一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新型模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，包括：向阳伸缩支撑架，呈框架结构；集热循环装置，安装于所述向阳支架上；蓄电池；若干真空管，并列位于所述向阳伸缩支撑架上，由伸缩支撑架调整真空管与水平面之间的倾斜角；跟踪装置，安装于向阳支架上，并与真空管连接，其中，真空管包括：玻璃外管、玻璃内管、太阳能电池板组件和导热管，太阳能电池板组件设置于玻璃外管的内壁上，与蓄电池连接；导热管设置于玻璃内管的前端，导热管的一端伸入玻璃内管内，另一端伸入至集热循环装置内，玻璃内管的内腔与导热管之间填充有相变材料；本发明专利技术能够实现光伏光热综合利用，提高太阳能利用率。

A Modular Photovoltaic Photothermal Complementary Intelligent Utilization System

The invention provides a new modular photovoltaic photothermal complementary integrated intelligent utilization system, which includes: a sunward telescopic support frame structure; a heat collecting circulating device installed on the sunward support frame; a storage battery; several vacuum tubes arranged side by side on the sunward telescopic support frame, and an inclination tracking device between the vacuum tube and the horizontal plane adjusted by the telescopic support frame; The vacuum tube consists of glass outer tube, glass inner tube, solar panel module and heat conducting tube, and the solar panel module is arranged on the inner wall of the glass outer tube and connected with the accumulator; the heat conducting tube is arranged at the front end of the glass inner tube, one end of the heat conducting tube is extended into the glass inner tube, and the other end is extended into the collector circulation device. The interior of the glass inner tube is filled with a phase change material between the inner cavity of the glass inner tube and the heat conducting tube, and the invention can realize the comprehensive utilization of photovoltaic light and heat and improve the utilization rate of solar energy.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统
本专利技术涉及光伏光热综合利用
，尤其涉及一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统。
技术介绍
能源的短缺，已成为人类迫切需要解决的问题。如果能合理的利用好太阳能，将对各国经济发展所面临的环境污染以及能源短缺问题产生积极重要的影响。目前光热利用、光伏利用已广泛应用于中国广大地区，光热利用中，真空管型太阳能热水器以其操作方便、节能高效等优点已迅速推广全国，对中国节能减排具有积极作用；光伏利用中，太阳能电池板光电转换技术也日趋成熟，光伏光热综合利用技术的产生与应用更是大大提高了太阳能的综合利用效率。传统的真空管型太阳能热水器存在太阳能利用率偏低、利用渠道结构功能单一且存在能源浪费现象造成真空管型太阳能热水器未能实现太阳能综合有效利用，不能完全发挥真空管型太阳能热水器的优势。目前还没有基于光伏光热利用技术，对真空管型太阳能热水器进行创新设计，缺乏针对提升真空管型太阳能热水器太阳能利用率的研究，相比较现行高效的综合太阳能利用系统效率和利用价值还有很大提升空间。