基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统技术方案

本专利提供一种基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统，包括太阳能聚焦集热系统、弧形太阳能发电系统、支架系统以及蓄热系统。所述太阳能聚焦集热系统位于所述弧形太阳能发电系统的上方，所述支架系统包括集热系统支撑杆件、供回水模块、弧形系统外壳以及设有太阳跟踪装置的底座模块，所述蓄热系统包括蓄热水箱以及温差发电模块。本专利一方面实现太阳能的分光谱高效利用，另一方面采用热管装置实现了高效稳定的传热。此外，还设置有温差发电组件及蓄热装置，提高发电量，延长发电时间，总体提升太阳能利用效率10％～15％。总体提升太阳能利用效率10％～15％。总体提升太阳能利用效率10％～15％。

【技术实现步骤摘要】
基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统


[0001]本专利属于太阳能利用
，具体为基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统。

技术介绍

[0002]长久以来，能源短缺与环境污染是世界各地较为突出的问题。新能源的开发利用，逐渐成为热门研究领域。而太阳能资源作为最丰富的可再生能源之一，如何实现高效经济利用，已越来越成为热门话题。
[0003]由于太阳能光伏板的表面温度对光电效率有着极其重要的影响，每超过太阳能光伏板的额定温度1℃，其输出功率的性能会降低0.4～0.5％，目前太阳能光伏板大多采用自然风降温，降温效果差；此外，太阳辐射仅约20％用于发电，其余80％转化为热量。因此，传统的光伏系统往往存在输出性能差、发电量小以及发电不稳定的问题。
[0004]太阳能的光伏
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光热一体化是利用太阳能资源的一种有效方式，通过高效利用太阳辐射提高光电效率和光热效率的同时，进一步增加系统发电量以及发电稳定性，仍是光伏光热综合利用领域迫切的技术需求。

