專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
聚光太陽(yáng)能發(fā)電中，光伏電池發(fā)電電壓小而電流大，為將電流遠(yuǎn)距離傳輸，通常采用串聯(lián)法，將各光伏電池串聯(lián)，因?yàn)樵诓煌庹諚l件下，光伏電池最大效率時(shí)電壓變化很小，電流隨光照強(qiáng)弱而變化，并因光伏電池功率較高，通常切割成小塊使用，否則光伏電池表面印制的導(dǎo)線(xiàn)將難以承載光伏電池所產(chǎn)生的電流。所以光伏電池串聯(lián)應(yīng)用的前提是各光伏電池受光要均勻，否則串聯(lián)應(yīng)用時(shí)效率會(huì)大幅度下降，而光伏電池并聯(lián)應(yīng)用則因電流過(guò)大從而使所用導(dǎo)線(xiàn)很粗，并且導(dǎo)線(xiàn)電阻帶來(lái)的功率損失較高?，F(xiàn)在高倍聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)普遍采用菲涅耳鏡聚光技術(shù)，各菲涅耳鏡所對(duì)應(yīng)的光伏電池串聯(lián)后輸出，以各菲涅耳鏡的相等面積來(lái)保證各光伏電池受光均勻，聚光倍數(shù)多數(shù)在 500 1000倍，追日精度要求士0. 3°以?xún)?nèi)，菲涅耳鏡由精密加工的鋁合金箱體支撐，以保證每平米數(shù)十個(gè)光伏芯片的定位精度?，F(xiàn)有菲涅爾鏡式電池組件具有以下缺點(diǎn)(1)菲涅耳鏡成本高壽命短；( 鋁合金箱體成本高；C3)熱量被散失到空氣中而無(wú)法被有效利用等問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題，人們?cè)谘芯坑脪佄锩婢酃夥瓷溏R來(lái)做為反射元件構(gòu)建高倍聚光太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，這需要同時(shí)解決以下幾個(gè)問(wèn)題(1)電流密集問(wèn)題，光伏電池集中后，電流會(huì)較集中，傳輸電流的導(dǎo)線(xiàn)難以布置。(2)散熱問(wèn)題，光伏電池集中后，其未能轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能會(huì)以熱能形式集中在一起，簡(jiǎn)單的氣冷散熱無(wú)法滿(mǎn)足散熱要求。(3)電流的均勻性問(wèn)題，因?yàn)樵谝粋€(gè)拋物面鏡的聚光光斑內(nèi)光是不均勻分布的，有強(qiáng)弱差別，所以對(duì)集光器內(nèi)的光伏電池不能簡(jiǎn)單串聯(lián)使用，否則會(huì)造成各電池效率大幅度下降而失去利用價(jià)值。尤其電流密集問(wèn)題和因均勻性問(wèn)題而造成電池?zé)o法串聯(lián)升壓的問(wèn)題比較難解決， 現(xiàn)有技術(shù)采用立體液冷支撐結(jié)構(gòu)來(lái)解決電流密集問(wèn)題，采用多平面組合的聚光反射鏡用類(lèi)似無(wú)影燈的方式來(lái)解決光線(xiàn)均勻性問(wèn)題，但由于追日系統(tǒng)的跟蹤誤差和光伏電池元件的晃動(dòng)，解決的效果仍然不好，并且多平面組合的聚光反射鏡制造和調(diào)整比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)，可以解決目前的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)因反射光線(xiàn)分布不均而產(chǎn)生存在效率低下的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下本發(fā)明實(shí)施方式提供一種太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)，包括追日架、拋物面反射聚光鏡、集光器、電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧蜔峤粨Q單元；其中，所述拋物面反射聚光鏡設(shè)置在所述追日架上；所述集光器的受光面與所述拋物面反射聚光鏡的反射面相對(duì)，集光器的電輸出端與所述電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧娺B接；