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，能够实现光伏光热综合利用，提高太阳能利用率。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，其特征在于，包括：向阳伸缩支撑架，呈框架结构；集热循环装置，安装于所述向阳伸缩支撑架上；蓄电池；若干真空管，并列位于所述向阳伸缩支撑架上，由所述向阳伸缩支撑架调整所述真空管与水平面之间的倾斜角，其中，所述真空管包括：玻璃外管；玻璃内管，设置于所述玻璃外管内，所述玻璃内管与所述玻璃外管之间形成真空夹层；太阳能电池板组件，设置于所述玻璃外管的内壁上，与所述蓄电池连接；导热管，设置于所述玻璃内管的前端，所述导热管的一端伸入所述玻璃内管内，所述导热管的另一端伸入至所述集热循环装置内；相变材料，填充在所述玻璃内管的内腔与所述导热管之间；跟踪装置，安装于所述向阳伸缩支撑架上，并与所述真空管连接，能够捕捉太阳光角度的变化，并能够驱动所述玻璃外管绕自身轴线转动，并能够实现光伏和光热模式切换；控制系统，与所述跟踪装置连接，所述跟踪装置将捕捉的太阳光角度的变化信号传递给控制系统，所述控制系统根据跟踪装置反馈的太阳光角度的变化信号控制跟踪装置，以驱动所述玻璃外管绕自身轴线转动；其中，在光热模式下，太阳光直接照射于所述玻璃内管上，所述太阳能电池板组件始终处于背光面，在光伏模式下，太阳光直接照射于太阳能电池板组件上，所述玻璃内管始终处于背光面。作为优选，所述向阳伸缩支撑架具有两个相同的支架组件，所述支架组件包括：底座；竖杆，底端安装于所述底座上；第二伸缩杆，相对于所述竖杆倾斜设置；第一伸缩杆和第三伸缩杆，均位于所述竖杆与所述第二伸缩杆之间，并连接所述竖杆与所述第二伸缩杆；滑轮，安装于所述第二伸缩架的底端；第一驱动源，用于驱动所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆伸缩，以调整所述第二伸缩杆与水平面之间的倾斜角；其中，两个所述支架组件通过至少一个横杆连接，两个所述第二伸缩杆所在的平面为受光工作面，多个所述真空管设置于所述受光工作面上，并跟随所述第二伸缩杆摆动，以调整所述真空管与水平面之间的倾斜角。作为优选，所述真空管还包括：第一封盖，设置于所述玻璃外管的前端，所述第一封盖为环形封盖，所述第一封盖上设有外螺纹；第二封盖，设置于所述玻璃外管的后端，所述第二封盖上设有外螺纹；第三封盖，设置于所述玻璃内管的前端；所述第三封盖与所述第一封盖之间设有全封闭式轴承，以使所述玻璃外管可相对于所述玻璃内管绕自身轴线转动。作为优选，所述跟踪装置包括主动机构，所述主动机构包括：第二驱动源，用于提供动力；主动轮，所述第二驱动源可驱动所述主动轮转动；若干第一从动轮，所述第一从动轮与所述真空管一一对应，所述第一从动轮为环形轮，所述第一从动轮的内壁设有内螺纹，用于与所述第二封盖螺纹连接；第一传动带，张紧在所述主动轮与若干第一从动轮上，所述主动轮转动，带动所述传动带转动，从而使得所述第一从动轮转动。作为优选，所述跟踪装置还包括从动机构，所述从动机构包括第二传动带和若干第二从动轮，所述第二从动轮与所述真空管一一对应，所述第二从动轮为环形轮，所述第二从动轮的内壁上设有内螺纹，用于与所述第一封盖螺纹连接。作为优选，所述集热循环装置包括：壳体，所述壳体内设有容置空间，所述壳体的底部具有多个螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述真空管一一对应，用于与所述第三封盖螺纹连接，所述壳体上还设有流体入口和流体出口，所述流体入口和流体出口均与所述容置空间连通；保温隔层，设置于所述壳体内壁。作为优选，所述保温隔层由陶瓷纤维制成，所述陶瓷纤维的厚度为0～1mm。作为优选，所述玻璃内管外壁上从内到外依次设置减反层和聚光层；所述太阳能电池板组件上朝向玻璃内管的表面设置有隔热层，所述玻璃内管的内壁上设置有吸收层。作为优选，所述太阳能电池板组件为柔性太阳能电池板组件，所述导热管为热二极管。作为优选，所述控制系统还与所述第一驱动源连接，以控制所述真空管与水平面之间的倾斜角。本专利技术的有益效果：本专利技术中，向阳伸缩支撑架能够调整真空管与水平面之间的倾斜角，即调整真空管的高度角，使真空管集热效率、光伏产电效率分别达到性能最优高度角，跟踪装置捕捉太阳光角度变化驱动真空管的玻璃外管绕自身轴线转动以调整玻璃外管的方位角，实现单轴追光。光热模式下，真空管中太阳能电池板组件处于背光面，太阳光辐直接照射至玻璃内管上，玻璃内管中的相变材料吸收太阳光并热量，通过导热管将热量传递至集热循环装置内，跟踪装置捕捉太阳光角度变化调整真空管外管方位角，使得太阳能电池板组件始终处于背光面，使真空管集热功率达到最高。当产生的热量达到用户要求时，跟踪装置驱动真空管绕自身轴线旋转180°，实现光伏光热模式切换，太阳光直接照射在太阳能电池板组件上，太阳能电池板产电，所产电能储存于蓄电池中供用户使用，在光伏模式下，跟踪装置捕捉太阳光角度变化调整真空管外管方位角，使得太阳光始终直接照射于太阳能电池板组件上，而玻璃内管始终处于背光面，延长真空管寿命，使产电效率达到最高。