CN204376829U - 一种太阳能光热发电系统 - Google Patents

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王麒诚
徐策
岳一涛
厉紫阳
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Abstract

本实用新型提供了一种太阳能光热发电系统,包括太阳能采集板、输电单元、工质热循环单元以及放热部件;其中工质热循环单元包括出热管、放热交换器、单向控制阀、回收管、凝结器、循环泵、温度传感器以及循环控制器。该系统一方面通过半导体光伏器件实现发电,另一方面采用工质循环系统实现光热转换和热量输出,经太阳能采集板加热形成气态的工质被输送到用热设备处进行放热,恢复液态后被循环输送至室外的太阳能采集板。本实用新型对太阳能采集板的降温以及对热量的利用都达到了较高效率,达到了对太阳能的充分利用。

Description

一种太阳能光热发电系统
技术领域
本实用新型涉及家用清洁能源领域,更具体地,涉及一种太阳能光热发电系统。
背景技术
目前作为人类社会能源供应主体的煤、石油和天然气等化石能源产生大量二氧化碳和有害物质排放,而且面临着消耗殆尽的局面,已经无法满足环境保护和可持续发展的要求。太阳能作为清洁高效的绿色能源,拥有巨大的发展潜力,面向太阳能的各种能源转化技术日益受到人们的重视。除了兴建大型的太阳能综合发电厂以外,开发面向家庭应用的小型太阳能设备也是目前技术发展的一个重要方向。
小型光伏发电装置可以架设在民居屋顶接受太阳光照射,实现光电转换功能的半导体器件直接将太阳能转换为电能。但是,被转换的电能只占半导体器件吸收总能量的15%至20%,其余的能量转换为热能使半导体器件的温度升高。当温度上升到一定程度后,不但会降低半导体器件的能量转换效率,还会使该器件的使用寿命受到负面影响,造成需要频繁更换零部件,运行成本较高。可见,现有的家用光伏发电装置不论是能量利用效率还是产品耐用性都没有达到理想状态。
作为使家用光伏发电装置的性能和效率更加优化,现有技术中在实现光伏转换的半导体器件上敷设热管,利用热管中的循环水实现降温,并且加热后的循环水可以作为生活热水。但是,水循环的能量吸收效率仍然偏低,对半导体 器件降温幅度不够,所产出的热水温度也不足以满足人们日常生活的需要,还要利用电热水器等进行辅助加热,而且热管也采用铜材等比较昂贵的材质,因而相对于设备的成本增加来说,其给生活带来的实惠不够明显,家庭普及率处在较低的水平。
实用新型内容
基于现有技术中的上述缺陷,本实用新型提供了一种太阳能光热发电系统。该系统一方面通过半导体光伏器件实现发电,另一方面采用工质循环系统实现光热转换和热量输出,经太阳能采集板加热形成气态的工质被输送到用热设备处进行放热,恢复液态后被循环输送至室外的太阳能采集板。本实用新型对太阳能采集板的降温以及对热量的利用都达到了较高效率,达到了对太阳能的充分利用。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统,其特征在于,包括太阳能采集板、输电单元、工质热循环单元以及放热部件,所述太阳能采集板包括外罩壳、透明盖板、半导体光伏器件和导热管;所述输电单元包括电压转换器、蓄电池组、充放电保护电路以及输电端口,其中所述电压转换器通过导线连接半导体光伏器件,并且经所述充放电保护电路连接蓄电池组,所述输电端口也经所述充放电保护电路连接蓄电池组;所述工质热循环单元包括出热管、放热交换器、单向控制阀、回收管、凝结器、循环泵、温度传感器以及循环控制器,其中,所述出热管连通太阳能采集板的导热管,并且延伸至位于室内用热设备处的放热交换器;所述放热交换器包括集热腔以及热化学升温层;所述温度传感器探入所述集热腔,并且温度传感器的输出信号线连接所述循环控制器,所述循环控制器通过控制信号线连接循环泵;所述集热腔连通回收管,并且所述集热腔通向回收管的出口处具有单向控制阀;所述回收管延伸回到室外,并且连通凝结器,所述凝结器通过回收管连通所述太阳能采集板的导热管;所述放热部件延伸至所述热化学升温层内以便将热量传导给用热设备。
优选的是,所述出热管的外壁包裹隔热保温层,并且所述回收管在位于所述凝结器之前的部分的外壁也包裹隔热保温层。
优选的是,所述凝结器位于所述太阳能采集板的导热管的上方。
优选的是,所述放热部件包括延伸至所述热化学升温层内的铜导管以及位于热化学升温层外的散热翅片。
优选的是,所述凝结器直接暴露在空气中。
本实用新型所述太阳能光热发电系统在光伏发电的同时,提高了太阳能转换为热能以及热能循环的效率,使太阳能的利用更加充分,并且通过对半导体光伏器件的降温保持其处于最优化的工作温度,能够延长半导体光伏器件的使用寿命。本实用新型安装方便,对居民生活的改善作用明显,作为家用产品能够得到推广普及。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案,并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合实施例及实施例附图对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。如图所示,本实用新型所述的太阳能光热发电系统包括太阳能采集板、输电单元、工质热循环单元以及放热部件。