專利名稱：結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬能源、電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著全球性的能源危機(jī)日益突顯，開(kāi)發(fā)新能源稱為全人類共同的需要。太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā) 電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能的一種新途徑，是解決我國(guó)能源危機(jī)的有效途徑之 一 (張建鋒，楊家寬，肖波，等.太陽(yáng)能煙囪發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].可再生能源，2003 (1): 5~7;趙玉文.太陽(yáng)能利用的發(fā)展概況和未來(lái)趨勢(shì)[J].中國(guó)電力，2003， 36 (9): 63 69)。太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)最早是由德國(guó)J. Schlaich教授于1978年提出來(lái)的，其原理是 利用太陽(yáng)能集熱器以及煙囪效應(yīng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(Schlaich J. The solar chimney: Electricity from the sun[M]. Maurer C， Geislingen， Germany, 1995)， 如 圖1所示?？諝庠诖笮偷奶?yáng)能集熱器中被加熱后，溫度升高，密度降低，然后利用煙囪 效應(yīng)，形成強(qiáng)烈的上升氣流，推動(dòng)透平-發(fā)電裝置做功發(fā)電。熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)被提出以來(lái)，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。1982年德國(guó)和西班牙合作 建造了世界上第l座太陽(yáng)能熱風(fēng)試驗(yàn)型電站。隨后，美國(guó)、德國(guó)、西班牙、印度、澳大利 亞、埃及、摩洛哥和南非等國(guó)家的學(xué)者都對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的研究興趣并進(jìn)行了大量的理論 和實(shí)驗(yàn)研究(盧峰，張華，姚秀平，黃惠蘭.太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)電 力，2006， 39 (9): 24 27)。 Kreetze建立了蓄熱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在理論上證明了太 陽(yáng)能熱風(fēng)電廠全天候運(yùn)行的可行性，南非的Von Backstrom和Gannon A. J.對(duì)提出了 IGV (即用煙囪的底座作為煙囪入口導(dǎo)葉)的概念，取得了一些列的研究成果(T.W. von Backstrom, A.J. Gannon. Solar chimney turbine characteristics!^]. Solar Energy, 2004(76) : 235 241)。國(guó)內(nèi)在太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)方面起步稍晚，2002年底，華中科技大學(xué)建立了一座小型 太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置(Xi叩ing Zhou, Jiakuan Yang, Bo Xiao, Guoxiang Hou. Experimental study of temperature field in a solar chimney power setup. Applied Thermal Engineering, 2007(27): 2044 2050)， 2003年天津的楊現(xiàn)平申報(bào)了《太陽(yáng)能熱 風(fēng)塔發(fā)電裝置》的實(shí)用新型發(fā)明(申請(qǐng)?zhí)?3204526，授權(quán)日20040218)，中國(guó)科學(xué)技 術(shù)大學(xué)和上海交通大學(xué)也相繼開(kāi)展了這方面的研究。太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)還存在著一些不夠完善的地方，比如發(fā)電效率偏低，太陽(yáng)能煙囪 的需要比較高的高度等問(wèn)題。在太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用中，除了光熱技術(shù)，比如熱風(fēng)發(fā)電、熱水器等，還有太陽(yáng)能的光 電利用技術(shù)，比如太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是利用太陽(yáng)能光伏電池板，把吸 收到的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為直流電能輸出。目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了非常 廣泛的應(yīng)用(張伯泉，楊宜民.風(fēng)力和太陽(yáng)能光伏發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)電力， 2006， 39 (6): 65 69)。但是，目前困擾光伏發(fā)電技術(shù)一個(gè)難題是，光伏電池板的冷卻 問(wèn)題(黃護(hù)林，韓東，孔令賓.光伏建材型太陽(yáng)電池板自然通風(fēng)冷卻的研究[J].太陽(yáng)能 學(xué)報(bào)，2006， 27 (3): 309 313)。通常沒(méi)有冷卻的情況下，在太陽(yáng)能直射下的光伏電池 板溫度會(huì)達(dá)到7(TC以上，嚴(yán)重影響了半導(dǎo)體材料的性能。對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池的研究主要開(kāi)始于20世紀(jì)80年代。大部分都采用硅作為最基本的 材料，也就是說(shuō)將多層的不同導(dǎo)電類型的多晶硅薄膜或非晶硅薄膜沉積起來(lái)，以達(dá)到增加 太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化效率的效果，其光電轉(zhuǎn)換效率一般穩(wěn)定在11%—13%。薄膜型太陽(yáng)電池技 術(shù)具有可吸收散射光、可撓性與可制作大面積太陽(yáng)電池等特性，特別是與結(jié)晶硅型太陽(yáng)電 池相比，其所消耗的材料成本更為經(jīng)濟(jì)，因此備受產(chǎn)業(yè)界人士看好。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將光伏發(fā)電技術(shù)與太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)相結(jié) 合，在熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)中布置太陽(yáng)能光伏電池板，既提高熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)發(fā)電效率，又解決光 伏電池板發(fā)電過(guò)程中的冷卻問(wèn)題的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā) 電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能煙囪，集熱器，在所述的太陽(yáng)能集熱器的頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電 池板；或在所述的集熱器的底面上敷設(shè)太陽(yáng)能電池板。