通过以上过程，实现光伏光热联产，提高太阳能综合利用效率。本专利技术中，导热管与玻璃内管的间隙填充有相变材料，相比现有技术的真空管，本专利技术由于相变材料导热系数大、储热密度高，热损耗小，稳定性高等优点，能及时吸收真空管所收集的热量，同时能及时的通过导热管将热量传递出去，大大降低热损耗，提高系统稳定性。此外，相变材料可维持整体真空管温度均衡，为太阳能电池板工作提供稳定合适环境，减轻了太阳能电池板的热负荷与温升，使太阳能电池板保持较高的光电转换效率，所产热量均通过导热管传至集热循环系统，使得本专利技术能够供足够多的热量。附图说明图1为根据本专利技术实施例的一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的向阳伸缩支撑架的结构示意图；图3为根据本专利技术实施例的真空管的结构示意图；图4为根据本专利技术实施例的跟踪装置主动机构310的结构示意图；图5为根据本专利技术实施例的跟踪装置从动机构320的结构示意图；图6为根据本专利技术实施例的集热循环装置的结构示意图；附图标记100-向阳伸缩支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，其特征在于，包括：向阳伸缩支撑架，呈框架结构；集热循环装置，安装于所述向阳伸缩支撑架上；蓄电池；若干真空管，并列位于所述向阳伸缩支撑架上，由所述向阳伸缩支撑架调整所述真空管与水平面之间的倾斜角，其中，所述真空管包括：玻璃外管；玻璃内管，设置于所述玻璃外管内，所述玻璃内管与所述玻璃外管之间形成真空夹层；太阳能电池板组件，设置于所述玻璃外管的内壁上，与所述蓄电池连接；导热管，设置于所述玻璃内管的前端，所述导热管的一端伸入所述玻璃内管内，所述导热管的另一端伸入至所述集热循环装置内，所述玻璃内管的内腔与所述导热管之间填充有相变材料；跟踪装置，安装于所述向阳伸缩支撑架上，并与所述真空管连接，能够捕捉太阳光角度的变化，并能够驱动所述玻璃外管绕自身轴线转动，并能够实现光伏和光热模式切换；控制系统，与所述跟踪装置连接，所述跟踪装置将捕捉的太阳光角度的变化信号传递给控制系统，所述控制系统根据跟踪装置反馈的太阳光角度的变化信号控制跟踪装置，以驱动所述玻璃外管绕自身轴线转动；其中，在光热模式下，太阳光直接照射于所述玻璃内管上，所述太阳能电池板组件始终处于背光面，在光伏模式下，太阳光直接照射于太阳能电池板组件上，所述玻璃内管始终处于背光面。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，其特征在于，包括：向阳伸缩支撑架，呈框架结构；集热循环装置，安装于所述向阳伸缩支撑架上；蓄电池；若干真空管，并列位于所述向阳伸缩支撑架上，由所述向阳伸缩支撑架调整所述真空管与水平面之间的倾斜角，其中，所述真空管包括：玻璃外管；玻璃内管，设置于所述玻璃外管内，所述玻璃内管与所述玻璃外管之间形成真空夹层；太阳能电池板组件，设置于所述玻璃外管的内壁上，与所述蓄电池连接；导热管，设置于所述玻璃内管的前端，所述导热管的一端伸入所述玻璃内管内，所述导热管的另一端伸入至所述集热循环装置内，所述玻璃内管的内腔与所述导热管之间填充有相变材料；跟踪装置，安装于所述向阳伸缩支撑架上，并与所述真空管连接，能够捕捉太阳光角度的变化，并能够驱动所述玻璃外管绕自身轴线转动，并能够实现光伏和光热模式切换；控制系统，与所述跟踪装置连接，所述跟踪装置将捕捉的太阳光角度的变化信号传递给控制系统，所述控制系统根据跟踪装置反馈的太阳光角度的变化信号控制跟踪装置，以驱动所述玻璃外管绕自身轴线转动；其中，在光热模式下，太阳光直接照射于所述玻璃内管上，所述太阳能电池板组件始终处于背光面，在光伏模式下，太阳光直接照射于太阳能电池板组件上，所述玻璃内管始终处于背光面。2.根据权利要求1所述的模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，其特征在于，所述向阳伸缩支撑架具有两个相同的支架组件，所述支架组件包括：底座；竖杆，底端安装于所述底座上；第二伸缩杆，相对于所述竖杆倾斜设置；第一伸缩杆和第三伸缩杆，均位于所述竖杆与所述第二伸缩杆之间，并连接所述竖杆与所述第二伸缩杆；滑轮，安装于所述第二伸缩架的底端；第一驱动源，用于驱动所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆伸缩，以调整所述第二伸缩杆与水平面之间的倾斜角；其中，两个所述支架组件通过至少一个横杆连接，两个所述第二伸缩杆所在的平面为受光工作面，多个所述真空管设置于所述受光工作面上，并跟随所述第二伸缩杆摆动，以调整所述真空管与水平面之间的倾斜角。3.根据权利要求1所述的模块化光伏光热互补一体化智能利用系统，其特征在于，所述真空管还包括：第一封盖，设置于所述玻璃外管的前端，所述第一封盖为环形封盖，所述第一封盖上设有外螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏靖珂，韩新月，姚佳桂，高鸿，张剑，陈冬连，曾飞飞，盖素雪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32