【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能光伏发电、温差发电、集热及水处理领域，具体涉及一种基于双面式结构的太阳能水处理-发电-集热系统。
技术介绍
1、太阳能光伏电池可以直接将太阳辐射能转化为电能，然而受限于半导体材料的限制，只有一部分光谱能量可以进行转化，未被转化的能量则会导致电池温度的持续升高，进而造成光伏电池输出功率和转化效率的下降。串联式光伏-热电耦合结构将太阳能温差发电技术和太阳能光伏发电技术相结合，通过将半导体温差发电装置布置在光伏电池的背面进行温差发电，实现了较高程度的太阳能全光谱利用。然而，由于光伏电池和热电器件的工作温度特性截然相反，热电器件的存在严重影响了光伏电池的热传导，甚至会出现耦合系统输出功率低于单一光伏电池功率的情况。另一方面，清洁可靠的电力、水及热能供应是生活水平的重要保障，特别是在一些远离城镇的偏远乡村地区。
2、因此，开发同时具备电力输出、供热输出和清洁饮用水供应功能，能够实现更高程度太阳能全光谱利用，具有更高系统综合效率的太阳能全光谱利用装置，对于解决生活在偏远地区群众的生活问题无疑具有重要现实意义。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种基于双面式结构的太阳能水处理-发电-集热系统，能够在实现更高功率电力输出的同时，供应清洁饮用水和热量，进一步提升太阳能全光谱利用能力。
2、技术方案：本专利技术所述的基于双面式结构的太阳能水处理-发电-集热系统，包括太阳能光伏电池、热电发电装置，集热循环子系统和水处理循环子系统，其中集热
3、水体循环流道布置于太阳能光伏电池正面，水体循环流道顶部为具有高太阳光谱透过率的低铁玻璃，水体循环流道外侧设置第一光学聚光器，水体循环流道中的水体依靠太阳光谱中的紫外能量和红外能量进行杀菌消毒，水处理完成后，水体储箱中为可供取用的干净水源；
4、散热热沉布置于太阳能光伏电池背面及热电发电装置冷端之间，热电发电装置表面设置吸光薄层材料，热电发电装置外侧设置第二光学聚光器；
5、太阳光谱中可见光部分的能量透过水体循环流道中的水体被太阳能光伏电池吸收产生电能，其余未利用的能量被散热热沉中的流体收集并转移至储/换热水箱；热电发电装置冷热端产生传热温差并产生电能，其余部分能量则同样被散热热沉中的流体收集并转移至储/换热水箱；储/换热水箱能够对外供热。
6、进一步地，储/换热水箱中设置有第一换热盘管，在储/换热水箱和水体储箱之间设置包括第一换热盘管和换热循环水泵的换热循环回路，当水体储箱中水体温度达到一定值时，通过换热循环回路将热量转移至储/换热水箱。
7、本技术方案可以实现热量的按需转移，当水处理循环子系统中的水体温度升高到一定程度时，可以通过换热管路将热量转移到集热循环子系统中的储/换热水箱，起到对集热系统的热量补偿作用。
8、进一步地，储/换热水箱中还设置有第二换热盘管，储/换热水箱通过包括第二换热盘管和第二循环水泵的供热循环回路对外供热。
9、进一步地，各循环回路中均设置有用于控制通断及调节流速的控制阀门。
10、进一步地，第一光学聚光器至低铁玻璃的距离、第二光学聚光器至热电发电装置的距离均可独立调节，以获得不同的能量输入密度，使得太阳能光伏电池和热电发电装置可以工作在不同的工况条件下。
11、进一步地，当系统需对污水进行净化时，初期在水体储箱中加入一定比例的均相芬顿催化试剂，在水体循环流道中利用光芬顿反应实现对污染水体的净化处理，从而实现了按照需求对不同类型的水体进行净化处理。
12、进一步地，水体循环流道由四周的铝材、顶部的低铁玻璃以及太阳能光伏电池的外层玻璃所围成。
13、进一步地，低铁玻璃太阳光谱透过率大于90％。
14、进一步地，吸光薄层材料具有吸收全波段太阳光谱能力，吸收率大于90％。
15、进一步地，吸光薄层材料为黑色多孔吸光结构。
16、有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：
17、(1)将太阳能光伏电池和热电发电装置分别布置在散热热沉的两侧，使得太阳能光伏电池运行时产生的热化能可以被传热流体及时带走，阻止了热量的累积，保证了太阳能光伏电池运行时工作温度处于合理区间内；同时，还使得热电发电装置可以获得更高的热流能量，有利于提高冷热两端的传热温差，提高其输出功率；从而避免了传统串联式光伏-热电耦合结构运行时由于运行温度特性不匹配导致的性能恶化，可以使运行温度特性截然相反的两个太阳能发电器件可以很好地协同产电，大幅提高系统的综合能量利用率，实现更高发电功率输出。
18、(2)布置在太阳能光伏电池上方的水体循环流道可以利用太阳光谱中的紫外波段能量实现水体的杀菌净化作用，同时水体还可以吸收太阳光谱中的红外部分能量，减少由于红外能量造成太阳能电池温度升高的影响，该部分红外能量使得水体温度升高，起到对水体有害微生物协同杀灭的作用；最后，布置在太阳能光伏电池背板的散热热沉可以通过换热流体将未利用的其余热化能收集利用。
19、本专利技术提供的系统集成了发电、集热和水净化多功能用途，更为有效地利用了太阳能的全光谱，特别适合于解决偏远农村地区的供电、用水和供热需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于双面式结构的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，包括太阳能光伏电池(4)、热电发电装置(6)，集热循环子系统(13)和水处理循环子系统(20)，其中集热循环子系统(13)包括建立循环回路的散热热沉(5)和储/换热水箱(8)，水处理循环子系统(20)包括建立循环回路的水体循环流道(3)和水体储箱(14)；
2.根据权利要求1所述的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，储/换热水箱(8)中设置有第一换热盘管，在储/换热水箱(8)和水体储箱(14)之间设置包括第一换热盘管和换热循环水泵(18)的换热循环回路，当水体储箱(14)中水体温度达到一定值时，通过换热循环回路将热量转移至储/换热水箱(8)。
3.根据权利要求2所述的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，储/换热水箱(8)中还设置有第二换热盘管，储/换热水箱(8)通过包括第二换热盘管和第二循环水泵(12)的供热循环回路对外供热。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，各循环回路中均设置有用于控制通断及调节流速的控制阀门。
<...【技术特征摘要】
1.一种基于双面式结构的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，包括太阳能光伏电池(4)、热电发电装置(6)，集热循环子系统(13)和水处理循环子系统(20)，其中集热循环子系统(13)包括建立循环回路的散热热沉(5)和储/换热水箱(8)，水处理循环子系统(20)包括建立循环回路的水体循环流道(3)和水体储箱(14)；
2.根据权利要求1所述的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，储/换热水箱(8)中设置有第一换热盘管，在储/换热水箱(8)和水体储箱(14)之间设置包括第一换热盘管和换热循环水泵(18)的换热循环回路，当水体储箱(14)中水体温度达到一定值时，通过换热循环回路将热量转移至储/换热水箱(8)。
3.根据权利要求2所述的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，储/换热水箱(8)中还设置有第二换热盘管，储/换热水箱(8)通过包括第二换热盘管和第二循环水泵(12)的供热循环回路对外供热。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能水处理-发电-集热系统，其特征在于，各循环回路中均设置有用于控制通断及调节流速的控制阀门。
5.根据权利要求1所述的太阳能水...
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