所述集光器的熱輸出端與所述熱交換單元連接；所述集光器包括光伏電池、液冷支撐體和開(kāi)關(guān)升壓器；其中，所述光伏電池設(shè)置在所述液冷支撐體上，光伏電池的電輸出端與開(kāi)關(guān)升壓器連接，開(kāi)關(guān)升壓器設(shè)有連接所述電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧碾娸敵龆耍凰鲆豪渲误w上設(shè)有連接熱交換單元的熱輸出端。由上述提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施方式提供的系統(tǒng)，通過(guò)采用集光器作為核心部件，集光器內(nèi)設(shè)置與光伏電池連接的開(kāi)關(guān)升壓器，從而保證了光伏電池產(chǎn)生的電能分別通過(guò)開(kāi)關(guān)升壓器匯總在一起輸出到集光器外部，避免了因均勻性問(wèn)題而帶來(lái)的無(wú)法簡(jiǎn)單采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)升壓傳輸電能的問(wèn)題。這樣做在成本上多了開(kāi)關(guān)升壓器，但因?yàn)榻鉀Q反射光線(xiàn)不均勻帶來(lái)的無(wú)法串聯(lián)升壓的問(wèn)題而可以使用廉價(jià)且耐久的鋼化玻璃光滑拋物面聚光鏡，并且省去了鋁合金的電池組箱體，總成本上大幅度降低，并且同時(shí)可以提供可利用的熱資源，對(duì)太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)了最大化的利用，使得太陽(yáng)能發(fā)電的收益、成本比達(dá)到了經(jīng)濟(jì)可行，同時(shí)還使得集光器內(nèi)的光伏電池和開(kāi)關(guān)升壓器成為方便維護(hù)的模塊化產(chǎn)品，提高了其可用性。本發(fā)明系統(tǒng)中的集光器通過(guò)開(kāi)關(guān)升壓器與光伏電池配合，可以實(shí)現(xiàn)光伏電池獨(dú)立工作而無(wú)需做到能量均勻，使得光伏電池可以最佳工作，從而可以有效克服目前拋物面聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)所存在的光線(xiàn)不均勻的問(wèn)題，具有高效、廉價(jià)、方便維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)的集光器的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)的集光器的側(cè)視示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)集光器的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的集光器的開(kāi)關(guān)升壓器的示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的集光器的另一結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)升壓器的示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的集光器的又一結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)升壓器的示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的集光器的再一結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)升壓器的示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)的又一結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的追日架與拋物面聚光反射鏡和集光器的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各標(biāo)號(hào)為1-直射陽(yáng)光；2-追日架；3-拋物面反射聚光鏡；4-集光器；41-聚光棱鏡；42-光伏電池；43-液冷支撐體；44-開(kāi)關(guān)升壓器；441-輸入防反向肖特基二極管； 442-脈沖驅(qū)動(dòng)控制器；443-輸入端儲(chǔ)能電容；444-電感；445-開(kāi)關(guān)管；446-壓電陶瓷變壓器；447-輸出肖特基二極管；448-反充肖特基二極管；449-輸出電容；450-高頻電磁變壓器；5-電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?1-儲(chǔ)能電容；52-蓄電池充放電保護(hù)器；53-蓄電池組；54-逆變器；6-熱交換單元；61-熱管換熱器；62-被動(dòng)散熱器；63-換熱器；64-水泵；65-儲(chǔ)水箱；66-熱水儲(chǔ)水箱；67-散熱器；7-過(guò)熱保護(hù)控制器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電、熱能進(jìn)行利用，如圖1 4所示，該系統(tǒng)包括追日架2、拋物面反射聚光鏡3、集光器4、 電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?