CN217541107U - 太阳能热电联供系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热电联供系统，包括热管电池、镜场循环系统、储温水箱以及供暖循环系统。热管电池用于将太阳能转换成电能以及热能。镜场循环系统包括有贯穿真空管的散热管，与散热管连接有镜场进水管以及镜场出水管。储温水箱包括有低温室以及高温室，低温室与镜场进水管连接，高温室与镜场出水管连接。供暖循环系统包括有散热器，与散热器连接有供暖进水管以及供暖出水管。本实用新型实现了“光伏+光热”的有机结合，极大程度地提高了太阳能的综合利用效率，同时还降低了单位发电量的成本。本实用新型使用调节灵活，冬季可以主要用于供暖、夏季主要用于发电，季节调控效果灵活。

Description

太阳能热电联供系统

技术领域

本实用新型涉及新能源设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种太阳能热电联供系统。

背景技术

能源危机与环境污染已引起全球关注，调整能源结构、利用可再生能源已成为人类可持续发展的必由之路。在各种可再生能源中，太阳能以其清洁、源源不断等优势成为人们重视的焦点。在各种太阳能应用技术中，又以太阳能光伏发电被认为是目前已知发电方式中最清洁、最安全、潜力最大的新兴发电方式。

一般商用太阳能电池的光电转换效率仅为6％～15％，在运行过程中，未被利用的太阳能辐射中除了一部分被反射外其余大部分被电池吸收转化为热能，如果被电池吸收的热量不能及时排除，太阳能电池将长期处于高温状态下运行，这样不仅会造成发电效率的降低，同时也会因高温造成迅速老化而缩短使用寿命。

实用新型内容

(一)技术问题

综上所述，如何解决传统太阳能电池所存在的因高温而造成使用寿命降低的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种太阳能热电联供系统，在本实用新型中，该太阳能热电联供系统包括：

热管电池，用于将太阳能转换成电能以及热能，所述热管电池包括有真空管，于所述真空管内封装有太阳能电池，与所述太阳能电池连接有电源引线，由所述电源引线将所述太阳能电池转换的电能输出；

镜场循环系统，所述镜场循环系统包括有贯穿所述真空管的散热管，与所述散热管连接有镜场进水管以及镜场出水管，所述镜场进水管向所述散热管提供低温换热介质，由所述镜场出水管将所述散热管中的高温换热介质导出；

储温水箱，所述储温水箱包括有低温室以及高温室，所述低温室与所述镜场进水管连接，所述高温室与所述镜场出水管连接；

供暖循环系统，所述供暖循环系统包括有散热器，与所述散热器连接有供暖进水管以及供暖出水管，所述供暖进水管与所述高温室连接，所述供暖出水管与所述低温室连接。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，于所述储温水箱内，所述低温室与所述高温室热隔绝。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，本实用新型还包括有入网系统；所述入网系统包括有与所述电源引线连接的逆变器，与所述逆变器连接有变压器，由所述变压器接入至国家电网。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，所述热管电池设置有多个，各个所述热管电池上均设置有一个散热管。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，所述散热器包括有多个散热单元。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，所述散热单元为暖气片以及热风风机设备。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，本实用新型还包括有跟踪系统；所述跟踪系统包括有太阳能聚光镜以及双轴跟踪器，所述太阳能聚光镜通过所述双轴跟踪器设置于所述热管电池的下方，通过所述双轴跟踪器对所述太阳能聚光镜的方位角以及高度角进行自动调节。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，于所述镜场进水管和/或所述镜场出水管上设置有第一水泵；于所述供暖进水管和/或供暖出水管上设置有第二水泵。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，本实用新型还包括有智能控制系统；所述智能控制系统与所述双轴跟踪器、所述第一水泵以及所述第二水泵控制连接。

