【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能，特别是涉及一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统。
技术介绍
1、太阳能因其分布广泛、取之不尽用之不竭且洁净安全等优点，倍受大众青睐，具有十分广阔的应用前景。相应的太阳能光伏发电、热电发电等技术受到了广泛的关注与重视。太阳能热电发电系统利用热电器件直接将太阳能转化为电能，此过程不需要任何介质，具有结构简单、无机械运动部件、无噪音和副产物等优势。其中，热电器件的冷热侧温差是决定太阳能热电系统发电效率的决定参数，通常使用聚光设备使热电器件保持高的发电温差以提高系统发电效率。然而，使用聚光设备汇聚的太阳能通常是不均匀的(bachhav cy.study on design and performance enhancement of fresnel lens solarconcentrator.materials today:proceedings,2022,56:2873-2879)。不均匀光照辐射会使热电器件热侧温度分布不均匀，从而产生热应力，进而引起材料开裂，最终导致热电器件性能和使用寿命下降甚至失效的不良后果。
2、热电器件的物性参数随温度变化对系统输出功率的影响是不可忽视的，如果器件热侧接收的热流越不均匀，极值温度越高，高温区越小，短路电压会越低(ming t.theinfluence of non-uniform high heat flux on thermal stress of thermoelectricpower generator.energies,2
3、由此可知，如何保证系统具有较高发电温差从而高效运行的同时，又不产生较高的热应力对系统安全运行和设备寿命造成威胁，是有待解决的问题。但就目前而言，并没有相关的技术可以解决上述的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决非均匀光照对聚光太阳能热电发电系统的不良影响问题，包括非均匀光照降低太阳能热电发电系统输出性能的问题，以及非均匀光照带来的系统局部极值温度过高致使系统器件使用寿命减少甚至失效的问题，从而提升非均匀光照条件下太阳能系统发电效率和输出稳定性，为系统安全运行提供保障。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术公开了一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，包括菲涅尔透镜、非均匀集热器、热电器件、冷却系统；非均匀集热器上表面涂有太阳能吸热涂层，非均匀集热器下表面使用高导热性能的热界面材料与热电器件连接；热电器件下表面通过热界面材料连接于冷却系统的水冷板；当太阳辐射经菲涅尔透镜汇聚辐射在非均匀集热器上表面时，热量经非均匀集热器传导至热电器件热侧，此时的热量从非均匀辐射转化为所需的热流分布，从而使热电器件输出性能最高。
3、进一步地，根据不同发电输入功率条件选择对应大小底部的集热器，使热电器件热侧获得较高温度，减少热损失。
4、进一步地，菲涅尔透镜、非均匀集热器、热电器件、冷却系统各部件自上而下位于同一轴线上，并且除了菲涅尔透镜外，其余部件紧凑接触。
5、进一步地，菲涅尔透镜的面积alens和热电器件的面积ate满足alens/apv＝c，其中c为预设的光学聚光比，光学聚光比c的范围为100-1000。
6、进一步地，非均匀集热器具有高导热性能，材料为铜，非均匀集热器上表面涂有太阳能吸热涂层，吸收率为94％～96％，下表面使用热界面材料与热电器件进行连接。
7、进一步地，热电器件由氧化铝陶瓷板、碲化铋热电材料和铝组成，热电耦呈矩阵式分布形成热并联，通过铝连接热电材料形成电串联，使用氧化铝陶瓷板封装在热电材料和铝两侧；其中，有98～162对热电耦，陶瓷板厚度为0.5～1mm，热电腿横截面尺寸为1×1～2×2mm2，高为1.5～2.4mm，铝电极厚度为0.3～0.5mm。
8、进一步地，非均匀集热器的上表面半径与热电器件边长相同，底部与热电器件热侧接触面半径根据实际发电环境做调整，高度为2～4mm。
9、进一步地，冷却系统的水冷板为铜制水冷板。
10、与现有技术相比，本专利技术的显著进步在于：1)本专利技术可以根据光照强度选择合适的集热器尺寸使系统获得最佳输出性能；2)本专利技术可以无差别接收不同辐照均匀度的光照使系统获得最佳输出性能；3)由于使用了非均匀集热器，热电器件热侧的局部温度过高带来的寿命减少甚至失效问题得到解决，从而提高了太阳能热电发电系统运行的安全系数。
11、为更清楚说明本专利技术的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一步说明。
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1.一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，包括菲涅尔透镜(1)、非均匀集热器(2)、热电器件(3)、冷却系统(4)；所述非均匀集热器(2)上表面涂有太阳能吸热涂层，所述非均匀集热器(2)下表面使用高导热性能的热界面材料与热电器件(3)连接；所述热电器件下表面通过热界面材料连接于冷却系统(4)的水冷板；当太阳辐射经菲涅尔透镜(1)汇聚辐射在非均匀集热器上表面时，热量经非均匀集热器(2)传导至热电器件(3)热侧，此时的热量从非均匀辐射转化为所需的热流分布，从而使热电器件(3)输出性能最高。
2.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，根据不同发电输入功率条件选择对应大小底部的集热器，使热电器件(3)热侧获得较高温度，减少热损失。
3.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜(1)、非均匀集热器(2)、热电器件(3)、冷却系统(4)各部件自上而下位于同一轴线上，并且除了菲涅尔透镜(1)外，其余部
4.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜(1)的面积Alens和热电器件(3)的面积ATE满足Alens/Apv＝C，其中C为预设的光学聚光比，光学聚光比C的范围为100-1000。
5.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述非均匀集热器(2)具有高导热性能，材料为铜，非均匀集热器(2)上表面涂有太阳能吸热涂层，吸收率为94％～96％，下表面使用热界面材料与热电器件(3)进行连接。
6.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述热电器件(3)由氧化铝陶瓷板、碲化铋热电材料和铝组成，热电耦呈矩阵式分布形成热并联，通过铝连接热电材料形成电串联，使用氧化铝陶瓷板封装在热电材料和铝两侧；其中，有98～162对热电耦，陶瓷板厚度为0.5～1mm，热电腿横截面尺寸为1×1～2×2mm2，高为1.5～2.4mm，铝电极厚度为0.3～0.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述非均匀集热器(2)的上表面半径与热电器件(3)边长相同，底部与热电器件(3)热侧接触面半径根据实际发电环境做调整，高度为2～4mm。
8.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述冷却系统(4)的水冷板为铜制水冷板。
...【技术特征摘要】
1.一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，包括菲涅尔透镜(1)、非均匀集热器(2)、热电器件(3)、冷却系统(4)；所述非均匀集热器(2)上表面涂有太阳能吸热涂层，所述非均匀集热器(2)下表面使用高导热性能的热界面材料与热电器件(3)连接；所述热电器件下表面通过热界面材料连接于冷却系统(4)的水冷板；当太阳辐射经菲涅尔透镜(1)汇聚辐射在非均匀集热器上表面时，热量经非均匀集热器(2)传导至热电器件(3)热侧，此时的热量从非均匀辐射转化为所需的热流分布，从而使热电器件(3)输出性能最高。
2.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，根据不同发电输入功率条件选择对应大小底部的集热器，使热电器件(3)热侧获得较高温度，减少热损失。
3.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜(1)、非均匀集热器(2)、热电器件(3)、冷却系统(4)各部件自上而下位于同一轴线上，并且除了菲涅尔透镜(1)外，其余部件紧凑接触。
4.根据权利要求1所述的一种可在任意非均匀光照条件下高效稳定运行的聚光太阳能热电发电系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜(1)的面积alens和热电器件(3)的面积ate满足ale...
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