和熱交換單元6 ；其中，拋物面反射聚光鏡3設(shè)置在追日架2上(見(jiàn)圖11)；集光器4的受光面與拋物面反射聚光鏡3的反射面相對(duì)，集光器4的電輸出端與電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?電連接，電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?的輸出端可連接電網(wǎng)或用電裝置；集光器4的熱輸出端與熱交換單元6連接；上述集光器的結(jié)構(gòu)如圖2 4所示，包括光伏電池42、液冷支撐體43和開(kāi)關(guān)升壓器44 ；其中，光伏電池42設(shè)置在液冷支撐體43上，光伏電池42的電輸出端與開(kāi)關(guān)升壓器44 (開(kāi)關(guān)升壓器44 一般連接設(shè)置在液冷支撐體43下方)連接，開(kāi)關(guān)升壓器44設(shè)有連接電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?的電輸出端；液冷支撐體44上設(shè)有連接熱交換單元6的熱輸出端。上述系統(tǒng)的集光器4還可以包括聚光棱鏡41，聚光棱鏡41設(shè)置在光伏電池42的受光面上方。通過(guò)聚光棱鏡41可以將入射光線(xiàn)散射和多次全反射后在出光口輸出均勻光線(xiàn)，從而保證照射到光伏電池上光線(xiàn)的均勻性，并且聚光棱鏡上寬下窄，便于在光伏電池間布置連接導(dǎo)線(xiàn)。在光伏電池42設(shè)置多個(gè)，并相鄰設(shè)置鋪設(shè)在液冷支撐體43的支撐面上時(shí)， 聚光棱鏡41也為多個(gè)，每個(gè)聚光棱鏡41對(duì)應(yīng)設(shè)置在一個(gè)光伏電池或多個(gè)光伏電池的上方。實(shí)際中，集光器4可以由一組聚光棱鏡41、光伏電池42、液冷支撐體43和開(kāi)關(guān)升壓器44構(gòu)成，如圖2、3所示，聚光棱鏡41連接光伏電池42，光伏電池42通過(guò)氧化鋁陶瓷電路板431連接液冷支撐體43，導(dǎo)線(xiàn)432經(jīng)過(guò)走線(xiàn)槽口 433，導(dǎo)線(xiàn)432連接光伏電池42和開(kāi)關(guān)升器接口 441，開(kāi)關(guān)升壓器接口 441連接開(kāi)關(guān)升壓器44，液冷支撐體43中空，并通過(guò)液冷接口 436連接到熱交換單元6。集光器4也可以由多組聚光棱鏡41、光伏電池42、液冷支撐體43和開(kāi)關(guān)升壓器44 構(gòu)成，其多組開(kāi)關(guān)升壓器44的輸出端并聯(lián)連接，如圖4所示，聚光棱鏡41連接光伏電池42， 光伏電池42通過(guò)氧化鋁陶瓷電路板431連接液冷支撐體43，導(dǎo)線(xiàn)432經(jīng)過(guò)走線(xiàn)槽口 433， 導(dǎo)線(xiàn)432連接光伏電池42和開(kāi)關(guān)升壓器接口 441，開(kāi)關(guān)升壓器接口 441連接開(kāi)關(guān)升壓電能累加器44，液冷支撐體43中空，并通過(guò)液冷接口 436連接到熱交換單元6。上述結(jié)構(gòu)的集光器4同時(shí)解決了液冷散熱和光伏電池的電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)向后續(xù)電路引出的目的。上述系統(tǒng)中的電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?可由儲(chǔ)能電容51和逆變器M構(gòu)成；其中，儲(chǔ)能電容51—端與逆變器M的輸入端電連接，儲(chǔ)能電容51另一端接地(見(jiàn)圖1)。該電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?還可以設(shè)置蓄電池充放電保護(hù)器53和蓄電池組52 ；蓄電池充放電保護(hù)器53的輸入端連接在儲(chǔ)能電容51與逆變器M之間，蓄電池充放電保護(hù)器53的輸出端與蓄電池組 52電連接(見(jiàn)圖8)。 上述系統(tǒng)的集光器4的液冷支撐體43為具有多個(gè)支撐面的中空柱形結(jié)構(gòu)，其中空部分為散熱孔，散熱孔內(nèi)可以設(shè)置散熱管，其至少一個(gè)外表面作為設(shè)置光伏電池的支撐面。