优选地，在本实用新型所提供的太阳能热电联供系统中，所述太阳能聚光镜为复合抛物面结构聚光镜。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种太阳能热电联供系统，包括热管电池、镜场循环系统、储温水箱以及供暖循环系统。其中，热管电池用于将太阳能转换成电能以及热能，热管电池包括有真空管，于真空管内封装有太阳能电池。镜场循环系统包括有贯穿真空管的散热管，与散热管连接有镜场进水管以及镜场出水管，镜场进水管向散热管提供低温换热介质，由镜场出水管将散热管中的高温换热介质导出。储温水箱包括有低温室以及高温室，低温室与镜场进水管连接，高温室与镜场出水管连接。供暖循环系统包括有散热器，与散热器连接有供暖进水管以及供暖出水管，供暖进水管与高温室连接，供暖出水管与低温室连接。

通过上述结构设计，本实用新型至少具备如下有益效果：

1、本实用新型实现了“光伏+光热”的有机结合，极大程度地提高了太阳能的综合利用效率，同时还降低了单位发电量的成本；

2、本实用新型使用调节灵活，冬季可以主要用于供暖、夏季主要用于发电，季节调控效果灵活；

3、本实用新型所提供的太阳能热电联供系统是一种新型的区域能源综合利用系统，可以同时供应电能和热水，是一种更可靠、更高效和更加环保的能源系统。本实用新型所提供的太阳能热电联供系统兼顾节能和环保两个因素，提高了能源利用率，降低了污染物排放，打破了传统的单一供电、供热或供冷模式，提高了能源系统经济性，具有非常广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例中太阳能热电联供系统的结构示意简图。

在图1中，部件名称与附图编号的对应关系为：

热管电池1、镜场进水管2、镜场出水管3、储温水箱4、低温室41、高温室42、散热器5、供暖进水管6、供暖出水管7、逆变器8、变压器9、太阳能聚光镜10、第一水泵11、第二水泵12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1，图1为本实用新型一种实施例中太阳能热电联供系统的结构示意简图。

本实用新型提供了一种太阳能热电联供系统，该太阳能热电联供系统能够将太阳能转换成电能以及热能并可将电能以及热能分别输出。

在本实用新型中，该太阳能热电联供系统包括如下组成结构：

1、热管电池1

热管电池1是本实用新型实现太阳能转换的组件，热管电池1能够将太阳能转换成电能以及热能。

具体地，热管电池1包括有真空管，真空管为加强玻璃管，真空管为长直圆管结构，在真空管的两端设置有端头(金属结构)，用于封闭真空管的端部。

于真空管内封装有太阳能电池，太阳能电池与传统的光伏电池的发电原理相同，不同点在于尺寸不同。

太阳能电池装配在金属背板上，太阳能电池通过金属背板封装在真空管内，由金属背板对太阳能电池在真空管内的安装提供支撑作用，同时，金属背板还能够增加太阳能电池的散热面积，避免太阳能电池过热的问题出现。

与太阳能电池连接有电源引线，由电源引线将太阳能电池转换的电能输出，电源引线穿过真空管端部的端头输出，与电源引线连接有主线缆，当热管电池1设置有多个时，全部的热管电池1与主线缆连接可以将电能汇聚输送至逆变器8，由逆变器8将直流电转变成交流电，之后再通过配电箱的稳压稳流，才能够并网将电能传输到国家电网中。

进一步地，为了对热管电池1进行保护，本实用新型还提供了用于安装热管电池1的底座，同时，本实用新型还在热管电池1上设置有多条金属细圆环，金属细圆环不仅能够提高热管电池1在底座上安装的牢固程度，同时，还能够对热管电池1的真空管进行保护，当有外力冲击热管电池1时，首先由金属细圆环承受冲击，避免外力直接冲击到真空管上造成真空管的破裂。

为了提高发电量与发热量，热管电池1可以设置有多个，各个热管电池1上均设置有一个散热管。在本实用新型的一个具体实施方式中，全部的散热管串联。在本实用新型的另一个具体实施方式中，全部的散热管并联。当散热管设置有多个时，关于散热管之间的连接方式应当依据工况环境以及使用要求进行设计，可以采用并联，也可以采用串联，或者采用串并联方式。

