CN217377650U - 一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及新型绿色可再生能源获取技术领域，公开了一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，包括：聚光太阳能电池，包括聚光器和太阳能电池板，所述的太阳能电池板背部设有集热器，所述的集热器连接有循环管路；连接在所述循环管路上的海水淡化系统；连接在所述循环管路上的厌氧消化罐。本实用新型将三种清洁能源相结合，设计出了一种高效、高利用率、高均化能源成本(LCOE)的产能系统，本系统的轻量性、高适配性和与环境的高契合性可使该系统用于条件恶劣、偏僻的高原、海岛等地区，能为该地区提供一套独立的产能系统。

Description

一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统
技术领域
本实用新型涉及绿色可再生能源获取技术领域，具体涉及一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统。
背景技术
在电子产品快速发展和环境污染、能源危机问题日益严峻的今天，人们开始寻求一种高效率的清洁能源产能方式来代替传统的产能方式，为电子设备提供能量。近些年来，作为一种新型高效的产能方式，聚光太阳能电池成为研究领域和应用层面中的新星，引起了学术界和产业界的广泛关注。
2000年以来提出的聚光太阳能电池近年来飞速发展，但受限于材料、结构以及工作原理，目前聚光太阳能电池，其发电效率不超过30％，而且大多数聚光太阳能电池会在太阳能电池表面产生大量热能，使太阳能电池表面温度升高，从而使太阳能电池效率降低，同时，废热的回收处理一直是聚光太阳能电池的一个难题。对于以上问题，本实用新型设计的聚光太阳能电池系统具有安全、稳定的特性，能够克服以上困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，通过高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产。
本实用新型涉及新型绿色可再生能源获取技术领域，提供的一种高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法，主要由三部分产能系统结合而成，本实用新型的原理基于通过冷却管路将三种产能系统连接，将聚光太阳能电池产生的废热收回，并通过管路连接，将废热作为热源输送到另外两个产能系统。该太阳能电池包括三部分：一部分为聚光太阳能电池，包括聚光器和高效太阳能电池板，太阳能电池板背部设有集热器，集热器与循环管路相连；一部分为海水淡化系统，由海水翅片换热器与海水淡化系统；一部分为厌氧消化罐，由翅片换热器、储热器与厌氧生物发酵罐组成；冷却管路通过自动流量调节阀，能够随时调节管路流量。
一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，包括：
聚光太阳能电池，所述的聚光太阳能电池包括聚光器和接收所述聚光器光能的太阳能电池板，所述的太阳能电池板背部设有集热器，所述的集热器连接有循环管路；
连接在所述循环管路上的海水淡化系统；
连接在所述循环管路上的厌氧消化罐。
本实用新型中，太阳光通过聚光器聚集后，照射在太阳能电池板上，产生大量电能；同时，一部分太阳光转换成热能，使太阳能电池板温度升高，通过集热器传输给循环管路，再通过循环管路传输到海水淡化系统和厌氧消化罐。本实用新型的原理基于通过循环管路将三种产能系统连接，将聚光太阳能电池产生的废热收回，并通过管路连接，将废热作为热源输送到另外两个产能系统。
所述的聚光器的聚光倍数，可在100倍-1000倍之间调节，且带有太阳光跟踪系统。
上述技术方案中，进一步的，所述的高效太阳能电池均选自硅、砷化镓、镓铟砷、镓铟磷铝、镓铟磷、铝铟砷、锗、氮化硅、碲化镉、氮化镓、磷化铟。
更进一步的，基于系统的产电规模大小、太阳能电池聚光倍数的不同，通过改变冷却管路中的冷却剂和流量，可产生不同温度的热媒。
更进一步的，基于系统的实际工程需要，可与其他产能系统相结合，如热水系统、热机等。
所述的海水淡化系统包括：与所述循环管路连接的第一翅片换热器以及与所述第一翅片换热器连接的海水淡化罐。所述的海水淡化罐上连接有海水进水管、蒸馏水出水管、浓缩废水出水管以及海水出水管。
所述的海水淡化罐根据系统容量大小、冷却管路温度不同，可选用多级闪蒸技术(Multi stage flash，110℃-120℃)，多效蒸发(Multi-effect distillation，70℃-90℃)，和反渗透技术(Reverse osmosis，40℃-80℃)。
所述的厌氧消化罐包括：与所述循环管路连接的第二翅片换热器以及与所述第二翅片换热器连接的储热罐，所述的储热罐设置在厌氧生物发酵罐中。所述的厌氧消化罐上连接有天然气出气管、生物肥料进料管以及生物肥料废渣出料管。
所述的厌氧生物发酵罐入口温度可在25℃至40℃之间调节。
所述的循环管路可使用水、丙二醇、液态金属盐等冷却剂
所述的循环管路上配置自动流量调节阀，能够随时调节管路流量。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
与传统产能系统相比，本实用新型对太阳光的利用效率高，光电转换效率最高可达40％，同时回收利用废热，能够产出蒸馏水与甲烷作为副产品。本系统的轻量性、高适配性和与环境的高契合性可使该系统用于条件恶劣、偏僻的高原、海岛等地区，能为该地区提供一套独立的产能系统。
本实用新型的原理基于高聚光太阳能电池在产电的同时，能产生大量的废热，通过对废热的回收再利用，可以将废热作为热源提供给海水淡化系统，海水淡化系统通过使用热能进行多级闪蒸，获得蒸馏水。进一步将海水淡化系统使用后的废热作为低位热能提供给厌氧消化罐，从而产生甲烷作为生物质能产出。本实用新型将三种清洁能源相结合，设计出了一种高效、高利用率、高均化能源成本(LCOE)的产能系统，本系统的轻量性、高适配性和与环境的高契合性可使该系统用于条件恶劣、偏僻的高原、海岛等地区，能为该地区提供一套独立的产能系统。