上述系統(tǒng)的集光器4中，光伏電池42可以為多個(gè)，多個(gè)光伏電池相鄰設(shè)置鋪設(shè)在液冷支撐體43的支撐面上；并且，開(kāi)關(guān)升壓器44的數(shù)量與光伏電池42的數(shù)量對(duì)應(yīng)，光伏電池的電輸出端與一個(gè)開(kāi)關(guān)升壓器44的輸入端電連接；各開(kāi)關(guān)升壓器44的電輸出端并聯(lián)連接后作為集光器4的電輸出端。上述系統(tǒng)的集光器4的開(kāi)關(guān)升壓器44包括一條電壓轉(zhuǎn)換回路，電壓轉(zhuǎn)換回路的輸入端與光伏電池42的電輸出端連接(見(jiàn)圖5或圖7)；或者，包括多條電壓轉(zhuǎn)換回路，各電壓轉(zhuǎn)換回路的輸入端與光伏電池42的電輸出端連接，各電壓轉(zhuǎn)換回路的輸出端并聯(lián)連接(見(jiàn)圖6或圖8)；電壓轉(zhuǎn)換回路有多種設(shè)計(jì)，主要包括以下兩種結(jié)構(gòu)形式第1種電壓轉(zhuǎn)換回路如圖5所示，包括輸入防反向肖特基二極管441、脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442、輸入端儲(chǔ)能電容443、開(kāi)關(guān)管445、輸出肖特基二極管447、輸出電容449和高頻電磁變壓器450 ；其中，輸入防反向肖特基二極管441的輸入端用于連接光伏電池42的電輸出端，輸入防反向肖特基二極管441的輸出端與輸入端儲(chǔ)能電容的一端電連接，輸入端儲(chǔ)能電容的另一端接地；開(kāi)關(guān)管445連接在輸入端儲(chǔ)能電容443的一端與高頻電磁變壓器450的輸入端之間；脈沖驅(qū)動(dòng)控制器443的輸入端與輸入防反向肖特基二極管441的輸出端電連接， 脈沖驅(qū)動(dòng)控制器443的輸出端分別與開(kāi)關(guān)管445的控制端和高頻電磁變壓器450的控制端電連接；高頻電磁變壓器450的輸出端與輸出肖特基二極管447電連接；輸出肖特基二極管電447的輸出端與輸出電容449的一端電連接，輸出電容449 的另一端接地。第2種電壓轉(zhuǎn)換回路如圖7所示，包括輸入防反向肖特基二極管441、脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442、輸入端儲(chǔ)能電容443、電感444、開(kāi)關(guān)管445、壓電陶瓷變壓器446、輸出肖特基二極管447、反充肖特基二極管448和輸出電容449 ；其中，輸入防反向肖特基二極管441的輸入端用于連接光伏電池42的電輸出端，輸入防反向肖特基二極管441的輸出端與輸入端儲(chǔ)能電容443的一端電連接，輸入端儲(chǔ)能電容443 的另一端接地；電感444連接在輸入端儲(chǔ)能電容443的一端與壓電陶瓷變壓器446的輸入端之間；開(kāi)關(guān)管445連接在壓電陶瓷變壓器446輸入端與地之間；脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442輸入端與輸入防反向肖特基二極管441的輸出端電連接，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442控制端與開(kāi)關(guān)管445的控制端電連接；反充肖特基二極管448反向連接在壓電陶瓷變壓器446的輸出端與地之間；
7
壓電陶瓷變壓器446的輸出端與輸出肖特基二極管447的輸入端電連接；輸出肖特基二極管447的輸出端與輸出電容449的一端電連接，輸出電容449的另一端接地。若采用第1種結(jié)構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換回路且只包括一條電壓轉(zhuǎn)換回路的開(kāi)關(guān)升壓器，則形成如圖5所示的開(kāi)關(guān)升壓器。這種開(kāi)關(guān)升壓器，工作時(shí)輸入電壓通過(guò)輸入防反向肖特基二極管441進(jìn)入輸入端儲(chǔ)能電容443 ；開(kāi)關(guān)管445輸入端連接輸入端儲(chǔ)能電容443和高頻電磁變壓器450，開(kāi)關(guān)管445連續(xù)導(dǎo)通與關(guān)斷可使電流交變流過(guò)高頻電磁變壓器450輸入邊， 可在高頻電磁變壓器450輸出端產(chǎn)生一個(gè)交流高壓，經(jīng)過(guò)輸出肖特基二極管447整流和輸出電容449濾波產(chǎn)生直流高壓輸出到后續(xù)電路；脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442 (可采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)) 