一種太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能熱電聯(lián)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽能利用系統(tǒng)，尤其是太陽能分頻利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為新能源的一種，不僅清潔無污染，而且取之不盡、用之不竭，太陽每分鐘輻射到地球上的能量相當(dāng)于300億桶石油所具有的能量。所以，在當(dāng)今能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重壓力下，太陽能在能源結(jié)構(gòu)中的地位越來越重要。
[0003]目前對太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)化、光電轉(zhuǎn)化、光化學(xué)轉(zhuǎn)化、光生物轉(zhuǎn)化等方式，最為成熟的為光熱轉(zhuǎn)化與光電轉(zhuǎn)化。為了提高太陽能的總利用率，太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)得到了大力推廣與應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)中，光熱單元的溫度受限于光伏電池的許用溫度，獲得的熱能為溫度較低的廢熱。因此，如何在光伏電池的許用溫度的限制下，充分進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化以及獲取高品位的熱能，提高太陽能的總利用率成為業(yè)界共同面對的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能總轉(zhuǎn)化效率尚且能夠獲取尚品位熱能的太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]一種太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)，包括對太陽能進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換的光熱單元、對太陽能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電單元，還包括預(yù)熱單元、聚焦太陽光的聚光單元；所述預(yù)熱單元、所述光電單元、所述光熱單元和所述聚光單元沿著太陽光方向從上往下依次布置；所述預(yù)熱單元和所述光熱單元均具有內(nèi)部通道，并通過所述內(nèi)部通道連通，且所述內(nèi)部通道內(nèi)含有流動方向為從所述預(yù)熱單元流向所述光熱單元的分頻流體；所述光電單元則粘貼在所述預(yù)熱單元的下部，以與所述預(yù)熱單元的內(nèi)部通道中的分頻流體換熱；所述聚光單元為反射式聚光單元，以聚集從所述光熱單元穿過的太陽光并將所述聚集的太陽光反射給所述光電單元。
[0007]所述聚光單元包括平面式折平板結(jié)構(gòu)；所述折平板結(jié)構(gòu)包括多個朝向所述光電單元的長條形平面反射鏡；優(yōu)選的，所述平面式折平板結(jié)構(gòu)的反射材料采用菲涅爾材質(zhì)。
[0008]所述長條形平面反射鏡以所述光電單元的中垂面為中心向兩邊伸展或排開；優(yōu)選的，所有所述長條形平面反射鏡的中心線在同一個平面上；優(yōu)選的，所述長條形平面反射鏡的照射寬度等于所述光電單元的寬度。
[0009]所述分頻流體為包含聚吡咯流體的液體。
[0010]所述預(yù)熱單元包括方形管狀的鋁管；優(yōu)選的，所述光電單元包括光伏電池片；優(yōu)選的，所述光伏電池片通過粘結(jié)層粘貼在所述鋁管的下部外表面上；優(yōu)選的，所述鋁管的側(cè)面及上表面設(shè)有保溫層。[0011 ] 所述光伏電池片為晶硅電池片。
[0012]所述光熱單元為橫截面為半圓形的石英管；優(yōu)選的，所述石英管的壁部包括內(nèi)外設(shè)置的兩層隔層玻璃，所述兩層隔層玻璃之間間隔有真空層。
[0013]所述太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)還包括與所述光熱單元、所述光電單元和所述聚光單元均連接的方向控制單元，以檢測太陽光的方向并將所述光熱單元、所述光電單元和所述聚光單元均設(shè)置為與所述太陽光的方向垂直。
[0014]所述方向控制單元包括依次連接的檢測太陽光方向的太陽光跟蹤儀、接收并分析處理所述太陽光跟蹤儀的檢測結(jié)果的控制器和根據(jù)所述控制單元的指令執(zhí)行動作的方向調(diào)節(jié)部件；所述方向調(diào)節(jié)部件連接所述光熱單元、所述光電單元和所述聚光單元。
[0015]所述太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)還包括能量回收單元；所述能量回收單元還包括通過循環(huán)管道依次連接的換熱器、流量調(diào)節(jié)閥和循環(huán)泵；所述循環(huán)管道一端連接光熱單元的內(nèi)部通道，另一端連接預(yù)熱單元的內(nèi)部通道，以將所述預(yù)熱單元、所述光熱單元和所述能量回收單元構(gòu)成回路。
[0016]由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]I)有效降低了成本。采用折平板聚光技術(shù)能夠大幅度減少光伏電池的面積，降低光伏電池成本；先聚光后分頻降低了光熱單元流體的使用量，降低分頻流體成本；相比較菲涅爾聚光透鏡的聚光應(yīng)用，使用多片平面鏡聚光，降低聚光單元成本。