附图说明
图1为本实用新型基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统的结构示意图。
图2为实施例1中高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法下，年产电量数据图；
图3为实施例1中高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法下，年蒸馏水产量图；
图4为实施例1中高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法下，年甲烷产量图；
图5为实施例2中高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法下，年产电量数据图；
图6为实施例2中高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法下，年蒸馏水产量图；
图7为实施例2中高聚光太阳能电池与生物质能，海水淡化能相结合的热电联产方法下，年甲烷产量图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统做进一步说明。
如图1所示，基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统主要由三部分产能系统结合而成，本实用新型的原理基于通过冷却管路将三种产能系统连接，将聚光太阳能电池产生的废热收回，并通过管路连接，将废热作为热源输送到另外两个产能系统。该太阳能电池包括三部分：一部分为聚光太阳能电池，包括聚光器1和高效太阳能电池板2，太阳能电池板背部设有集热器10，集热器与循环管路9相连；一部分为海水淡化系统，由翅片换热器4与海水淡化罐5组成，海水淡化罐5连接有海水进水管11、蒸馏水出水管12、浓缩废水出水管13、海水出水管14；一部分为厌氧消化罐，由翅片换热器6、储热器7与厌氧生物发酵罐8组成，厌氧生物发酵罐8连接有天然气出气管15、生物肥料进料管16、生物肥料废渣出料管17。
参照图1，本实用新型的运行实施为：高聚光太阳能电池通过聚光器1聚集吸收太阳光，产生电能，同时在高效太阳能电池板2表面产生热量，热量通过循环管路9传递至海水淡化罐5，通过翅片换热器4将热量传递给海水淡化罐5产生蒸馏水，通过交换热量后，剩余的热量继续通过冷却管路再次传递给厌氧消化罐，通过翅片换热器6将热量传递厌氧消化罐产生甲烷。
实施例1：
1)选用500倍聚光倍数的高聚光太阳能电池，太阳能电池效率46％，太阳能电池板面积10m2；
2)选用多级闪蒸作为海水淡化罐，进口温度110℃；
3)厌氧消化罐进口温度为30℃；
4)模拟地点选择为美国亚利桑那的图森；
5)对系统进行模拟计算；
如图2-4所示，该系统在一年时间内，能产电138.05MWh，同时生成182.47MWh的废热，通过对废热进行回收利用，系统每年可生产13万吨蒸馏水与2471立方米的甲烷气体。
实施例2：
1)选用1000倍聚光倍数的高聚光太阳能电池，太阳能电池效率30％，太阳能电池板面积10m2；
2)选用多级闪蒸作为海水淡化罐，进口温度120℃；
3)厌氧消化罐进口温度为38℃；
4)模拟地点选择为美国加利福尼亚的圣何塞；
5)对系统进行模拟计算；
如图5-7所示，该系统在一年时间内，能产电105.82MWh，同时生成135.87MWh的废热，通过对废热进行回收利用，系统每年可生产11万吨蒸馏水与1839立方米的甲烷气体。
以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，包括：
聚光太阳能电池，所述的聚光太阳能电池包括聚光器(1)和接收所述聚光器(1)光能的太阳能电池板(2)，所述的太阳能电池板(2)背部设有集热器(10)，所述的集热器(10)连接有循环管路(9)；
连接在所述循环管路(9)上的海水淡化系统；
连接在所述循环管路(9)上的厌氧消化罐。
2.根据权利要求1所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的海水淡化系统包括：与所述循环管路(9)连接的第一翅片换热器(4)以及与所述第一翅片换热器(4)连接的海水淡化罐(5)。
3.根据权利要求2所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的海水淡化罐(5)上连接有海水进水管(11)、蒸馏水出水管(12)、浓缩废水出水管(13)以及海水出水管(14)。
4.根据权利要求1所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的厌氧消化罐包括：与所述循环管路(9)连接的第二翅片换热器(6)以及与所述第二翅片换热器(6)连接的储热罐(7)。
5.根据权利要求4所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的储热罐(7)设置在厌氧生物发酵罐(8)中。
6.根据权利要求4所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的厌氧消化罐上连接有天然气出气管(15)、生物肥料进料管(16)以及生物肥料废渣出料管(17)。
7.根据权利要求1所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的循环管路(9)装有冷却剂。
8.根据权利要求1所述的基于聚光太阳能技术的高聚光太阳能电池产能系统，其特征在于，所述的循环管路(9)上配置自动流量调节阀(3)。
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