所述的集熱器頂棚貼覆的薄膜太陽(yáng)能光伏電池板是透光的。所述的集熱器底面上敷設(shè)的太陽(yáng)能電池板是普通的單晶硅太陽(yáng)能光伏電池板。本發(fā)明所提出的結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)有兩種形式 一是在太陽(yáng)能集熱器的頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電池板，薄膜太陽(yáng)能電池板是透光的，在將太陽(yáng)能中的光能 轉(zhuǎn)化為電能后，剩余的太陽(yáng)能一部分以熱能的形式被電池板吸收，另一部分進(jìn)入集熱器內(nèi)部，照射到集熱器內(nèi)的底面上，如圖2所示；另一種形式是在集熱器的底面上敷設(shè)太陽(yáng)能電池板，這種電池板可以是普通的單晶硅的太陽(yáng)能光伏電池板，如圖3所示。這樣，采用本發(fā)明的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能包括兩個(gè)部分 一是透平一發(fā)電 裝置產(chǎn)生的交流電能， 一是太陽(yáng)能光伏電池板產(chǎn)生的直流電能。雖然由于采用了太陽(yáng)能光 伏電池板，透平發(fā)電裝置的發(fā)電功率會(huì)較傳統(tǒng)熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)有所降低，但是再加上太陽(yáng)能 光伏電池板產(chǎn)生的電功率，整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電功率和效率都大于圖l所示的傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱風(fēng) 發(fā)電系統(tǒng)。初步計(jì)算結(jié)果表明采用結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率比圖 1所示的傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)可以提高30%左右。有益效果結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于-① 該系統(tǒng)可以充分利用太陽(yáng)能中光能和熱能，太陽(yáng)能電池板在將太陽(yáng)能中的光能轉(zhuǎn) 化為電能后，剩余的太陽(yáng)能以熱能的形式用于加熱進(jìn)入集熱器內(nèi)的空氣；② 由于太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電裝置的頂棚和底面本身就是用于加熱空氣的，由于熱氣流的 流速較快，空氣同時(shí)也就對(duì)集熱器的頂棚和底面具有良好的冷卻作用，因此，可以保證太 陽(yáng)能光伏電池板不論是貼覆在集熱器頂棚還是敷設(shè)在集熱器的底面，都可以得到良好的冷 卻效果，與一般太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏電池板可以得到良好的冷卻，保證的光伏 發(fā)電系統(tǒng)的效率和發(fā)電功率；◎結(jié)合了光伏發(fā)電技術(shù)后，增加了太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的利用效率，初步計(jì)算結(jié)果表明，可以提高太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率30%左右。


圖1為太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)原理簡(jiǎn)圖。圖中1—太陽(yáng)能煙囪；2 —透平一發(fā)電裝置；3 —太陽(yáng)能集熱器；4一底面 圖2為頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電池板的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)圖。 圖中l(wèi)一薄膜太陽(yáng)能光伏電池板；2 —太陽(yáng)能煙囪；3 —風(fēng)力渦輪； 4一薄膜太陽(yáng)能光伏電池板圖3為集熱器底面敷設(shè)太陽(yáng)能光伏電池板的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)圖。 圖中l(wèi)一太陽(yáng)能煙囪；2 —風(fēng)力渦輪；3 —太陽(yáng)能光伏電池板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限 定的范圍。本發(fā)明所提出的結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)相比，是 在集熱器的頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電池板或者在集熱器的底面敷設(shè)普通的單晶硅太陽(yáng)能光伏電池板。依據(jù)本發(fā)明所提出的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在太陽(yáng)能資源比較豐富的地區(qū)，如我國(guó)的西北地 區(qū)，建成太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電項(xiàng)目。在集熱器的頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電池或者在集熱器的 底面敷設(shè)硅晶的太陽(yáng)能電池，可以顯著提高太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率30%左右。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能煙囪，集熱器，其特征在于在所述的太陽(yáng)能集熱器的頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電池板；或在所述的集熱器的底面上敷設(shè)太陽(yáng)能電池板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述 的集熱器頂棚貼覆的薄膜太陽(yáng)能光伏電池板是透光的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述 的集熱器底面上敷設(shè)的太陽(yáng)能電池板是普通的單晶硅太陽(yáng)能光伏電池板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)合光伏技術(shù)的太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能煙囪，集熱器，在所述的太陽(yáng)能集熱器的頂棚貼覆薄膜太陽(yáng)能光伏電池板；或在所述的集熱器的底面上敷設(shè)太陽(yáng)能電池板。所述的集熱器頂棚貼覆的薄膜太陽(yáng)能光伏電池板是透光的。所述的集熱器底面上敷設(shè)的太陽(yáng)能電池板是普通的單晶硅太陽(yáng)能光伏電池板。該系統(tǒng)可以充分利用太陽(yáng)能中光能和熱能，太陽(yáng)能電池板在將太陽(yáng)能中的光能轉(zhuǎn)化為電能后，剩余的太陽(yáng)能以熱能的形式用于加熱進(jìn)入集熱器內(nèi)的空氣；光伏電池板可以得到良好的冷卻，保證的光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和發(fā)電功率；增加了太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的利用效率，提高太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率30％左右。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101237199SQ20081003426
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者妮 劉, 趙敬德, 鉞 鄒 申請(qǐng)人:東華大學(xué)