一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，包括双聚光光伏发电器组件、双聚光光热发电装置、并网逆变器；所述双聚光光伏发电器组件包括单个或多个双聚光光伏发电器，或呈并联组合输出发电的光伏电池板；所述双聚光光热发电装置包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；双聚光光伏发电器通过工质控制阀与双聚光集热器相连接。本发明专利技术提供的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，能够克服太阳能利用的分散的问题，能够综合提高太阳能光电转换效率，并能维护太阳能发电系统的高效性和稳定性，可以大幅度地降低光电硅材料和非硅材料用量，能够有效降低太阳能发电的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统
本专利技术涉及太阳能发电领域，更具体地说，涉及一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统。
技术介绍
随着化石能源的消耗和环境污染的加剧，能源问题显得日益突出，太阳能作为一种清洁无污染的绿色能源，对其有效地开发利用已成为实现能源可持续发展的重中之重。在太阳能的有效利用当中，太阳能发电技术是近年来发展最快、最具活力的研究领域之一。但是，太阳能量的分散性却成为利用太阳能的重要障碍；由于太阳电池材料昂贵，制造工艺繁琐，也阻碍了太阳能发电技术的大规模应用。采用聚光方法，几倍乃至几百倍地提高太阳能辐射功率密度，以提高单位面积太阳电池的输出功率，降低光伏发电成本，具有较好的应用前景。聚光光伏(CPV)是指将汇聚后的太阳光通过高转化率的光伏电池直接转换为电能的技术。在聚光情况下，存在着太阳电池温度迅速升高问题，这将存在导致其光电转换效率明显下降或者导致太阳电池损坏的系列问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，解决了太阳能利用的分散的问题，综合提高太阳能光电转换效率，维护太阳能发电系统的高效性和稳定性，大幅度降低光电硅材料和非硅材料用量，有效降低太阳能发电成本。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，包括：系统前级的双聚光光伏发电器组件、系统后级的双聚光光热发电装置、并网逆变器、中央智能控制器；所述双聚光光伏发电器组件，包括单个或多个双聚光光伏发电器；所述双聚光光伏发电器，包括：光伏电池板；所述双聚光光热发电装置，包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；所述双聚光集热器组件，包括单个或多个双聚光集热器；所述发动机，包括：汽轮机、斯特林发动机。系统工作特征在于：工质储存箱中的工质通过工质压力泵和工质控制阀，首先进入系统前级的双聚光光伏发电器组件对发电中的光伏电池板进行散热，已经初步吸收热量的工质通过工质控制阀再进入系统后级的双聚光集热器组件，再通过工质控制阀带动发动机与发电机运转工作，然后通过工质冷凝器回收并进入工质储存箱，完成工质的工作循环。在该循环工作过程中，太阳光通过减反射透光层辐照在光伏电池板上发电时，光伏电池板温度会升高，由于工质的循环流动工作，促使光伏电池板温度下降，有效地提高了光伏电池板的光电转换效率；而流经双聚光光伏发电器的工质吸收了光伏电池板升温的热量，作为已经预热的工质，将通过工质控制阀提供给系统后级的双聚光光热集热器组件，再继续吸收高热量后带动汽轮发动机与发电机工作，有效地提高了整个太阳能发电的效率。上述方案中，所述双聚光光伏发电器处于槽式抛物聚光反射镜面中；双聚光光伏发电器采用双端面聚光结构；双聚光光伏发电器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器上端的光伏电池上发电；双聚光光伏发电器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器下端的光伏电池上发电；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。