一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，属于新能源利用技术领域。本发明专利技术解决了现有的聚光光伏与辐射制冷结合利用的效果不理想，导致光伏组件的输出功率低以及聚光光伏条件下电池的冷却效果差的问题。它包括聚光光伏装置、相变吸热组件、辐射制冷涂层以及支撑架，其中所述聚光光伏装置包括地面反射镜、菲涅尔聚光镜以及光伏电池，地面反射镜、菲涅尔聚光镜及相变吸热组件分别安装在支撑架上，且所述相变吸热组件平行于菲涅尔聚光镜设置，光伏电池平行贴合在相变吸热组件上朝向菲涅尔聚光镜的一侧面，太阳光经地面反射镜反射至菲涅尔聚光镜，菲涅尔聚光镜形成的聚光光斑覆盖至光伏电池上。覆盖至光伏电池上。覆盖至光伏电池上。
【技术实现步骤摘要】
一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统
[0001]本专利技术涉及一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，属于新能源利用
技术介绍
[0002]当今社会，能源危机以及可持续发展要求的大背景下，新能源的开发与利用一直以来均为国内外研究的热点。尤其我国作为能源需求量较大的发展中国家，化石能源为主的能源利用结构较为不合理，目前也亟需进行新旧动能的转换以调整能源架构，新能源尤其是太阳能的开发与应用将进入新的时代。太阳能利用方式种类繁多，其中直接将太阳能转化为电能的光伏发电是最为普遍与直接的一种，同时，新时代对于光伏电池的普及也提出了新的要求。然而目前光伏发电仍然受转化效率的限制而难以达到较高的发电量，尤其是对于可用面积有限的区域，装配光伏所产生的电能受装配面积限制较大，而聚光光伏的应用能够很大程度上应对该问题。但聚光光伏系统中，电池存在温度过高的问题，使得电池的转化效率过低，而导致聚光失去价值。因此如何将聚光光伏组件的温度有效降低对于提高聚光光伏系统的输出性能，推动聚光光伏系统的普及具有重要意义。
[0003]目前聚光光伏组件的冷却方案主要分为被动式与主动式，主动式冷却主要包括水冷、风冷等受迫对流的方式进行散热，由于其装置较为复杂，并且需要外部进行能量输入，因此不利于能量转化效率的提升；而被动式冷却主要以光伏组件背面添加导热背板抑或是背面直接添加散热肋片等形式，该类形式需求的散热组件体积较大，且散热效果受到自然条件的影响较大。
[0004]鉴于此，许多研究人员提出了辐射制冷的方式，利用8～13μm大气窗口与外太空进行辐射热交换，并且作为被动式散热方式，辐射制冷大多为涂层或薄膜的形式，装配简便，散热潜力较大。目前，已有部分研究人员将辐射制冷与光伏相结合进行相关的探究，其中研究主要以透射式辐射制冷为主。
[0005]透射辐射制冷虽然使用方便，结构更加简洁，但是电池的表面积限制了其辐射制冷的功率，若光照强度较强即电池处于聚光条件下时，透射式辐射制冷效果并不足以应对高温光伏电池的降温。
[0006]而反射式辐射制冷在制冷量的提升方面更具潜力，但需要一定的结构设计作为支撑。同时，若直接将辐射制冷涂层涂抹与光伏电池的背面，由于其工作过程中温度变化明显，尤其是聚光条件下，其表面温度分布十分不均匀，此情况下光伏电池以及辐射制冷的效果均不理想。因此目前通过设计，将辐射制冷高效地应用于光伏电池组件尤其是聚光光伏条件下电池的冷却，对于提高小面积光伏组件的输出功率，节约光伏组件的占地面积，提高发电总量，使其更具有经济效益等方面均具有十分重要的意义。
技术实现思路
[0007]本专利技术是为了解决现有的聚光光伏与辐射制冷结合利用的效果不理想，导致光伏
组件的输出功率低以及聚光光伏条件下电池的冷却效果差的问题，进而提供了一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，它包括聚光光伏装置、相变吸热组件、辐射制冷涂层以及支撑架，其中所述聚光光伏装置包括地面反射镜、菲涅尔聚光镜以及光伏电池，地面反射镜、菲涅尔聚光镜及相变吸热组件分别安装在支撑架上，且所述相变吸热组件平行于菲涅尔聚光镜设置，光伏电池平行贴合在相变吸热组件上朝向菲涅尔聚光镜的一侧面，太阳光经地面反射镜反射至菲涅尔聚光镜，菲涅尔聚光镜形成的聚光光斑覆盖至光伏电池上。
[0010]进一步地，光伏电池与相变吸热组件之间均匀涂抹有导热膏。
[0011]进一步地，所述相变吸热组件包括相变存储箱及存储在相变存储箱内的相变材料。
[0012]进一步地，所述相变存储箱的材质为紫铜。
[0013]进一步地，所述相变材料的相变温度在70℃以内。
[0014]进一步地，所述支撑架包括若干支脚、若干支撑柱及若干支撑杆，其中所述地面反射镜通过若干支脚定位在地面上，所述相变吸热组件通过若干支撑柱连接至若干支脚，所述菲涅尔聚光镜与所述相变吸热组件之间通过若干支撑杆相连。