連接開(kāi)關(guān)管445，通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)管445的工作頻率和脈沖寬度可調(diào)整輸出的電功率，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器輸入端連接輸入防反向肖特基二極管441和輸入端儲(chǔ)能電容443，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器根據(jù)輸入電壓的變化調(diào)整開(kāi)關(guān)管445的工作頻率，當(dāng)輸入電壓高于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，加大輸出功率，當(dāng)輸入電壓低于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，減小輸出功率，從而使輸入端儲(chǔ)能電容443上的電壓一直接近于預(yù)設(shè)電壓，預(yù)設(shè)電壓根據(jù)輸出最大化原則調(diào)整。脈沖驅(qū)動(dòng)控制器圍繞預(yù)設(shè)電壓中間值在不同時(shí)間設(shè)定使預(yù)設(shè)電壓圍繞預(yù)設(shè)電壓中間值正負(fù)小范圍波動(dòng)，尋找使輸入端儲(chǔ)能電容443上的電壓不下降的最大預(yù)設(shè)電壓值并將該值設(shè)定為預(yù)設(shè)電壓中間值，通過(guò)多次尋找，可尋找到能保持光伏電池42最大功率工作的工作點(diǎn)，并將光伏電池42所產(chǎn)生的電能高效率地升壓輸出到輸出電容449。通過(guò)這種開(kāi)關(guān)升壓器可以提升電壓，便于多個(gè)這樣的開(kāi)關(guān)升壓器輸出端并聯(lián)降低電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?的逆變器M的導(dǎo)線(xiàn)截面積，降低導(dǎo)線(xiàn)成本及導(dǎo)線(xiàn)上的電能損耗。若采用第1種結(jié)構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換回路且包括輸出端并聯(lián)的多條電壓轉(zhuǎn)換回路的開(kāi)關(guān)升壓器，則形成如圖8所示的開(kāi)關(guān)升壓器。這種開(kāi)關(guān)升壓器每一條電壓轉(zhuǎn)換回路的工作過(guò)程與圖7所示的相同，當(dāng)多個(gè)這樣的電壓轉(zhuǎn)換回路的輸出匯總在一起形成高壓直流電， 輸出到逆變器M，這樣做可實(shí)現(xiàn)電能累加提升光伏電池的電壓，降低電流，根據(jù)歐姆定律， 每平方毫米約可安全通過(guò)5A電流，從而可降低連接集光器到電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?的逆變器 M的導(dǎo)線(xiàn)截面積降低所使用導(dǎo)線(xiàn)的費(fèi)用，因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)上的電能損耗和導(dǎo)線(xiàn)上電流的平方成正比，從而可以進(jìn)一步降低導(dǎo)線(xiàn)上的電能損耗。若采用第2種結(jié)構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換回路且只包括一條電壓轉(zhuǎn)換回路的開(kāi)關(guān)升壓器，則形成如圖7所示的開(kāi)關(guān)升壓器。這種開(kāi)關(guān)升壓器，工作時(shí)輸入電壓通過(guò)輸入防反向肖特基二極管441進(jìn)入輸入端儲(chǔ)能電容443，電感444連接輸入端儲(chǔ)能電容443和壓電陶瓷變壓器 446，開(kāi)關(guān)管445連接壓電陶瓷變壓器輸入端和地；開(kāi)關(guān)管445連續(xù)導(dǎo)通與關(guān)斷可在壓電陶瓷變壓器446輸入邊產(chǎn)生交變電壓，壓電陶瓷變壓器446輸出端產(chǎn)生一個(gè)交流高壓，正向時(shí)電流經(jīng)過(guò)輸出肖特基二極管447整流和輸出電容449濾波產(chǎn)生直流高壓輸出到后續(xù)電路， 反向時(shí)電流通過(guò)反充肖特基二極管448將壓電陶瓷變壓器446的輸出端連接到地線(xiàn)對(duì)其充電；壓電陶瓷變壓器446具有升壓比高，可靠性高，效率高等優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)升壓電路能將3V電壓高效地提升到1000V以上；脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442(可采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn))連接開(kāi)關(guān)管445， 