上述方案中，所述的双聚光光伏发电器，包括：第一带翅片盒型热管；在热管外端有导热翅片，在两个翅片间的空间盒中可以装填低温相变储能材料；当翅片盒中的装填低温相变储能材料后，采用导热封闭板封盖；所述的第一带翅片盒型热管与光伏电池板通过导热材料紧密相连接，其附近装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。当光伏电池板在太阳聚光通过减反射透光层辐照下发电工作时，温度会升高，工质通过热管进行散热降温；由于第一带翅片盒型热管具有的特殊结构，翅片是形成快速导热通道的部件；当太阳聚光过于强烈辐照光伏电池板，升温会过于迅猛时，在翅片盒中的低温相变储能材料吸收热量，降低热管工质温度，并储存部分能量，防止光伏电池板在高温下损坏；当太阳光被云层暂时遮挡时，低温相变储能材料可以释放部分能量，维持光伏电池板的工作温度趋于稳定。上述方案中，所述的双聚光光伏发电器包括：网格状导热储能盒；所述网格状导热储能盒也是系统中构成导热的快速通道的部件；在网格状导热储能盒中装填有低温相变储能材料；在网格状导热储能盒外端有导热封闭板材料。上述方案中，所述带翅片盒型热管中的翅片盒与网格状导热储能盒具有部分相似结构特征：它们都是形成快速导热通道的部件，它们都能够存放相变储能材料。由于相变储能材料密封装填在小分隔容器中，在反复长期使用过程中可克服相变材料凝固收缩时在容器内形成空穴，造成出现“热松脱”和“热斑”现象，克服造成容器的热疲劳损坏，并改善了相变储能材料的传热性能，提高了光伏发电的热稳定性。上述方案中，所述的双聚光光伏发电器包括：减反射透光层、光伏电池板、导热层；减反射透光层与光伏电池板相连接；光伏电池板与导热层相连接；导热层与第一带翅片盒型热管和网格状导热储能盒相连接；在光伏电池板外端与网格状导热储能盒外端均有绝热层；在绝热层外端有外壳。上述方案中，所述低温相变储能材料包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝复合相变材料、石蜡、结晶水合盐、琥珀腈(SCN)、新戍二醇酯(NPG)、氨甲基丙二醇(AMPD)。所述带翅片盒型热管材料、网格状导热储能盒材料与导热封闭板材料，包括：铜、铜合金、铜复合材料、镍、镍合金、镍复合材料、铌、铌合金、铌复合材料、铝、铝合金、铝复合材料、石墨、石墨烯、石墨复合材料、碳纤维复合材料、碳钢、铁合金、铬合金、铬钢、钨材料、耐高温陶瓷。上述方案中，所述双聚光集热器处于槽式抛物聚光反射面中；双聚光集热器采用双端面聚光结构；双聚光集热器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，并辐照在双聚光集热器上端的减反射吸热层上；双聚光集热器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并辐照在双聚光集热器下端的减反射吸热层上；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。上述方案中，在双聚光集热器包括：第二带翅片盒型热管；所述第二带翅片盒型热管的结构特征为：第二带翅片盒型热管的侧面为吸热斜面，并与太阳光聚光辐照的吸热材料紧密相连接；在热管外端有导热翅片；两个翅片间的空间盒中装填有中高温相变储能材料；在翅片盒外端有导热封闭板材料；第二带翅片盒型热管的一端为斜边，与减反射吸热层紧密接触，其附近装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。上述方案中，所述的双聚光集热器包括：网格状导热储能盒；所述网格状导热储能盒是系统中构成导热的快速通道的部件；在网格状储能盒中装填有中高温相变储能材料；在网格状导热储能盒外端有导热封闭板材料；所述中高温相变储能材料，包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝复合相变材料、樟脑(DC)、季戊四醇(PE)、LiH、LiF、ACl3、LiNO3、Na2O2、50％LioH/50％LiF、NaF、MgF2、Li2SO4、KHF2。