所述太阳能采集板1包括外罩壳、透明盖板、半导体光伏器件和导热管,其中外罩壳封闭太阳能采集板的外围,起到隔热保温以及防雨雪冰雹损坏的作用;外罩壳的正面具有树脂材料的透明盖板,使太阳光透射至外罩壳之内的半导体光伏器件正面上,半导体光伏器件进行光电转化;半导体光伏器件连接所述输电单元2,该输电单元2具体包括电压转换器、蓄电池组、充放电保护电路以及输电端口,其中所述电压转换器通过导线连接半导体光伏器件,并且经所述充放电保护电路连接蓄电池组,所述输电端口也经所述充放电保护电路连接蓄电池组;并且,在太阳光的加热下,半导体光伏器件的温度也会升高,因而在半导体光伏器件的背面接触性地安置若干组铜质或铝质导热管,导热管内充有循环的导热工质;导热工质在本系统中具有液相和气相两种状态,在导热管中,液相的导热工质会因具有相对较高温度的半导体光伏器件的加热而转化为气态,这一转化过程中能够大量吸收热量,对半导体光伏器件也起到了降温作用。气相的工质随后进入工质热循环单元。所述工质热循环单元包括出热管3、放热交换器4、单向控制阀5、回收管6、凝结器7、循环泵8、温度传感器9以及循环控制器10。其中,所述出热管3连通太阳能采集板的导热管,将已经转化为气相的工质导出;出热管3延伸至位于室内用热设备处的放热交换器4,为了避免热量的流失,所述出热管3的外壁包裹橡胶的隔热保温层。所述放热交换器4包括集热腔以及热化学升温层;气相的工质通入集热腔中扩散,压力有所下降,并且对外释放热量,所释放的热量会被热化学升温层吸收,并促进其中发生缓慢的热化学变化,从而不断富集由工质输送来的热量,达到较高的温度。所述温度传感器9探入所述集热腔,并且温度传感器9的输出信号线连接所述循环控制器10,所述循环控制器10通过控制信号线连接循环泵8,这样当温度下降一定程度后会启动循环泵8将气相工质从集热腔内导出,这样能够保证工质在循环的绝大多数阶段为气相,节约了循环的电力消耗。所述集热腔连通回收管6,并且所述集热腔通向回收管的出口处具有单向控制阀5,通 过单向控制阀避免了气相工质的回流。所述回收管6延伸回到室外,并且连通凝结器7,在凝结器7之内气相工质凝结恢复为液相;所述回收管6在位于所述凝结器之前的部分的外壁也包裹隔热保温层,这样避免了工质提前变为液相而给循环带来不必要的麻烦。所述凝结器位于所述太阳能采集板的导热管的上方,并且直接暴露在空气中,从而有利于气相工质的凝结和回流。所述凝结器7通过回收管连通所述太阳能采集板的导热管。所述放热部件11包括延伸至所述热化学升温层内的铜导管以及位于热化学升温层外的散热翅片,通过延伸至所述热化学升温层将热量经散热翅片传导给用热设备。用热设备可以是室内空气加热器或者热水器等。
从而,本实用新型所述太阳能光热发电系统在光伏发电的同时,提高了太阳能转换为热能以及热能循环的效率,使太阳能的利用更加充分,并且通过对半导体光伏器件的降温保持其处于最优化的工作温度,能够延长半导体光伏器件的使用寿命。本实用新型安装方便,对居民生活的改善作用明显,作为家用产品能够得到推广普及。
以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的,本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸,而不脱离本实用新型的范围。本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种太阳能光热发电系统,其特征在于,包括太阳能采集板、输电单元、工质热循环单元以及放热部件,所述太阳能采集板包括外罩壳、透明盖板、半导体光伏器件和导热管;所述输电单元包括电压转换器、蓄电池组、充放电保护电路以及输电端口,其中所述电压转换器通过导线连接半导体光伏器件,并且经所述充放电保护电路连接蓄电池组,所述输电端口也经所述充放电保护电路连接蓄电池组;所述工质热循环单元包括出热管、放热交换器、单向控制阀、回收管、凝结器、循环泵、温度传感器以及循环控制器,其中,所述出热管连通太阳能采集板的导热管,并且延伸至位于室内用热设备处的放热交换器;所述放热交换器包括集热腔以及热化学升温层;所述温度传感器探入所述集热腔,并且温度传感器的输出信号线连接所述循环控制器,所述循环控制器通过控制信号线连接循环泵;所述集热腔连通回收管,并且所述集热腔通向回收管的出口处具有单向控制阀;所述回收管延伸回到室外,并且连通凝结器,所述凝结器通过回收管连通所述太阳能采集板的导热管;所述放热部件延伸至所述热化学升温层内以便将热量传导给用热设备。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统,其特征在于,所述出热管的外壁包裹隔热保温层,并且所述回收管在位于所述凝结器之前的部分的外壁也包裹隔热保温层。
3.根据权利要求2所述的太阳能光热发电系统,其特征在于,所述凝结器位于所述太阳能采集板的导热管的上方。
4.根据权利要求3所述的太阳能光热发电系统,其特征在于,所述放热部件包括延伸至所述热化学升温层内的铜导管以及位于热化学升温层外的散热翅片。
5.根据权利要求4所述的太阳能光热发电系统,其特征在于,所述凝结器直接暴露在空气中。
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