CN204272018U - 基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统 - Google Patents
基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，包括安装架、聚光器、光线收集系统、太阳能电池板和散热系统；所述聚光器、所述光线收集系统、所述太阳能电池板和所述散热系统分别固定安装在所述安装架上，所述聚光器安装在所述安装架的顶端，所述散热系统安装在所述安装架的底端，所述光线收集系统位于所述聚光器与所述太阳能电池板之间，所述太阳能电池板位于所述光线收集系统与所述散热系统之间。本实用新型可以通过光线收集系统获得分布均匀的太阳光，使得太阳能电池板各处发电量均匀，而且纳米流体螺旋式微通道散热装置可以提高太阳能电池板的发电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电领域，特别涉及一种基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统。
背景技术
能源是人类生存和社会发展的重要物质基础，不论是从经济社会走可持续发展之路，还是从保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，能源的合理开发和利用都具有重要的意义。在如今能源与环境问题日益突出的形势下，太阳能的开发利用己然成为实现能源资源可持续发展的重中之重，太阳能光伏发电是近几十年发展迅速的领域之一。
聚光光伏技术是采用光学器件将阳光汇聚到一块面积很小的太阳电池上，通过提高聚光比的方法，达到减小焦斑位置处电池使用面积的目的，同时还能使电池上的光强增加相同的比例，提高电池利用效率。在聚光太阳能光伏发电系统中，太阳能高倍聚光光伏系统一般采用菲涅尔透镜将光线汇聚到电池表面。由于太阳光相对与聚光器并非平行光，对太阳跟踪的精度要求较高，而且传统的聚光系统无法保证光强在电池表面能够均匀分布，会导致电池工作效率降低，不利于整个系统降低成本和提高效率。如果电池上的热量不能及时散掉，电池的温度就会逐渐升高，温度的升高会使电池发电效率降低(-0.2％至-0.4％/℃)，长时间的高温还会缩短电池的使用寿命。另一方面由于构成电池组件的不同材料具有不同的热膨胀系数，长期热应力的作用会使组件结构永久破坏。如果在实际应用中，若能充分利用这部分热能，可以很大程度上提高系统的整体综合效率。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型在于提供一种基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，不仅可以通过光线收集系统获得分布均匀的太阳光，使得太阳能电池板各处发电量均匀，而且纳米流体螺旋式微通道散热装置可以使太阳能电池板各处温度均匀一致，且散热降温效果好，从而可以提高太阳能电池板的发电效率。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，包括安装架、聚光器、光线收集系统、太阳能电池板和散热系统；所述聚光器、所述光线收集系统、所述太阳能电池板和所述散热系统分别固定安装在所述安装架上，所述聚光器安装在所述安装架的顶端，所述散热系统安装在所述安装架的底端，所述光线收集系统位于所述聚光器与所述太阳能电池板之间，所述太阳能电池板位于所述所述光线收集系统与所述散热系统之间；所述光线收集系统与所述太阳能电池板连接，所述太阳能电池板与所述散热系统连接。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述光线收集系统包括第一光线收集分系统和第二光线收集分系统；所述第一光线收集分系统位于所述聚光器和所述第二光线收集分系统之间，所述第二光线收集分系统与所述第一光线收集分系统连接。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述第一光线收集分系统为反射光漏斗光线收集分系统，所述反射光漏斗光线收集分系统包括光漏斗；所述第二光线收集分系统为全反射棱锥光线收集分系统，所述全反射棱锥光线收集分系统包括玻璃棱锥。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述光漏斗的下底面与所述玻璃棱锥的上底面连接。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述光漏斗的横向截面和所述玻璃棱锥的径向截面均为正多边形。