CN206922688U - 一种光伏和光热一体化的碟式发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏和光热一体化的碟式发电装置，包括立柱、支撑结构、驱动设备、接收器、发电设备、碟式曲面，碟式曲面设置有复合曲面，形状相同的复合曲面绕碟式曲面中心旋转分布，形状不同的复合曲面沿碟式曲面径向分布，所述复合曲面包括反射镜面和光伏电池，光伏电池包括过渡膜层、电池层、增透层，光伏电池底面设置过渡膜层，过渡膜层底面与反射镜面连接，过渡膜层顶面连接电池层，电池层顶面连接增透层。

Description

一种光伏和光热一体化的碟式发电装置

技术领域

本实用新型属于光伏发电设备领域，特别是一种光伏和光热一体化的碟式发电装置。

背景技术

碟式光热发电系统是一种独立发电的小型光热发电系统，该系统由反射镜面、支撑结构、立柱、驱动设备、接收器、发电设备(如斯特林机)组成，如公开号为CN201739107U名称为碟式太阳能-热气机热发电装置的中国实用新型专利公开了一种碟式太阳能-热气机热发电装置，包括太阳能碟式聚光器(2)，所述太阳能碟式聚光器(2)的底部设有太阳能跟踪机构，所述太阳能跟踪机构包括支撑塔架(4)和支撑塔架(4)底部的多个脚轮(5)，所述太阳能碟式聚光器(2)与所述支撑塔架(4)之间设有聚光器自动关闭装置(6)，所述自动关闭装置(6)包括一套基于温度传感器和光线传感器的控制系统；还包括一斯特林热气机和一发电机，所述斯特林热气机(1)包括由热腔(9)和冷腔(11)构成的气缸本体，所述热腔(9)的外表面涂覆有高热吸收率的纳米材料涂层(8)，所述热腔(9)的端部设有斯特林热气机的集热端(7)，所述集热端(7)为翅片式结构，所述集热端(7)的位置与所述太阳能碟式聚光器(2)的聚焦位置重合。反射镜面是由许多小块的曲面镜子组成的抛物面，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到高温，驱动发电设备进行发电利用。

从制造业角度看，碟式光热发电系统的技术较为成熟，但由于成本原因，始终没法跟价格日益下降的光伏发电竞争，目前发展较为缓慢。因此，迫切需要寻求一种新方法，提高碟式发电系统的效率，以弥补成本过高的劣势，使得碟式发电系统经济性提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光伏和光热一体化的碟式发电系统，在传统碟式光热发电的基础上，增加了光伏发电，更为充分地利用太阳能全频谱的能量，从而提高了碟式系统的综合发电效率。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种光伏和光热一体化的碟式发电装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种光伏和光热一体化的碟式发电装置，包括立柱、支撑结构、驱动设备、接收器、发电设备、碟式曲面，碟式曲面设置有复合曲面，形状相同的复合曲面绕碟式曲面中心旋转分布，形状不同的复合曲面沿碟式曲面径向分布，所述复合曲面包括反射镜面和光伏电池，光伏电池包括过渡膜层、电池层、增透层，光伏电池底面设置过渡膜层，过渡膜层底面与反射镜面连接，过渡膜层顶面连接电池层，电池层顶面连接增透层。光伏发电利用的频谱是从紫外到近红外较狭窄的频段，中远红外的波段都无法利用，而光热发电则可以将这部分频谱的能量用上，反射至接收器吸收，因此使用由反射镜面和光伏电池组成的特殊的光伏电池-反射层复合反射面替代现有装置中的反射镜面，通过光伏电池和现有发电设备同时输出电能，提高对太阳能频谱的综合利用率；增透层设置于光伏电池表面，起保护和增加光线透视的作用；太阳辐射穿过增透层后，照射在电池层上，电池层吸收了从紫外到近红外之间频谱的部分能量，产生电动势，实现电能输出；过渡膜层起着增加电池层和反射镜面之间附着力的作用；复合曲面的摆放设计需同时兼顾光伏发电与对太阳光反射，由此一个碟式曲面上，等距离的则使用形状相同的复合曲面，即不随角向变化，距离不等的使用形状不同的复合曲面组成扇形。

进一步的，所述形状相同的复合曲面在垂直于碟式曲面的法向平面上的投影面积均相同。在确保反射光大部分进入接收器的情况下，调整复合曲面的大小和角度，使得形状相同的复合曲面，在垂直于碟式抛物面的法向平面上的投影(即截光面积)大致相等，确保每一片输出的电流一致，以方便串联。