2、跟踪系统

跟踪系统是本实用新型提高热管电池1能量输出效率的设备。

跟踪系统包括有太阳能聚光镜10以及双轴跟踪器，太阳能聚光镜10通过双轴跟踪器设置于热管电池1的下方，通过双轴跟踪器对太阳能聚光镜10的方位角以及高度角进行自动调节。

其中，太阳能聚光镜10为复合抛物面结构聚光镜。太阳能聚光镜10采用金属材料制成(或者太阳能聚光镜10采用钢化玻璃镜结构)，太阳能聚光镜10为弧形板，太阳能聚光镜10的横截面为抛物线形，太阳能聚光镜10设置在热管电池1的下方，太阳能聚光镜10能够将太阳光反射到热管电池1上，从而提高热管电池1对太阳能的转化率。

本实用新型在热管电池1的下方设置有太阳能聚光镜10，太阳能聚光镜10用于将太阳光辐射反射到热管电池1上，本实用新型在太阳能聚光镜10的下方设置了双轴跟踪器，双轴跟踪器包括有设置在太阳能聚光镜10下方的辅梁，太阳能聚光镜10与辅梁连接，辅梁可转动地设置于辅梁安装架上，辅梁可绕其轴线自转且太阳能聚光镜10可随辅梁联动，本实用新型在辅梁安装架的下方设置有主梁，主梁与辅梁水平设置且主梁与辅梁垂直，主梁可转动地设置于主梁安装架上，主梁可绕其轴线自转，辅梁安装架设置于主梁上并可随主梁联动。在本实用新型中，主梁与辅梁为垂直设置，主梁能够自转，辅梁能够自转，这样就可以在水平方向上形成X轴向的旋转自由度以及Y轴向的旋转自由度。本实用新型设置了双轴跟踪器，优化了跟踪结构和传动方式，使得太阳能聚光镜10可以在两个旋转轴运动(水平面上的X轴以及Y轴旋转)，能同时跟踪太阳的方位角与高度角的变化，从而保证最佳的聚光效果以提升发热效率。关于主梁与辅梁的旋转，本实用新型提供了电动机以及传动系统，传动系统优选为皮带传动系统，由电动机通过传动系统带动主梁(辅梁)进行旋转，从而实现太阳能聚光镜10以及热管电池1的姿态调整。

3、镜场循环系统

镜场循环系统是将热管电池1的热能输出，同时实现热管电池1冷却的换热介质循环流通系统。

具体地，镜场循环系统包括有贯穿真空管的散热管，散热管为金属管，真空管内的热量加热散热管中流动的换热介质(一般为水)，换热介质升温后输出由储温水箱4暂存。散热管为长直管结构，与散热管连接有镜场进水管2以及镜场出水管3，镜场进水管2以及镜场出水管3分别与散热管的两端连接(具体为螺纹连接)，镜场进水管2向散热管提供低温换热介质，由镜场出水管3将散热管中的高温换热介质导出。

4、储温水箱4

储温水箱4是一种能存水、保温的箱体，因此，储温水箱4应当具备较高的结构强度以满足大容量存水，同时，储温水箱4还应当采用多层结构，并且本实用新型还可以在储温水箱4的外侧设置保温层，以满足保温要求。

具体地，储温水箱4包括有低温室41以及高温室42，分别用于储存低温换热介质以及高温换热介质，低温室41与镜场进水管2连接，高温室42与镜场出水管3连接，低温室41中的低温换热介质通过镜场进水管2输送至热管电池1中进行吸热升温变成高温换热介质，高温换热介质通过镜场出水管3输出至高温室42中暂存备用。