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述聚光器为菲涅尔透镜聚光器。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述太阳能电池板为三结砷化镓电池板。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述散热系统包括纳米流体螺旋式微通道散热装置、电池和导热绝缘板，所述导热绝缘板设在所述太阳能电池板与所述纳米流体螺旋式微通道散热装置之间；所述太阳能电池板与所述导热绝缘板之间和所述导热绝缘板与所述纳米流体螺旋式微通道散热装置之间均设有导热硅脂。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述纳米流体螺旋式散热装置包括壳体和肋板，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体和所述上壳体固定连接；所述肋板设在所述壳体内，所述肋板分别与所述上壳体的底壳壁的下表面和所述下壳体的底壳壁的上表面固定连接，相邻的所述肋板之间设有微通道，所述微通道为螺旋状微通道；所述微通道的第一端口设在所述下壳体的底壳壁的中心或所述上壳体的底壳壁的中心，所述微通道的第二端口设在所述壳体的侧壳壁上；所述上壳体的底壳壁的中心处设有贯穿所述上壳体底壳壁的第一微孔或所述下壳体的底壳壁的中心处设有贯穿所述下壳体底壳壁的第一微孔，所述第一微孔与所述第一端口连接流体导通。
上述基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，所述纳米流体螺旋式微通道散热装置包括基板和盖板，所述基板上板面设有螺旋状凹槽，所述基板的中心处设有贯穿所述基板上板面和下板面的第二微孔；所述第二微孔与位于螺旋结构中心的所述螺旋状凹槽的一端连接导通，所述螺旋状凹槽的另一端贯穿所述基板的侧壁；所述基板的上板面与所述盖板的下板面固定密封连接；所述盖板与所述螺旋状凹槽围成螺旋状微通道。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型的聚光器和光线收集系统可以为光伏系统提供一个非常宽的入射接收角，同时还能将发生色散的光线的均匀度提高，并提高电池表面光强均匀分布，同时还有利于提高太阳能电池板单位面积的发电量。
2.本实用新型中的纳米流体螺旋式微通道散热装置可以有效降低太阳能电池板，在提高太阳能电池板的发电效率的同时还能延长太阳能电池板的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统结构示意图；
图2为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统的太阳能电池板与散热系统组装结构示意图；
图3为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统的散热系统的螺旋式微通道散热器(包括壳体和肋板)的结构示意图；
图4为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统的散热系统的螺旋式微通道散热器(包括壳体和肋板)的肋板与下壳体组装结构示意图；
图5为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统的散热系统的螺旋式微通道散热器(包括壳体和肋板)的下壳体结构示意图；
图6为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统的散热系统的螺旋式微通道散热器(包括基板和盖板)的结构示意图；
图7为本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统的散热系统的螺旋式微通道散热器(包括基板和盖板)的基板结构示意图。
图中：1-安装架，2-聚光器，3-第一光线收集分系统，4-第二光线收集分系统，5-太阳能电池板，6-导热绝缘板，7-螺旋式微通道散热装置，8-导热硅脂，701-壳体，702-上壳体，703-下壳体，704-肋板，705-第二端口，706-第一微孔，707-盖板，708-基板，709-螺旋状凹槽，710-第二微孔。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