优选的，所述增透层为硬质膜，增透层的光学厚度为太阳辐射频谱峰值的四分之一波长。

优选的，所述反射镜面为曲面抛光铝。在中远红外频谱，铝的反射率与银相差无几，选用曲面抛光铝代替现有反射镜面，加工简单，生产成本降低。

优选的，所述光伏电池与另一碟式发电装置的光伏电池进行电连接，所述发电设备与另一碟式发电装置的发电设备进行电连接。由于光伏电池发的是直流电，发电装置发的是交流电，采用直流与直流连接和交流与交流连接的方式布置电路，方便收集电能，降低生产成本。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本实用新型通过在现有的碟式光热发电系统的基础上，使用的是特殊的光伏电池-反射层复合反射面替代原有的反射镜面，光伏电池和斯特林机同时输出电能，提高对太阳能频谱的综合利用率，从而提高了这个系统的经济性及市场竞争力。

2、本实用新型利用曲面抛光铝代替现有反射镜面，由于铝材质塑性好易变形，加工简单，制造成本降低，同时铝材的市场价格低，材料成本也随之降低。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的复合曲面的剖视示意图。

标号说明：

增透膜层1；光伏电池层2；过镀膜层3；玻璃基片4；

反射膜层5；背面保护膜6；复合反射面7；立柱8；接收器9。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1至2所示，一种光伏和光热一体化的碟式发电装置，与传统的碟式发电设备类似，包括立柱8、支撑结构、驱动设备、接收器、发电设备、反射镜面，不同之处在于使用的是特殊的复合反射面7替代原有的反射镜面，传统的反射镜面包括玻璃基片4，反射膜层5和背面保护膜6。复合反射面7沿着轴向旋转排布的是形状相同的同一种镜面类型，而径向有形状各异的三种不同的镜面类型，复合反射面7包括增透膜层1、光伏电池层2、过镀膜层3、玻璃基片4、反射膜层5、背面保护膜6，增透膜层1，光伏电池层2和过镀膜层3是沉积在传统反射镜上的光伏发电功能膜层，过渡膜层3的底面与玻璃基片4顶面粘连，光伏电池层2的底面与过渡膜层3顶面粘连，增透膜层1的底面与光伏电池层2的顶面粘连。增透膜1为硬质膜，其光学厚度为太阳辐射频谱峰值的1/4波长。

使用时，太阳辐射穿过增透膜层1后，照射在光伏电池层2上，光伏电池层2吸收了从紫外到近红外之间频谱的部分能量，产生电动势，实现电能输出。穿过光伏电池层2的太阳辐射能量被反射膜层5反射至复合反射面7抛物面焦点处的接收器9，能量汇聚后加热接收器9，产生高温介质，推动发电设备(如斯特林机)产生电能。单台碟式发电装置的光伏电池层2和斯特林机产生的直流电和交流电同其他碟式发电装置产生的直流电和交流电分别汇流后输出。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例2中的反射膜层5采用铝材，反射膜层5为铝膜。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例3中的反射镜面为曲面抛光铝。

实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例4中形状相同的同一种镜面类型的复合反射面7在垂直于碟式曲面的法向平面上的投影面积均相同，确保了每一片复合反射面7输出的电流一致。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光伏和光热一体化的碟式发电装置，包括立柱、支撑结构、驱动设备、接收器、发电设备、碟式曲面，碟式曲面设置有复合曲面，其特征在于，形状相同的复合曲面绕碟式曲面中心旋转分布，形状不同的复合曲面沿碟式曲面径向分布，所述复合曲面包括反射镜面和光伏电池，光伏电池包括过渡膜层、电池层、增透层，光伏电池底面设置过渡膜层，过渡膜层底面与反射镜面连接，过渡膜层顶面连接电池层，电池层顶面连接增透层。

2.根据权利要求1所述的光伏和光热一体化的碟式发电装置，其特征在于,所述形状相同的复合曲面在垂直于碟式曲面的法向平面上的投影面积均相同。

3.根据权利要求2所述的光伏和光热一体化的碟式发电装置，其特征在于，所述增透层为硬质膜，增透层的光学厚度为太阳辐射频谱峰值的四分之一波长。

4.根据权利要求2所述的光伏和光热一体化的碟式发电装置，其特征在于，所述反射镜面为曲面抛光铝。

5.根据权利要求2所述的光伏和光热一体化的碟式发电装置，其特征在于，所述光伏电池与另一碟式发电装置的光伏电池进行电连接，所述发电设备与另一碟式发电装置的发电设备进行电连接。