低温室41中的低温换热介质主要作用是实现热管电池1的冷却，因此，其温度越低越好。高温室42中的高温换热介质主要作用是实现热能的输出利用，因此，其温度越高越好。而低温室41与高温室42均为储温水箱4的结构，这就应当避免低温室41与高温室42之间的热交换，因此，本实用新型在储温水箱4内设置了隔热结构，用于实现低温室41与高温室42之间的热隔绝。具体地，隔热结构可以为双层真空隔板。

5、供暖循环系统

供暖循环系统能够将热管电池1产生的热量进行利用。

由上述结果设计可知，热管电池1能够将太阳能转换成电能以及热能，电能由电源引线输出并网或者被直接利用。热能则通过镜场循环系统以热水的形式输出暂存在储温水箱4备用。供暖循环系统则能够直接将储温水箱4中的热水进行利用。

具体地，供暖循环系统包括有散热器5，与散热器5连接有供暖进水管6以及供暖出水管7，供暖进水管6与高温室42连接，供暖出水管7与低温室41连接。高温室42中暂存的高温换热介质通过供暖进水管6输送到散热器5中，由散热器5将换热介质中的热能进行散热，高温换热介质经过散热器5的散热后变成低温换热介质，低温换热介质由供暖出水管7输送至低温室41进行下一阶段对热管电池1的冷却。

在本实用新型中，散热器5包括有多个散热单元，各个散热单元并联。其中，散热单元为暖气片以及热风风机设备。

在散热单元设置有多个的实施例中，本实用新型的一个具体实施方式为：全部的散热单元串联；或者，本实用新型的另一个实施方式为：全部的散热单元并联。当散热单元设置有多个时，关于散热单元之间的连接方式应当依据使用要求进行设计，可以采用并联，也可以采用串联，或者采用串并联方式。

6、入网系统

入网系统是实现热管电池1并网的结构。

具体地，入网系统包括有与电源引线连接的逆变器8(用于将直流电变成交流电)，与逆变器8连接有变压器9(用于改变交流电的电压)，由变压器9接入至国家电网。

进一步地，在逆变器8与变压器9之间还设置了配电箱，用于实现逆变后电流的稳压与稳流。

7、动力系统

动力系统是本实用新型中实现换热介质流动的核心设备。

具体地，动力系统包括设置在镜场进水管2和/或镜场出水管3上的第一水泵11，以及设置在供暖进水管6和/或供暖出水管7上的第二水泵12。

8、智能控制系统

智能控制系统是实现本实用新型自动运行的控制中心。智能控制系统包括有工控机，智能控制系统通过有线连接的方式与双轴跟踪器、第一水泵11以及第二水泵12控制连接。

本实用新型的目的是提供一种太阳能聚光发热和发电综合利用系统，在太阳能发电的同时还能提供热水，同时循环水还能降低太阳能电池的表面温度，提高太阳能电池的发电效率，实现太阳能综合利用率的提高，另外，本实用新型结构改进还能够降低太阳能电池的老化速度，提高太阳能电池的使用寿命。

本实用新型的核心创新改进点在于：本实用新型利用冷却水降低太阳能电池温度来提高光伏发电效率，同时还能够将没有转化成电能的大部分太阳能转化成热能并输出利用，在试验阶段，改进后太阳能电池的太阳能综合利用率可达79％，本实用新型可以有效解决现有技术两种利用方式(光电、光热)所存在的各种问题。