所述第二带翅片盒型热管材料、网格状导热储能盒材料与导热封闭板材料，包括：铜、铜合金、铜复合材料、镍、镍合金、镍复合材料、铌、铌合金、铌复合材料、铝、铝合金、铝复合材料、铬、铬合金、铬复合材料、碳纤维复合材料、碳钢、铁、铁合金、铁复合材料、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，包括双聚光光伏发电器组件、双聚光光热发电装置、并网逆变器；所述双聚光光伏发电器组件包括单个或多个双聚光光伏发电器，或呈并联组合输出发电的光伏电池板；所述双聚光光热发电装置包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；所述双聚光集热器组件包括单个或多个双聚光集热器；双聚光光伏发电器组件通过工质控制阀与双聚光集热器组件相连接；双聚光集热器组件通过工质控制阀与发动机相连接；发动机与发电机相连接；发电机与电网相连接；发动机与工质冷凝器相连接；工质冷凝器与工质储存箱相连接；工质储存箱与工质压力泵相连接；工质压力泵与工质控制阀相连接；工质控制阀与双聚光光伏发电器相连接；双聚光光伏发电器与并网逆变器相连接；并网逆变器与电网相连接；工质储存箱中的工质通过工质压力泵和工质控制阀，首先进入系统前级的双聚光光伏发电器组件对发电过程中的光伏电池板进行散热，已经初步吸收光伏电池板热量的工质，通过工质控制阀再进入系统后级的双聚光集热器组件，再次吸收太阳能双聚光后辐照所产生的大量热量，工质温度迅速升高，通过工质控制阀带动发动机与发电机运转工作，然后通过工质冷凝器，并回收进入工质储存箱，完成工质的工作循环。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，包括双聚光光伏发电器组件、双聚光光热发电装置、并网逆变器；所述双聚光光伏发电器组件包括单个或多个双聚光光伏发电器，所述双聚光光伏发电器包括光伏电池板；所述双聚光光热发电装置包括：双聚光集热器组件、发动机、发电机、工质冷凝器、工质储存箱、工质压力泵；所述双聚光集热器组件包括单个或多个双聚光集热器；双聚光光伏发电器组件通过工质控制阀与双聚光集热器组件相连接；双聚光集热器组件通过工质控制阀与发动机相连接；发动机与发电机相连接；发电机与电网相连接；发动机与工质冷凝器相连接；工质冷凝器与工质储存箱相连接；工质储存箱与工质压力泵相连接；工质压力泵与工质控制阀相连接；工质控制阀与双聚光光伏发电器相连接；双聚光光伏发电器与并网逆变器相连接；并网逆变器与电网相连接；工质储存箱中的工质通过工质压力泵和工质控制阀，首先进入系统前级的双聚光光伏发电器组件对发电过程中的光伏电池板进行散热，已经初步吸收光伏电池板热量的工质，通过工质控制阀再进入系统后级的双聚光集热器组件，再次吸收太阳能双聚光后辐照所产生的大量热量，工质温度迅速升高，通过工质控制阀带动发动机与发电机运转工作，然后通过工质冷凝器，并回收进入工质储存箱，完成工质的工作循环。2.根据权利要求1所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述发动机为汽轮机或斯特林发动机。3.根据权利要求1所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，还包括中央智能控制器，所述中央智能控制器与工质控制阀、工质压力泵、工质储存箱、双聚光光伏发电器、双聚光集热器、发动机、发电机、并网逆变器相连接。4.根据权利要求3所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述双聚光光伏发电器处于槽式抛物聚光反射镜面中；双聚光光伏发电器采用双端面聚光结构；双聚光光伏发电器的上端面采用菲涅尔透镜聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器上端的光伏电池板上发电；双聚光光伏发电器的下端面采用槽式抛物聚光反射镜面聚光，并通过减反射透光层辐照在双聚光光伏发电器下端的光伏电池板上发电；槽式抛物聚光反射镜通过可调控旋转轴与地面支撑架相连接；可调控旋转轴与太阳跟踪装置相连接。5.根据权利要求4所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，双聚光光伏发电器还包括第一带翅片盒型热管；所述第一带翅片盒型热管的热管外端有导热翅片；在两个翅片间的空间盒中装填有低温相变储能材料；在翅片盒的翅片外端有导热封闭板；第一带翅片盒型热管通过导热材料与光伏电池板紧密相连接，并装配有温度传感器；温度传感器与中央智能控制器相连接。6.根据权利要求5所述的太阳能双聚光光伏与光热的集成发电系统，其特征在于，所述低温相变储能材料包括：泡沫金属铜复合相变材料、泡沫金属镍复合相变材料、泡沫金属铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦明，袁一楠，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42