如图1～7所示，本实用新型基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，包括安装架1、聚光器2、光线收集系统、太阳能电池板5和散热系统；所述聚光器2、所述光线收集系统、所述太阳能电池板5和所述散热系统分别固定安装在所述安装架1上，所述聚光器2安装在所述安装架1的顶端，所述散热系统安装在所述安装架1的底端，所述光线收集系统位于所述聚光器2与所述太阳能电池板5之间，所述太阳能电池板5位于所述所述光线收集系统与所述散热系统之间；所述光线收集系统与所述太阳能电池5连接，所述太阳能电池板5与所述散热系统连接。本实施例中，所述太阳能电池板5优选三结砷化镓电池板。
其中如图1所示，所述光线收集系统包括第一光线收集分系统3和第二光线收集分系统4；所述第一光线收集分系统3位于所述聚光器2和所述第二光线收集分系统4之间，所述第二光线收集分系统4与所述第一光线收集分系统3连接，其中，所述第一光线收集分系统3为反射光漏斗光线收集分系统，所述反射光漏斗光线收集分系统包括光漏斗；所述第二光线收集分系统4为全反射棱锥光线收集分系统，所述全反射棱锥光线收集分系统包括玻璃棱锥，且所述光漏斗的横向截面和所述玻璃棱锥的径向截面均为正多边形，所述光漏斗的下底面与所述玻璃棱锥的上底面连接；所述聚光器2为菲涅尔透镜聚光器。
为保证所述太阳能电池板5长时间的正常工作，所采用的散热系统散热效果明显，而且消除所述太阳能电池板5可能出现的电池板中心处积热现象，本实施例中，如图2所示，所述散热系统包括纳米流体螺旋式微通道散热装置7、电池和导热绝缘板6，所述导热绝缘板6设在所述太阳能电池板2与所述纳米流体螺旋式微通道散热装置7之间；所述太阳能电池板5与所述导热绝缘板6之间和所述导热绝缘板6与所述纳米流体螺旋式微通道散热装置7之间均设有导热硅脂8。
为了取得良好的散热效果和加工组装成本，所述纳米流体微通道散热装置7可以根据本实用新型实际情况进行选择，其中，如图3至5所示，所述纳米流体螺旋式散热装置7包括壳体701和肋板704，所述壳体701包括上壳体702和下壳体703，所述下壳体703和所述上壳体702固定连接；所述肋板704设在所述壳体701内，所述肋板704分别与所述上壳体702的底壳壁的下表面和所述下壳体703的底壳壁的上表面固定连接，相邻的所述肋板704之间设有微通道，所述微通道为螺旋状微通道；所述微通道的第一端口设在所述下壳体701的底壳壁的中心或所述上壳体702的底壳壁的中心，所述微通道的第二端口(705)设在所述壳体701的侧壳壁上；所述上壳体702的底壳壁的中心处设有贯穿所述上壳体底壳壁的第一微孔706或所述下壳体的底壳壁的中心处设有贯穿所述下壳体底壳壁的第一微孔706，所述第一微孔706与所述第一端口连接流体导通。此外，所述纳米流体螺旋式微通道散热装置7也可以选用微通道直接开设在导热板上的微通道散热装置，如图6和图7所示，所述纳米流体螺旋式微通道散热装置7包括基板708和盖板707，所述基板708上板面设有螺旋状凹槽709，所述基板708的中心处设有贯穿所述基板708上板面和下板面的第二微孔710；所述第二微孔710与位于螺旋结构中心的所述螺旋状凹槽709的一端连接导通，所述螺旋状凹槽709的另一端贯穿所述基板708的侧壁；所述基板708的上板面与所述盖板707的下板面固定密封连接；所述盖板707与所述螺旋状凹槽709围成螺旋状微通道。
本实施例中，所述菲涅尔透镜聚光器将入射光线汇聚成一个圆形光斑，所述圆形光斑投射到所述反射光漏斗光线收集分系统中，由于所述光漏斗上表面到所述菲涅尔透镜聚光器的距离与透镜焦距一致，所述反射光漏斗光线收集分系统可将圆形光斑中的光线反射并使得这些光线均匀入射到所述全反射棱锥光线收集分系统，由于所述玻璃棱锥的上底面与所述光漏斗的下底面连接，所述玻璃棱锥的下底面与所述太阳能电池板5的上板面连接，所述玻璃棱锥可以使所述反射光漏斗光线收集分系统中的光线进一步均匀化后经过全反射入射到所述太阳能电池板5的表面。这样本实用新型就可以提供一个非常宽的入射接收角，并能够提高发生色散的光线的均匀度，从而提高电池表面光强均匀分布，有利于所述太阳能电池板5表面的温度均匀分布，同时有利于对所述太阳能电池板5温度的控制，从而可以使所述太阳能电池板的功率计光电效率得到提高，进而降低了单位电量的成本。而所述纳米流体螺旋式微通道散热装置7的高效散热功能不仅可以使所述太阳能电池板5的温度可以得到有效控制，而且由于纳米流体从所述第一微孔706或所述第二微孔710进入所述纳米流体螺旋式散热装置的微通道，然后经由所述第二端口流出，这一结构可以使所述太阳能电池板5的整个板面不会出现热量集中，即不会出现电池板板内部温度较板边缘温度较高的现象，从而使所述太阳能电池板5的使用寿命得以提高。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，包括安装架(1)、聚光器(2)、光线收集系统、太阳能电池板(5)和散热系统；所述聚光器(2)、所述光线收集系统、所述太阳能电池板(5)和所述散热系统分别固定安装在所述安装架(1)上，所述聚光器(2)安装在所述安装架(1)的顶端，所述散热系统安装在所述安装架(1)的底端，所述光线收集系统位于所述聚光器(2)与所述太阳能电池板(5)之间，所述太阳能电池板(5)位于所述所述光线收集系统与所述散热系统之间；所述光线收集系统与所述太阳能电池板(5)连接，所述太阳能电池板(5)与所述散热系统连接。