本实用新型所提供的太阳能热电联供系统包括太阳能聚光镜10、热管电池1、双轴跟踪器、逆变器8、镜场循环系统、供暖循环系统和储温水箱4。

太阳能聚光镜10是一种复合抛物面聚光镜，太阳能聚光镜10的作用是把太阳光聚集到热管电池1的表面进行发电和发热。

热管电池1是把太阳能电池封装在真空管的一种发电发热组件，可以把太阳能转化成电能和热能。

双轴跟踪器可以使太阳能聚光镜10在方位角和高度角上同时跟踪太阳，用来提高太阳能的使用率。

镜场循环系统用来给热管电池1散热的同时还能够给储热水箱加温。

供暖循环系统用来给住户提供暖气和热水。

储温水箱4用来存储白天太阳能发热热量，可以在夜晚或者阴雨天给供暖循环系统提供热量。

本实用新型所提供的太阳能热电联供系统主要用于房屋采暖、供电以及供热。本实用新型采用智能控制系统，设定好参数后运行期间无需人工干预，使用方便，维护简单。

通过上述结构设计，本实用新型至少具备如下有益效果：

1、本实用新型实现了“光伏+光热”的有机结合，极大程度地提高了太阳能的综合利用效率，同时还降低了单位发电量的成本；

2、本实用新型使用调节灵活，冬季可以主要用于供暖、夏季主要用于发电，季节调控效果灵活；

3、本实用新型所提供的太阳能热电联供系统是一种新型的区域能源综合利用系统，可以同时供应电能和热水，是一种更可靠、更高效和更加环保的能源系统。本实用新型所提供的太阳能热电联供系统兼顾节能和环保两个因素，提高了能源利用率，降低了污染物排放，打破了传统的单一供电、供热或供冷模式，提高了能源系统经济性，具有非常广阔的市场应用前景。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种太阳能热电联供系统，其特征在于，包括：

热管电池(1)，用于将太阳能转换成电能以及热能，所述热管电池包括有真空管，于所述真空管内封装有太阳能电池，与所述太阳能电池连接有电源引线，由所述电源引线将所述太阳能电池转换的电能输出；

镜场循环系统，所述镜场循环系统包括有贯穿所述真空管的散热管，与所述散热管连接有镜场进水管(2)以及镜场出水管(3)，所述镜场进水管向所述散热管提供低温换热介质，由所述镜场出水管将所述散热管中的高温换热介质导出；

储温水箱(4)，所述储温水箱包括有低温室(41)以及高温室(42)，所述低温室与所述镜场进水管连接，所述高温室与所述镜场出水管连接；

供暖循环系统，所述供暖循环系统包括有散热器(5)，与所述散热器连接有供暖进水管(6)以及供暖出水管(7)，所述供暖进水管与所述高温室连接，所述供暖出水管与所述低温室连接；

所述太阳能电池装配在金属背板上，所述太阳能电池通过金属背板封装在所述真空管内；

所述储温水箱内设置了隔热结构，用于实现所述低温室与所述高温室之间的热隔绝，所述隔热结构为双层真空隔板。

2.根据权利要求1所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

于所述储温水箱内，所述低温室与所述高温室热隔绝。

3.根据权利要求1所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

还包括有入网系统；

所述入网系统包括有与所述电源引线连接的逆变器(8)，与所述逆变器连接有变压器(9)，由所述变压器接入至国家电网。

4.根据权利要求1所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

所述热管电池设置有多个，各个所述热管电池上均设置有一个散热管。

5.根据权利要求1所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

所述散热器包括有多个散热单元。

6.根据权利要求5所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

所述散热单元为暖气片以及热风风机设备。

7.根据权利要求1至6任一项所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

还包括有跟踪系统；

所述跟踪系统包括有太阳能聚光镜(10)以及双轴跟踪器，所述太阳能聚光镜通过所述双轴跟踪器设置于所述热管电池的下方，通过所述双轴跟踪器对所述太阳能聚光镜的方位角以及高度角进行自动调节。

8.根据权利要求7所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

于所述镜场进水管和/或所述镜场出水管上设置有第一水泵(11)；

于所述供暖进水管和/或供暖出水管上设置有第二水泵(12)。

9.根据权利要求8所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

还包括有智能控制系统；

所述智能控制系统与所述双轴跟踪器、所述第一水泵以及所述第二水泵控制连接。

10.根据权利要求7所述的太阳能热电联供系统，其特征在于，

所述太阳能聚光镜为复合抛物面结构聚光镜。

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