技术实现思路

[0005]本专利目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统。一方面，利用太阳能分光谱技术及热管高效导热技术，提高光电效率和光热效率；另一方面，利用温差发电技术，补充系统发电量，提高发电总量及发电稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利采用的技术方案是提供一种基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统，包括太阳能聚焦集热系统、弧形太阳能发电系统、支架系统以及蓄热系统。其特征是：所述太阳能聚焦集热系统位于所述弧形太阳能发电系统的上方；所述支架系统包括集热系统支撑杆件、供回水模块、弧形系统外壳以及设有太阳跟踪装置的底座模块；所述蓄热系统包括蓄热水箱及温差发电模块；其中，由太阳能聚焦集热系统、弧形太阳能发电系统和支架系统组成基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统的光伏
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光热装置。
[0007]所述太阳能聚焦集热系统从上到下依次包括高透光玻璃盖板、太阳能电池片、导热填充材料、热管模块、太阳能集热板以及透明盖板。所述太阳能电池片位于高透光玻璃盖板下方；所述导热填充材料具有良好的导热特性，填充于太阳能电池片与太阳能集热板之间；所述热管模块包括热管以及换热装置，所述热管埋于导热填充材料之中，由于热管受到长度限制，故在太阳能聚焦集热系统的两端各设置一组，每组由若干热管构成，其中，热管的蒸发段位于导热填充材料之中，其冷凝段位于换热装置之中；所述换热装置在太阳能聚焦集热系统的两端各设一个，此外，在热管冷凝段设置若干肋片，达到增加传热面积、提高热传导效率及减少热管冷凝段长度的目的；所述太阳能集热板位于导热填充材料的下方，同时位于弧形太阳能发电系统上表面红外截止滤光玻璃反射的红外光线的路径上，所述太阳能集热板表面覆盖太阳能吸收涂层且被设计成内凹形状；所述透明盖板位于太阳能集热
板下方，且二者之间具有一定的间隙。
[0008]所述弧形太阳能发电系统从上到下依次包括红外截止滤光玻璃、弧形太阳能光伏板、上层热流道、温差发电组件以及下层冷流道。其中红外截止滤光玻璃拼接成弧形结构，可实现透过可见光并反射红外光的分光谱作用；所述弧形太阳能光伏板是位于红外截止滤光玻璃下层的柔性太阳能光伏板，两者之间存在3～5mm的缝隙，以减少光伏板向外界的辐射散热；所述上层热流道通过导热胶粘接于所述弧形太阳能光伏板之下，上层热流道为蛇形路径，且流道壁面在导流的同时，也可增加传热的接触面积，以加强对流换热；所述温差发电组件，包括有4个子温差发电模块，例如半导体温差发电模块，每个子温差发电模块内部布置成多行多列，同一行发电元件之间通过串联方式连接，一行中串联的发电元件与另一行串联的发电元件之间通过并联方式连接，各模块以并联方式汇总，该温差发电组件的热端为上层热流道，冷端为下层冷流道。所述下层冷流道与所述上层热流道结构相似，通过导热胶与温差发电组件下表面相连接，此外，所述上层热流道的进口与所述下层冷流道的出口通过U型通道相连接；所述上层热流道与所述下层冷流道中的流体呈逆向流动，使得温差发电组件的热端和冷端有最大的对数平均温差，从而提高温差发电组件的发电效率。
[0009]所述支架系统包括集热系统支撑杆件、供回水模块、弧形系统外壳以及设有太阳跟踪装置的底座模块。所述集热系统支撑杆件用于对太阳能聚焦集热系统的支撑，其采用强度高的刚性杆件，一端固定于太阳能聚焦集热系统，另一端固定于弧形系统外壳；所述供回水模块负责将光伏
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光热装置各部分产生的热量按照一定的路径传导，在弧形系统外壳的内部分别设置有一号联箱、二号联箱、三号联箱以及四号联箱；所述一号联箱设置有光伏
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光热装置的总热水出口与总冷却水进口，且当光伏
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光热装置倾斜时，总热水出口与总冷却水进口在装置下侧，靠近接口处的一段水管被硬质套管保护，水管布置的长度足够配合光伏
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光热装置转动。此外，一号联箱分为上下两层，上层为热流体空间，设置三个入口，下层为冷流体空间，设置两个出口；其中热流体空间的一个入口与上层热流道连通，冷流体空间的一个出口与下层冷流道连通；所述二号联箱进口与一号联箱冷流体空间的一个出口连接，所述二号联箱的一个出口与太阳能聚焦集热系统一端的换热装置进口连接，另一个出口与三号联箱的进口连接；所述三号联箱的出口与太阳能聚焦集热系统另一端的换热装置进口连接，该处换热装置的出口与四号联箱的进口相连接，所述四号联箱出口与一号联箱热流体空间的一个入口连接；此外，与二号联箱连接的换热装置的出口也与一号联箱热流体空间的一个入口连接。
[0010]所述弧形系统外壳是指弧形太阳能发电系统的外壳，其采用轻质的材料制作，且内表面贴附有保温材料，在弧形系统外壳的上表面设置有三个感光元件，分别为一号感光元件、二号感光元件以及三号感光元件；所述底座模块位于所述弧形太阳能发电系统的下层，其与弧形系统外壳通过螺栓连接固定；所述底座模块包括一号旋转件、二号旋转件、底座、一号电机、支撑杆以及二号电机，其中，一号电机由电机和锥齿轮构成，二号电机由电机和直齿轮构成；通过与感光元件的配合，一号电机控制一号旋转件，二号电机控制二号旋转件，可实现光伏
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光热装置对太阳方位角及高度角的跟踪。
[0011]所述蓄热系统包括蓄热水箱以及温差发电模块。所述蓄热水箱从上到下依次包括冷水水箱、隔板以及热水水箱。所述冷水水箱的侧壁较高处设置冷水水箱进水口，相对侧较低处设置冷水水箱出水口，冷水水箱内部设置有浮球液位开关；所述隔板充当所述冷水水
箱的箱底以及所述热水水箱的箱顶，同时隔板采取保温措施，有效隔绝冷热水箱热量的传递；此外，隔板设置有连接冷水水箱与热水水箱的通道。所述热水水箱的侧壁较高处设置系统热水进水口和外热源热水进水口，所述系统热水进水口接收光伏
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光热装置所产生的热水，所述外热源热水进水口接收外界热源产生的补充热水，相对侧较低处设置热水水箱出水口，该出水口同侧设置溢水口，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统，其特征是：所述系统包括太阳能聚焦集热系统、弧形太阳能发电系统、支架系统以及蓄热系统；所述太阳能聚焦集热系统位于所述弧形太阳能发电系统的上方，所述支架系统包括集热系统支撑杆件(13)、供回水模块、弧形系统外壳(30)以及设有太阳跟踪装置的底座模块(32)，所述蓄热系统包括蓄热水箱以及温差发电模块。2.如权利要求1所述的基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统，其特征是：所述太阳能聚焦集热系统从上到下依次包括高透光玻璃盖板(6)、太阳能电池片(7)、导热填充材料(8)、热管模块、太阳能集热板(11)以及透明盖板(12)。3.如权利要求2所述的太阳能聚焦集热系统，其特征是：所述热管模块包括热管(9)以及换热装置(10)，所述热管(9)设置为对称的两组，所述换热装置(10)在太阳能聚焦集热系统的两端各设一个，所述热管(9)的蒸发段埋于导热填充材料(8)之中，其冷凝段设置于换热装置(10)中，且热管(9)冷凝段的表面设有肋片。4.如权利要求1所述的基于太阳能分光谱综合利用的高效聚光型系统，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚万祥，董佳俊，黄宇，任丽杰，岳琦，苏刚，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：