CN1246603A

CN1246603A - 高效太阳热电同产器

Info

Publication number: CN1246603A
Application number: CN98117671A
Authority: CN
Inventors: 王存义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-03-08

Abstract

本发明是高效太阳热电同产器,用高倍聚光发电以大幅度降低太阳能发电成本和提高光伏电池转换效率,同时能充分供应热水给用户。并能储存太阳能,在无太阳时仍可用储存的太阳能烧热水、开水、煮饭、取暖等;它是由透反管和热电管构成热电采能器及能以恒定入射角射于采能器上的太阳会聚光束、供水器、收水器及管道阀门和收电器等所组成,具有成本低、功能多、光电转换效率高、产热效率高、热电互补性同产等优点,还可用于建造大规模太阳光伏发电站。

Description

高效太阳热电同产器

本发明属于利用太阳能的领域，具体的说，是属于利用太阳光伏发电和产热的领域。光伏发电的转换效率，一般为12％，还有88％被浪费了，而且光电池的效率随温度升高而降低，故必须散热。再者光电池价格昂贵，难以大而积推广。在中国专利申请号为95195538.1中，提供了把太阳长波射线和短波射线分别作为发电和发热利用的装置；是把光伏发电和产热分成两个管子进行，然后用产的热介质推动涡轮机发电，最后再利用热水，缺点是其结构复杂，成本昂贵。在中国专利申请号为97102351.4中，公告了用于太阳房的发电和生产热空气的装置，是采用箱子和盒子作集热器，使用非晶硅发电，最后把暖空气引入室内。但这不能产热水，也不能大幅度提高发电功率。在中国专利号94203877.0中，公开了一种聚光发电集热装置，它是在换热器下面有光电池，它的光电池和换热器暴露在空气中，热量损耗大，没有进光窗口，没有吸热材料，被光电池和换热器反射的光热也不能回收，所以热效率和光电效率都较低。

本发明的目的，就是要解决上述问题，提供一种热、电同产的、产热效率和产电效率都较高的、成本较低的热电综合利用装置。

本发明是通过下述装置实现的：

1、一种高效太阳热电同产器，属于太阳能利用领域，包括热电采能器、太阳会聚光束、供水器、收水器、收电器和管道阀门构成，其特征在于：

A.所述热电采能器由热电管和透反管构成，热电管的中心线和透反管的中心线尽量相互平行，热电管被透反管包围着，在热电管的管壁外表面上，布置有太阳电池板条和光谱选择吸收层条，二者交替排列，太阳电池板条和热电管基材之间由具有电缘性并易导热的材料连接，热电管内有吸热介质流过，透反管壁上有条形透明窗口和条形反光镜，二者交替排列，热电管的每一条太阳电池板条对应着透反管上的某一条透光窗口，透反管上每一条反光镜正对着热电管上的某一条光谱选择吸收层条，热电管的一端有进水口，另一端为出水口；

B.所述供水器是具有压力的，包括管道及阀门，或包括容器及其进、出口和管道、阀门；

c.所述收水器包括收水容器及收水口和放水口及管道、阀门。

2、所述热电管上太阳电池板条所对应的透反管的透明窗口上，设置有能把太阳会聚光束变为使光线均匀投射在受照面上的或满足其他需要的折光透镜。

3、所述收水器是带有管道、阀门的保温水箱。

4、所述收水器也可以是带有管道、阀门的冷却水池，并通过水泵和管道把冷却水池和供水器连通起来。

5、所述热电采能器中，在热电管壁外和透反管壁内之间的空间的气压为负值。

6、所述太阳会聚光束是具有焦线的，并且沿其焦线方向是被分割为若干部分的，每一部分的太阳会聚光束部是照射在透反管的某一条透光窗口上的，每一部分的太阳会聚光束的焦线都是和透反管的中心线尽量平行的。

