集成的电能和热能的太阳能电池系统技术方案

一种集成太阳能电池系统利用由太阳能电池模块产生的能量。该集成系统包括太阳能电池模块、低级热量的回收装置和处理系统。低级热量的回收装置将来自太阳能电池模块的废弃热量回收并且将太阳能电池模块连接到处理系统。该处理系统至少部分由获取自太阳能电池模块产生的废弃热量的热能供给能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成的电能和热能的太阳能电池系统
技术介绍
太阳能电池或光电池能够将日光直接转化成电。常规的太阳能电池将所吸收 的光转化成电的效率大约为百分之十五。聚光型光电池能够捕获更宽的电磁光 谱，因此效率更高，它将吸收的光转化成电的效率大约为百分之三十。没有转 化成电的太阳能会转化成热能，随后被废弃。因而，所捕获的百分之六十以上 的太阳能以热能的方式被浪费。由于光电池的小尺寸和高能量吸收性，必须从 电池中有效地散热以防止电池退化或损害。从常规光电池和聚光型光电池中散 热的一种方法是采用液体和空气的热交换器件或散热器。集成式太阳能电池系 统可以捕获散出的热量并用作热能，以便向连接到太阳能电池系统的处理系统提供能量，这是一种环保型的替代能量，并且极大i也提高了集成系统的总效率。专利技术简述集成太阳能电池系统可应用由太阳能电池模块产生的能量。该集成系统包括 太阳能电池模块、低级热量回收装置和处理系统。低级热量回收装置从太阳能 电池模块中回收废弃热量，并将太阳能电池模块连接到处理系统。处理系统至 少部分地由从该太阳能电池模块中产生的废弃热量中所获取的热能来提供能附图说明图1为集成的电能和热能的太阳能电池系统的示意图； 图2A为集成的电能和热能的太阳能电池系统的第一实施例的示意图； 图2B为集成的电能和热能的太阳能电池系统的第二实施例的示意图； 图3歸出了集成的电能和热能的太阳能电池系统的示例性负载控制策略 的图。具体实施方式图1示出了集成的电能和热能的太阳能电池系统10的第一个实施例，其通常包括聚能器12、聚光型光电池14、电能流16A、废弃热能流16B、废弃热量 回收系统18以及处理系统20。处理系统20使用电池14产生的低级废弃热量 6B，以提供操作处理系统20所需要的至少一部分能量。废弃热量回收系统18 收集废弃热量16B，并将其传输到处理系统20作为热能使用。集成系统10通 过结合电池14产生的光电能量和废弃热量回收而提高了聚光型光电、池14和处 理系统20的整体效率。另外，集成系统10禾,太阳能作为其主要能量源，可 产生较少的污染。在操作中，聚能器12对准太阳，从而在其尺寸范围内收集并聚焦最大量的 太阳能。然后通过聚能器12将太阳能导入电池14，在电池14中将太阳能转化 电或热量。电池14产生的电M能量流16A传导，并向系统的外部设皿供能 量。在过去，电池14产生的热量通常消散在空气中而成为了废弃热量。集成系 统10 ffl31废弃热量回收系统18回收废弃热量16B,并将其用作热能。废弃热 量回收系统18 ilil被泵入其中的传热流体来回收热能。当传热流体从电池14 旁边流过时，电池14产生的热量便传递给传热流体。传热流体从电、池14回收 热量后，将其送到处理系统20以供使用。传热流体也可以选择成在到达处理系 统20之前被加热到处理系统20的工作温度。太阳能电池集成系统10的处理系统20仅需要来自电池14的热能来供给能 量。在一个实施例中，处理系统18可以是可再生的冷却、加热以及能量产生 (CHP)系统。来自电池14的废弃热量16B中的热育g和生物量(biomass)的组合 用来产生特定场合所需的冷却、加热或其它用途所需的能量。例如，在废弃热 量16B被回收后，可以把传热流体送到可再生CHP系统的混合式冷却系统中。 燃烧的生物量在被用作y賴卩过程之后，可与来自电池14的废弃热量16B —起来 产生电。或者，可以用生物量来制造氢燃料。来自该过程的任何多余的废弃热 量可用于冷却。与在7賴卩/加热系统中使用天然气的CHP系统相比，集成系统 IO提供了成本更低的选择。在另外一个实施例中，处理系统20是兰金循环。废弃热量16B被回收后， 将传热流体传送到兰金循环中以生产能量。作为选择，也可以从^t代源中给兰 金循环供给废弃热量，并且可以用控制系统来优^W兰金循环的热量输入，该 热量来自电池14的传热流体或者来自其它的热源。在另外一个实施例中，处理系统20为直接将废弃热量转化为电的固态能量 转化系统。固态能量转化系统将废弃热量转化成电时不需要移动部件。在另一个实施例中，处理系统20是液体循环加热系统。携带有废弃热量16B的传热流体通过热交换器，该热交换器将传热流体中的热量传送到二级流体，例如水。然后用这些加热了的zK提供液体循环热量。在集成系统10的另一个实施例中，处理系统20为吸收式制冷器。当f柳吸 收式制冷器时，电池14的工作g至少为80摄氏度(。C)。传热流体在约25C 下泵入电池14。可以将传热流体加热到高于25。C的温度，只要不超过电池14 的温度即可。从电池14回收热量之后，传热流体被加热到约8(TC或更高。在该 温度下，可在包含后备燃烧器的吸收式制冷器的冷却子系统的再生阶段中使用 传热流体。