[0015]进一步地，支脚、支撑柱及支撑杆的数量均为四个。
[0016]进一步地，地面反射镜为四边形结构。
[0017]进一步地，地面反射镜水平布置。
[0018]进一步地，光伏电池的面积小于菲涅尔聚光镜的聚光光斑面积。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0020]本申请通过将聚光光伏装置、相变吸热组件以及辐射冷却涂层相结合，实现了光伏电池的聚光、输出及散热一体化。
[0021]本申请于日间运行时，通过地面反射镜将太阳光反射至菲涅尔聚光镜，菲涅尔聚光镜将投射的光照汇聚在光伏电池上，以形成高强度的光照，一定的聚光比下，有效提高光伏电池的输出功率；
[0022]通过相变吸热组件，能够将光伏电池在聚光条件下产生的热量进行有效的吸收，同时降低光伏电池的运行温度及其不均匀性，保证其输出电能的能力；
[0023]辐射制冷涂层装配简便，能够有效将光伏系统所产生的热能通过辐射的方式散失至外太空，以防止整个系统的工作温度过高，而使得聚光光伏输出性能降低，保持系统运行的稳定性；
[0024]本申请有利于大幅度提高有限面积光伏组件的输出功率，提高光伏电池的土地利用效率。同时本申请结构较为简单，系统稳定性好，构件成本较低，且简洁的装配方式有利于该综合系统的推广及应用。
附图说明
[0025]图1为本申请的主剖视示意图；
[0026]图2为菲涅尔聚光镜与相变吸热组件的联合装置的倾斜角示意图；
[0027]图3为相变吸热与辐射制冷联合装置的主剖视示意图。
具体实施方式
[0028]具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，它包括聚光光伏装置、相变吸热组件5、辐射制冷涂层1以及支撑架，其中所述聚光光伏装置包括地面反射镜2、菲涅尔聚光镜3以及光伏电池4，地面反射镜2、菲涅尔聚光镜3及相变吸热组件5分别安装在支撑架上，且所述相变吸热组件5平行于菲涅尔聚光镜3设置，光伏电池4平行贴合在相变吸热组件5上朝向菲涅尔聚光镜3的一侧面，太阳光经地面反射镜2反射至菲涅尔聚光镜3，菲涅尔聚光镜3形成的聚光光斑覆盖至光伏电池4上。
[0029]采用地面反射镜2，将太阳光反射至以一定角度放置的菲涅尔聚光镜3，并通过菲涅尔聚光镜3将光照汇聚于一定角度反向放置的光伏电池4上表面，以形成多倍聚光效果，提高光伏电池4输出电能。相变吸热组件5能够将聚光条件下，光伏电池4产生的热量进行吸收并均匀化，以降低光伏电池4温度分布的不均匀性以及实际工作温度数值；辐射制冷涂层1将相变吸热组件5吸收的热量与外太空进行交换，将热量散失掉。
[0030]菲涅尔聚光镜3与光伏电池4之间的平行间距根据所选用的菲涅尔聚光镜3的聚光倍数以及其焦距进行确定，通过调节二者的平行间距，调节在相变吸热组件5上形成的光斑面积大小。依据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，其特征在于：它包括聚光光伏装置、相变吸热组件(5)、辐射制冷涂层(1)以及支撑架，其中所述聚光光伏装置包括地面反射镜(2)、菲涅尔聚光镜(3)以及光伏电池(4)，地面反射镜(2)、菲涅尔聚光镜(3)及相变吸热组件(5)分别安装在支撑架上，且所述相变吸热组件(5)平行于菲涅尔聚光镜(3)设置，光伏电池(4)平行贴合在相变吸热组件(5)上朝向菲涅尔聚光镜(3)的一侧面，太阳光经地面反射镜(2)反射至菲涅尔聚光镜(3)，菲涅尔聚光镜(3)形成的聚光光斑覆盖至光伏电池(4)上。2.根据权利要求1所述的一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，其特征在于：光伏电池(4)与相变吸热组件(5)之间均匀涂抹有导热膏(6)。3.根据权利要求1或2所述的一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，其特征在于：所述相变吸热组件(5)包括相变存储箱(51)及存储在相变存储箱(51)内的相变材料(52)。4.根据权利要求3所述的一种基于相变蓄热与辐射制冷的反射式聚光光伏系统，其特征在于：所述相变存储箱(51)的材质为紫铜。5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴小虎，翟涵，石章兴，曹怀卿，
申请(专利权)人：山东高等技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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