下面结合附图进一步详述本发明。

图1是热电采能器的横剖面放大图，图2是本发明的总体图。

在图1中，1是光电池，2是电绝缘兼良导热层，3是太阳光谱选择吸收层，4是热电管基材，5是折光透镜，6是反光镜，7是吸热流体，8是与太阳电池连接着的旁路二极管或稳压管，9是热电管，10是透反管，11是透光窗，12是太阳会聚光束。透反管基材是玻璃管，反射镜面可单作粘在透反管壁上，也可镀在其上。折光透镜可单作如图3的(a)或(b)，然后粘在透反管的与太阳电池板条对应的窗口上，也可如图1那样直接在透反管的基材上作成。由若干片聚光镜射出的每束太阳会聚光束射入窗口，经折光透镜折射变为分布均匀的或满足其他需要的光束射至太阳电池上，被它的有效面积和栅线反射的光被反射镜反射后射入邻近的另一个太阳电池上，其中大部分被吸收发电，其余极少部分反射出后到邻近的另一反光镜上，被反光镜反射到邻近的光谱选择吸收层上，用于加热水。这样能使太阳电池上和全部栅线上的反射光的损耗降低2个数量级以远。透反管壁内和热电管壁外之间的空间排出空气，有利于延长太阳电池和光谱选择吸收层的使用寿命，并有利于保温。太阳电池在温度高时会降低效率，但在热电管内有水通过降温。太阳会聚光束12以恒定的入射角照射在透反管上，这意味着这些会聚光束是由双轴跟踪太阳的跟日机运载着的聚光镜反射或折射来的。

在图2中，13为供水器，也可是自来水塔或加压水泵，14是供水管，15是供水阀门，16是热电采能器，17是收水管道，18是收水阀门，19是收水容器，20是放水阀门，21是蓄电池，22是连接光电池的导线，23是由跟日机运载的反射聚光镜。收水器可以是保温水箱或冷却水池，当需储存热水备用时，19为保温水箱；当不需用热水而单纯发电时，19可设为冷却水池，冷却水池的水阵温后，可泵入供水器13，构成循环回路，此情况下，冷却水由光电池中通过，纯作给光电池降温之用。

本发明的优点为：(1)采用聚光发电可大幅度降低光伏发电成本。(2)热电同产，既能充分保证满足用户的热水需要，又能供电，一举两得。(3)热电同产能给光电池降温，保持其高的光电转换效率。(4)烧热水效率高，因全部会聚光束能以极有利的入射角射入透反管，夹层中又有真空保温，热电管反射的光因能被反射镜反射而回收，所以烧热水效率比热管真空管或真空管热水器的还要高，因为后两者的玻璃套管的外表面把很大一部分阳光都反射掉了，因为太阳光线是平行光线，在这些玻璃套管上的入射角一般都是很大的。(5)便于储存太阳能，无太阳时，能用自身发的电烧热水或开水或取暖或照明。(6)发电规模可大可小，既可作家庭电源(同时代替家用热水器)，也可在沙漠上或晴天较多的旷野，用于建造大规模的太阳能发电站。有利于克服地球污染，保护生态环境，节约煤和石油。

Claims

A.所述热电采能器由热电管和透返管构成，热电管的中心线和透反管的中心线尽量相互平行，热电管被透反管包围着，在热电管的管壁外表面上，布置有太阳电池板条和光谱选择吸收层条，二者交替排列，太阳电池板条和热电管基材之间由具有电缘性并易导热的材料连接，热电管内有吸热介质流过，透反管壁上有条形透明窗口和条形反光镜，二者交替排列，热电管的每一条太阳电池板条对应着透反管上的某一条透光窗口，透反管上每一条反光镜正对着热电管上的某一条光谱选择吸收层条，热电管的一端有进水口，另一端为出水口；

2、据权利要求1所述的高效太阳热电同产器其特征在于：所述热电管上太阳电池板条所对应的透反管的透明窗口上，设置有能把太阳会聚光束变为使光线均匀投射在受照面上的或为满足其他需要的折光透镜。

3、据权利要求1所述的高效太阳热电同产器，其特征在于：所述收水器是带有管道、阀门的保温水箱。

4、据权利要求1所述的高效太阳热电同产器，其特征在于：所述收水器是带有管道、阀门的冷却水池，此情况下，要通过水泵和管道把冷却水池和供水器连通起来。

5、据权利要求1所述的高效太阳热电同产器，其特征在于：所述热电采能器中，在热电管壁外和透反管壁内之间的空间的气压为负值。

6、据权利要求1所述的高效太阳热电同产器，其特征在于：所述太阳会聚光束是具有焦线的，并且沿其焦线方向是被分割为若干部分的，每一部分的太阳会聚光束都是照射在透反管的某一条透光窗口上的，每一部分的太阳会聚光束的焦线都是和透反管的中心线尽量平行的。