[0018]2)有效提高光電轉(zhuǎn)換效率。聚光單元采用折平板聚光結(jié)構(gòu)，光熱單元采用半圓形中空石英管結(jié)構(gòu)，有效提高了光伏電池片上光斑的均勻性，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率；采用分頻流體選擇性地過濾、吸收與光伏電池不匹配的電磁波，避免了這部分電磁波帶來的溫升，也提高了光伏電池的光電效率。
[0019]3)有效提高了光熱轉(zhuǎn)換效率。分頻流體流經(jīng)光電單元不僅對電池片進(jìn)行了冷卻，也是進(jìn)入光熱單元前的預(yù)熱；同時光熱單元通道與其外壁面夾有真空層，隔絕了環(huán)境與流體之間的換熱。
[0020]4)有效控制電池片溫度。聚光單元采用折平板聚光結(jié)構(gòu)，光熱單元采用半圓形中空石英管結(jié)構(gòu)，有效提高了光伏電池片上光斑的均勻性，預(yù)防了電池片上局部溫度過高，防止電池?zé)龎模还鉄釂卧ǖ纼?nèi)的分頻流體先將用于發(fā)熱的太陽光波段吸收掉，預(yù)熱單元通道內(nèi)的分頻流體進(jìn)一步對電池進(jìn)行冷卻。
[0021]5)有效提高能源品位。相比較傳統(tǒng)PV/T系統(tǒng)，本發(fā)明的光熱單元溫度獨立于光電單元溫度，光熱產(chǎn)物不僅僅是40?50°C的廢熱，而是可遠(yuǎn)高于光伏電池的許用溫度，這種中溫流體不再是廢熱，而是可以通過斯特林循環(huán)、有機(jī)朗肯循環(huán)等技術(shù)再次轉(zhuǎn)化為電能的尚品位熱能。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例中太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)的光路示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實施例中太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)的水路示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例中光熱單元半圓形中空石英管徑向剖面圖。
[0025]附圖中:1、光伏電池；2、鋁管；3、中空石英管；4、折平板結(jié)構(gòu)；5、分頻流體；6、冷卻水；7、熱交換器；8、流量調(diào)節(jié)閥；9、循環(huán)泵；10、內(nèi)隔層玻璃；11、真空層；12、外隔層玻璃。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0027]本發(fā)明提出了一種基于反射式菲涅爾聚光器的太陽能光熱光電分頻利用系統(tǒng)，圖1為該系統(tǒng)的光路示意圖，圖2為該系統(tǒng)的水路示意圖。該系統(tǒng)包括方向控制單元、預(yù)熱單元、光電單元、光熱單元、聚光單元和熱量回收單元。光熱單元吸收太陽光的熱能；光電單元對太陽光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化；預(yù)熱單元對光電單元產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收；聚光單元聚集太陽光；熱量回收單元對光熱單元吸收的熱量進(jìn)行回收；方向控制單元則連接光電單元、光熱單元和聚光單元，以控制它們相對于太陽光的方向，來最大化所能作用的太陽能。該系統(tǒng)中，預(yù)熱單元、光電單元、光熱單元和聚光單元從上到下依次布置。
[0028]預(yù)熱單元包括鋁管2。鋁管2為具有內(nèi)部通道的方形管道，其內(nèi)部通道中通有分頻流體5。位于鋁管2中的分頻流體5為經(jīng)過冷卻后溫度較低的流體。
[0029]光電單元包括光伏電池I，光伏電池I包括光伏電池片，本實施例中其光伏電池片采用晶硅電池片，通過粘結(jié)劑粘貼在鋁管2的下部外表面上。該粘結(jié)劑的導(dǎo)熱率較高，以保證由銷管2中冷卻后的分頻流體5均勻有效地對光伏電池I進(jìn)行冷卻。此外，銷管2的左右兩側(cè)及上表面還設(shè)置有保溫層，以進(jìn)一步防止熱量流失，保證光伏電池I上產(chǎn)生的熱量盡可能多地用于預(yù)熱鋁管2中的分頻流體5。
[0030]光熱單元包括中空石英管3。中空石英管3的橫截面為半圓形，以增加光伏電池I上的光斑均勻性。圖3為該中空石英管3的徑向剖面示意圖。中空石英管3在內(nèi)部具有內(nèi)部通道。中空石英管3的內(nèi)部通道和鋁管2的內(nèi)部通道連通，因此兩者內(nèi)部通道中的分頻流體5也相通，流動方向為從鋁管2到中空石英管3。中空石英管3的壁部包括內(nèi)隔層玻璃10和外隔層玻璃12，兩者之間隔有真空層11，用于隔絕被加熱的分頻流體5與環(huán)境之間的換熱。該光熱單元吸收經(jīng)過的太陽光中利于發(fā)熱的波段并使得其他波段的太陽光透過。
[0031]聚光單元包括平面式折平板結(jié)構(gòu)，折平板結(jié)構(gòu)4由多個長條形平面反射鏡構(gòu)成，以光伏電池片I的中垂面為中心，向兩邊依次排開，所有平面反射鏡的中心線在同一個平面上，每片平面反射鏡都將接收到的所有太陽光反射到光伏電池I上，照射寬度與光伏電池I的寬度相等。上述平面式折平板結(jié)構(gòu)的反射材料采用菲涅爾材質(zhì)。
[0032]分頻流體5為聚吡咯溶液，可采用包含聚吡咯流體的水溶液或包含聚吡咯流體的乙二醇溶液，即聚吡咯水溶液或聚吡咯乙二醇溶液，符合光熱光電轉(zhuǎn)換匹配要求。中空石英管