限位柱(36)配合的第一固定限位槽(39)、设于第一限位柱(36)上与第一固定限位槽(39)配合的第一限位块(40)、设于第一固定限位槽(39)内与第一限位块(40)配合的第一限位弹簧(41)、设于支撑框架(17)底部一侧两边的第二限位槽(42)、设于第二限位槽(42)内的第二限位柱(43)、设于第二限位柱(43)上的第二凸块(44)、设于温差发电部件(5)上与第二凸块(44)配合的第二凹槽(45)、设于第二限位槽(42)内与第二限位柱(43)配合的第二固定限位槽(46)、设于第二限位柱(43)上与第二固定限位槽(46)配合的第二限位块(47)、设于第二固定限位槽(46)内与第二限位块(47)配合的第二限位弹簧(48)；
所述温差发电部件(5)包括与吸热板(4)相连的温差发电体(49)、设有多个位于温差发电体(49)内与第一进水槽(10)和第二进水槽(12)配合的温差发电水槽(50)、设于光伏框架(1)上的线缆保护块(51)、设于线缆保护块(51)内与光伏电池(2)相连的线缆(52)、设于线缆保护块(51)上的第一散热块(53)、设于第一散热块(53)与线缆保护块(51)配合的第一散热腔(54)、与第一散热腔配合的第二散热块(55)、设于线缆保护块(51)上的第二散热块(55)与第一散热腔(54)配合的第二散热腔(56)、设有多个位于温差发电水槽(50)上与第一散热腔(54)相连的第一注水槽(57)、设有多个位于第一散热块(53)上与第一散热腔(54)和第二散热腔(56)相连的第二注水槽(58)、设有多个位于温差发电体(49)上与第二散热块(55)相连的流水槽(59)。
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