2.根据权利要求1所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述光线收集系统包括第一光线收集分系统(3)和第二光线收集分系统(4)；所述第一光线收集分系统(3)位于所述聚光器(2)和所述第二光线收集分系统(4)之间，所述第二光线收集分系统(4)与所述第一光线收集分系统(3)连接。
3.根据权利要求2所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述第一光线收集分系统(3)为反射光漏斗光线收集分系统，所述反射光漏斗光线收集分系统包括光漏斗；所述第二光线收集分系统(4)为全反射棱锥光线收集分系统，所述全反射棱锥光线收集分系统包括玻璃棱锥。
4.根据权利要求3所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述光漏斗的下底面与所述玻璃棱锥的上底面连接。
5.根据权利要求3或4所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述光漏斗的横向截面和所述玻璃棱锥的径向截面均为正多边形。
6.根据权利要求1或2所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述聚光器(2)为菲涅尔透镜聚光器。
7.根据权利要求1所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍 聚光光伏系统，其特征在于，所述太阳能电池板(5)为三结砷化镓电池板。
8.根据权利要求1所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述散热系统包括纳米流体螺旋式微通道散热装置(7)、电池和导热绝缘板(6)，所述导热绝缘板(6)设在所述太阳能电池板(2)与所述纳米流体螺旋式微通道散热装置(7)之间；所述太阳能电池板(5)与所述导热绝缘板(6)之间和所述导热绝缘板(6)与所述纳米流体螺旋式微通道散热装置(7)之间均设有导热硅脂(8)。
9.根据权利要求8所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述纳米流体螺旋式散热装置(7)包括壳体(701)和肋板(704)，所述壳体(701)包括上壳体(702)和下壳体(703)，所述下壳体(703)和所述上壳体(702)固定连接；所述肋板(704)设在所述壳体(701)内，所述肋板(704)分别与所述上壳体(702)的底壳壁的下表面和所述下壳体(703)的底壳壁的上表面固定连接，相邻的所述肋板(704)之间设有微通道，所述微通道为螺旋状微通道；所述微通道的第一端口设在所述下壳体(701)的底壳壁的中心或所述上壳体(702)的底壳壁的中心，所述微通道的第二端口(705)设在所述壳体(701)的侧壳壁上；所述上壳体(702)的底壳壁的中心处设有贯穿所述上壳体底壳壁的第一微孔(706)或所述下壳体的底壳壁的中心处设有贯穿所述下壳体底壳壁的第一微孔(706)，所述第一微孔(706)与所述第一端口连接流体导通。
10.根据权利要求8所述的基于纳米流体螺旋式微通道冷却的高倍聚光光伏系统，其特征在于，所述纳米流体螺旋式微通道散热装置(7)包括基板(708)和盖板(707)，所述基板(708)上板面设有螺旋状凹槽(709)，所述基板(708)的中心处设有贯穿所述基板(708)上板面和下板面的第二微孔(710)；所述第二微孔(710)与位于螺旋结构中心的所述螺旋状凹槽(709)的一端连接导通，所述螺旋状凹槽(709)的另一端贯穿所述基板(708)的侧壁；所述基板(708)的上 板面与所述盖板(707)的下板面固定密封连接；所述盖板(707)与所述螺旋状凹槽(709)围成螺旋状微通道。
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