当废弃热量的级别或温度不够，或者电池14吸收的太阳能的量不足 以驱动吸收式制冷器时，后备燃烧器对于运作吸收式制冷器是必需的。当排出 了足够多的废弃热量时，通过使用具有高性能系数的热电器件可以改善废弃热 量的质量，从而^4P电池14。在不同于集成系统io的第一实施例的另一个实施例中，电池14和处理系统 20的工作温度约为50。C或更高。由于处理系统20的工作、，较低，因此从电 池14收集的废弃热量16B的质量不一定需要高到可以驱动处理系统20。在一 个实施例中，处理系统18可以是吸收式冷却系统。4吏用吸收式冷却系统可以避 免使用通常用于蒸汽压縮系统中的常规制冷剂。这些系统工作的温度介于60°C 至9(TC之间，使得它们和低级的废弃热量源高度兼容。作为选择，如果处理系统20也需要电来提供能量，则处理系统20除了可以 接收来自废弃热量能量流16B的热能以夕卜也可以接收来自能量流16A的电能。 在一个实施例中，处理系统20可以是薄膜式水净化系统。在运转时，电池14 在至少5(TC的温度下工作。传热流体携带的热能可用于给薄膜式水净化系统的 薄膜式水净化床供能。能量流16A携带的电流可用于给薄膜式水净化系统的水 泵供能。运行薄膜式7k净化系统所需要的总能量消耗明显比运行会统的闪蒸馏 系统所需要的总能量消耗少。另外，根据具体应用需要的能量和水，集成系统 10可容易地扩大或缩小规模。在集成系统10的另外一个实施例中，处理系统20是固态冷却系统，其包含 能够使水脱盐和/或净化的冷区和热区。由热传输流体收集的来自电池14的热能可用在薄膜蒸馏7K净化子系统中，以便蒸发水并将其和不纯的水分开。作为选 择，可采用使用电来产生冷区的固态7賴喂备来冻结用于净化的脱盐水。来自 固态冷却设备的热区的热量跟废弃热量驱动的冷却或加热工艺结合，以形成提 供能量、冷却、加热和水净化功能的完全集成的舒适系统。带有固态能量转化 系统的集成系统10不需要用于产生能量或者用于冷却系统的移动部件，也不需 要用于冷却或加热系统中的制冷剂。图2A和2B分别描述了集成系统衡和10b，其中通常包括具有聚能器12 的聚光型光电池14、处理系统20、废弃热量回收管线22和大容量的水冷蒸汽 压缩冷却器(VCC) 24。如图2A所示，处理系统20是小容量的单效吸收式制 冷器20a。如图2B所示，处理系统20是小容量的双效吸收式制冷器20b。小容 量的吸收式制冷器20 (ABS)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成的太阳能电池系统，包括：　太阳能电池模块，其将太阳能转化为电能和废弃热量；　低级热量回收装置，用于回收来自太阳能电池模块的废弃热量；和　通过低级热量回收装置而连接到太阳能电池模块的处理系统，其中，该处理系统至少部分地由获取自太阳能电池模块中回收的废弃热量中的热能来供给能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-29 11/324,0001、一种集成的太阳能电池系统，包括太阳能电池模块，其将太阳能转化为电能和废弃热量；低级热量回收装置，用于回收来自太阳能电池模块的废弃热量；和通过低级热量回收装置而连接到太阳能电池模块的处理系统，其中，该处理系统至少部分地由获取自太阳能电池模块中回收的废弃热量中的热能来供给能量。2、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述太阳能电池模块是 聚光型光电池。3、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述低级热量回收装置 包括传热流体。4、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述处理系统包括液体 循环加热系统。5、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述处理系统包括固态 能量转化系统。6、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述太阳能电池系统具 有至少为80摄氏度的工作温度。7、 根据权利要求6所述的集成系统，其特征在于，所述处理系统包括吸收式制冷^J。8、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述太阳能电池系统具 有至少为50摄氏度的工作温度。9、 根据权利要求8所述的集成系统，其特征在于，所述处理系统包括吸收 式7令却系统。10、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述处理系统包括兰 金循环。 '11、 根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述处理系统包括可 再生的冷却、...

【专利技术属性】
技术研发人员：R拉哈克里什南，Z马，CR沃尔特，YJ陈，Y李，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]