CN201063556Y - 太阳能聚光光伏光热联产装置 - Google Patents

太阳能聚光光伏光热联产装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能聚光光伏光热联产装置，属于太阳能利用技术领域。该联产装置包括安置在自动跟踪太阳装置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太阳能电池组件、位于太阳能电池组件背部的散热器和热泵系统中的蒸发器，所述蒸发器包括内含流体工作介质的盘管，所述盘管嵌套于散热器内。该联产装置通过改进后更明确细化的散热器与蒸发器的联接结构，将太阳光通过光热转换形成的热能高效传递给热泵系统，既降低了太阳能电池的温度及保证太阳能电池的发电效率，又向热泵系统提供了热源，实现了聚光光伏光热综合利用。

Description

太阳能聚光光伏光热联产装置
技术领域
本实用新型涉及一种热电联产装置，尤其是一种用于太阳能聚光光伏光热联产装置，属于太阳能利用技术领域。
背景技术
进入二十一世纪以来，在有限资源和环保要求的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题。太阳能作为理想的可再生能源受到了世界各国的广泛重视，发展太阳能利用技术已成为各个国家可持续发展的重要战略。
太阳能光伏发电技术将太阳光直接转换为电能，是最有应用前景的太阳能利用方式之一，近年来世界光伏发电产业以30％以上的速度高速增长。世界能源组织(IEA)对太阳能光伏发电的未来发展预测如下：2020年世界光伏发电的发电量占总发电量的1％，2040年占总发电量的20％，成为人类的基础能源之一。但光伏发电面临着转化效率不高(商业化太阳能电池的光电转换效率一般不超过20％)、原材料短缺、成本过高等问题。太阳能热利用技术获得了长足的发展，包括太阳能直接热利用和太阳能热发电，其中太阳能热水器形成了较大的产业规模。
聚光光伏发电技术是大幅降低中大规模光伏电站成本的有效途径。申请人在此前申请的专利中公开对该技术研究的相关成果：蝶形反射聚光光伏发电系统(申请号为200610038821.x)；自动跟踪太阳的光伏发电系统(申请号为02218387.6)，其中详细记载了自动跟踪太阳装置、安装在自动跟踪太阳装置上的光电转换部分(如聚光器、太阳能电池组件)等相关技术方案。
据申请人所知，由于目前在聚光光伏发电技术中普遍采用的太阳能电池，其光电转化率不到20％，剩余80％以上的能量均以热能的形式散失掉了；而产生的热能又使聚光太阳能电池的性能下降。
申请人在已申请的专利中(申请号为200720040299.9、名称为“太阳能聚光光伏热泵联合系统”)提出了一种太阳能聚光光伏热泵联合系统，包括聚光光伏集热系统和热泵系统，所述聚光光伏集热系统含有安置在自动跟踪太阳装置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太阳能电池组件，所述热泵系统含有蒸发器，所述聚光光伏集热系统还含有太阳能集热器和连接管路，所述太阳能集热器位于太阳能电池组件背部，与热泵系统的蒸发器耦合相连。该系统将太阳能的光电转换和光热转换综合成一套系统，使系统单位面积内太阳能的综合效率明显高于单独的光电或者光热利用系统，而且降低了太阳能电池温度，提高了太阳能电池的输出功率。
但是申请人经过进一步研究发现，在上述“太阳能聚光光伏热泵联合系统”中的集热器与蒸发器耦合方式中，采用相互内嵌套这种方式可以达到较高的集热和供热性能，所以有必要对该系统中的集热器与蒸发器的联接结构作进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是：针对上述存在的需改进之处，提出一种实用性强、工艺简单、成本低廉、集热和供热效果更好的太阳能聚光光伏光热联产装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种太阳能聚光光伏光热联产装置，包括安置在自动跟踪太阳装置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太阳能电池组件、位于太阳能电池组件背部的散热器和热泵系统中的蒸发器，方案之改进是：所述蒸发器包括内含流体工作介质的盘管，所述盘管嵌套于散热器内。
这样，当太阳能聚光光伏光热联产装置在工作时，聚集到太阳能电池组件上的太阳光一部分通过光电转换形成电能输出，另一部分则通过光热转换形成热能后经散热器传给蒸发器而被吸收用于热泵系统中。由于是将蒸发器的盘管直接内嵌套于散热器内，因此相比上述“太阳能聚光光伏热泵联合系统”中的集热器与蒸发器耦合连接，本实用新型的散热器与蒸发器联接结构更明确细化，从而具有更高效的热能传输效率。
本实用新型以简单合理的结构设计，通过散热器和蒸发器将太阳光通过光热转换形成的热能高效传递给热泵系统，既降低了太阳能电池的温度，从而保证太阳能电池的发电效率，又向热泵系统提供了热源，实现了聚光光伏光热综合利用。此外，本实用新型还可降低光伏发电系统的成本，有助于解决目前光伏发电“两头在外”的严峻形势，有利于光伏发电系统在我国的推广应用，更有利于出口创汇。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
图2为本实用新型实施例一的俯视图。
图3为本实用新型实施例二的结构示意图。
图4为本实用新型实施例二的俯视图。
图5为本实用新型实施例三的结构示意图。
图6为本实用新型实施例四的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的太阳能聚光光伏光热联产装置如图1、图2所示，包括安置在自动跟踪太阳装置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太阳能电池组件、位于太阳能电池组件背部的散热器和热泵系统中的蒸发器，其中聚光器、自动跟踪太阳装置和太阳能电池组件的具体结构形式可参见申请人已申请的专利(蝶形反射聚光光伏发电系统，申请号为200610038821.x；自动跟踪太阳的光伏发电系统，申请号为02218387.6中的详细描述)。
太阳能电池组件由玻璃1、上层粘结剂2、太阳能电池3和下层粘结剂4结合而成。其中的蒸发器主要由盘管5构成，盘管5中的流体工作介质是制冷剂7，散热器主要由散热翅片组6构成。散热翅片组6通过下层粘结剂4与太阳能电池组件的背部相结合。盘管5通过胀管的方式与散热翅片6连接并紧密嵌套于散热器内。盘管5经盘绕形成蛇形，其弯曲处设有连接弯头13。
工作时，经聚焦的太阳光照射到太阳能电池表面后，其未能经太阳能电池转化的大部分能量以热能的形式被太阳能电池组件吸收，由此使太阳能电池组件升温并将热能传递到太阳能电池组件背部的散热翅片组6，散热翅片组6又将热能传递到嵌套于其中的盘管5。制冷剂7在盘管5中流过时，吸热蒸发，由此带走由太阳能电池组件传来的大量热量，从而使太阳能电池的温度维持在一个较低的温度范围。如果遇到阴雨或阳光不充足等情况，蒸发器中的制冷剂7还可以从周围低温空气中吸取部分热量，保持热泵系统的持续运行。本实施例的热泵系统为压缩式或者吸收式热泵系统。
本实施例的太阳能聚光光伏光热联产装置结构设计简单合理，不仅能保持太阳能电池组件的工作温度范围，而且由于高效的集热使得蒸发温度和蒸发压力高于普通热泵，又可提高热泵的工作性能，实现了既高效又低成本的供热，因此有利于太阳能聚光光伏发电与热泵联合系统进行大规模应用。
实施例二
本实施例的太阳能聚光光伏光热联产装置如图3、4所示，其结构与实施例一基本相同，所不同的是：本实施例的散热器主要由矩形管组11构成；矩形管组11内充满导热性能较好的传热介质12(如导热油等)，所述盘管5内嵌于矩形管组11内，矩形管组11通过下层粘结剂4与太阳能电池组件相结合。
工作时，太阳能电池组件产生的热量通过矩形管组11内的传热介质12传到盘管5中的工作介质，其后过程与实施例一雷同。
实施例三
本实施例的太阳能聚光光伏光热联产装置如图5所示，其结构除与实施例一相同的以外还有：本实施例的散热器由风道板32、风扇33组成；风道板32位于太阳能电池组件31的背部并与太阳能电池组件31构成通风风道35；风扇33位于通风风道35的一端，盘管34位于通风风道35内靠近太阳能电池组件31的位置；太阳能电池组件31形成为呈V字型排列的2列。盘管34内制冷剂7的流动方向与通风风道35内通风方向相逆。
工作时，太阳能电池组件31产生的热量通过风扇33的作用迅速扩散到通风风道35内，使通风风道35内的空气温度升高，制冷剂7通过设于通风风道35内的盘管34时吸热蒸发，带走大量热量并使通风风道35内的空气温度迅速降低，进而使聚光太阳能电池组件的温度维持在一个较低的温度范围。
实施例四
本实施例的太阳能聚光光伏光热联产装置如图6所示，其结构除与实施例一相同以外所不同的是：
本实施例中，蒸发器由蒸发容器21、盘管22和集热管路23构成，集热管路23中流有传热工质24，盘管22嵌套于太阳能电池组件背面的散热器中，工作时传热工质24在盘管22中吸收热量，通过集热管路23将热量传递到蒸发容器21中并释放热量，温度降低后的传热工质24可以重复冷却太阳能电池组件，实现循环利用。本实施例的热泵系统为吸收式热泵系统。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能聚光光伏光热联产装置，包括安置在自动跟踪太阳装置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太阳能电池组件、位于太阳能电池组件背部的散热器和热泵系统中的蒸发器，其特征在于：所述蒸发器包括内含流体工作介质的盘管，所述盘管嵌套于散热器内。
2.根据权利要求1所述太阳能聚光光伏光热联产装置，其特征在于：所述散热器主要由散热翅片组构成，通过粘结剂层与所述太阳能电池组件的背部相结合；所述盘管紧密嵌套于金属翅片散热器中。
3.根据权利要求2所述太阳能聚光光伏光热联产装置，其特征在于：所述盘管呈蛇形并通过胀管与散热翅片连接。
4.根据权利要求1所述太阳能聚光光伏光热联产装置，其特征在于：所述散热器主要由矩形管组构成，所述矩形管组内充满导传热介质，其通过粘结剂层与太阳能电池组件相结合；所述盘管内嵌于所述矩形管组内。
5.根据权利要求1所述太阳能聚光光伏光热联产装置，其特征在于：所述散热器由风道板、风扇组成，所述风道板位于太阳能电池组件的背部并与太阳能电池组件构成通风风道；所述风扇位于所述通风风道的一端，所述制冷管道位于所述通风风道内靠近所述太阳能电池组件的位置；所述太阳能电池组件形成为呈V字型排列的2列。
6.根据权利要求1所述太阳能聚光光伏光热联产装置，其特征在于：所述蒸发器由蒸发容器、盘管和集热管路构成，所述集热管路中流有传热工质。
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