通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)管的工作頻率和脈沖寬度可調(diào)整輸出的電功率，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器輸入端連接輸入防反向肖特基二極管441和輸入端儲(chǔ)能電容443，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器根據(jù)輸入電壓的變化調(diào)整開(kāi)關(guān)管445的工作頻率，當(dāng)輸入電壓高于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，加大輸出功率，當(dāng)輸入電壓低于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，減小輸出功率，從而使輸入端儲(chǔ)能電容443上的電壓一直接近于預(yù)設(shè)電壓， 預(yù)設(shè)電壓根據(jù)輸出最大化原則調(diào)整；脈沖驅(qū)動(dòng)控制器442圍繞預(yù)設(shè)電壓中間值在不同時(shí)間設(shè)定使預(yù)設(shè)電壓圍繞預(yù)設(shè)電壓中間值正負(fù)小范圍波動(dòng)，尋找使輸入端儲(chǔ)能電容443上的電壓不下降的最大預(yù)設(shè)電壓值并將該值設(shè)定為預(yù)設(shè)電壓中間值，通過(guò)多次尋找，可尋找到能保持光伏電池42最大功率工作的工作點(diǎn)，并將光伏電池42所產(chǎn)生的電能高效率地升壓輸出到輸出電容449。若采用第2種結(jié)構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換回路且包括輸出端并聯(lián)的多條電壓轉(zhuǎn)換回路的開(kāi)關(guān)升壓器，則形成如圖8所示的開(kāi)關(guān)升壓器。這種開(kāi)關(guān)升壓器每一條電壓轉(zhuǎn)換回路的工作過(guò)程與圖7所示的相同，當(dāng)多個(gè)這樣的電壓轉(zhuǎn)換回路的輸出匯總在一起形成高壓直流電， 輸出到逆變器M，這樣做可實(shí)現(xiàn)電能累加提升光伏電池的電壓，降低電流，根據(jù)歐姆定律， 每平方毫米約可安全通過(guò)5A電流，從而可降低連接集光器到電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧?的逆變器 M的導(dǎo)線(xiàn)截面積降低所使用導(dǎo)線(xiàn)的費(fèi)用，因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)上的電能損耗和導(dǎo)線(xiàn)上電流的平方成正比，從而可以進(jìn)一步降低導(dǎo)線(xiàn)上的電能損耗。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)升壓器，可以獨(dú)立跟蹤光伏電池最佳工作點(diǎn)，使每個(gè)光伏電池都能工作在最佳狀態(tài)，進(jìn)而有效保證光能高效轉(zhuǎn)換為電能。上述圖5和圖7結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)升壓器的輸出作為直流電源，多個(gè)開(kāi)關(guān)升壓器也可以相互間串聯(lián)使用，形成電壓加總。上述系統(tǒng)中，熱交換單元可以采用以下幾種形式第1種形式的熱交換單元6包括熱管換熱器61和被動(dòng)散熱器62 ；其中，熱管換熱器61的熱水進(jìn)口與集光器4的熱輸出端連接，熱管換熱器61與被動(dòng)散熱器62連接。這種結(jié)構(gòu)的熱交換單元由熱管換熱器61和被動(dòng)散熱器62構(gòu)成熱管無(wú)動(dòng)力循環(huán)散熱系統(tǒng)，將集光器4的熱量通過(guò)循環(huán)交換到空氣中，從而降低集光器4中光伏電池42的溫度。第2種形式的熱交換單元包括換熱器63、水泵64、儲(chǔ)水箱65和散熱器67 ；其中，換熱器63的熱水進(jìn)口與集光器4的熱輸出端連接；儲(chǔ)水箱65出水口經(jīng)管路、水泵64依次經(jīng)換熱器61、散熱器67回接至該儲(chǔ)水箱65 的回水口。這種結(jié)構(gòu)的熱交換單元可將集光器4的熱量通過(guò)循環(huán)交換到環(huán)境中，包括空氣或地下水或土地中，從而降低集光器4中光伏電池42的溫度。第3種形式的熱交換單元包括所述熱交換單元包括換熱器63、儲(chǔ)水箱65、水泵64和熱水儲(chǔ)水箱66 ；其中，換熱器63的熱水進(jìn)口與集光器4的熱輸出端連接；儲(chǔ)水箱65的出水口經(jīng)管路、水泵64、換熱器63與熱水儲(chǔ)水箱65連通。這種結(jié)構(gòu)的熱交換單元由儲(chǔ)水箱65、水泵64、換熱器63、熱水儲(chǔ)水箱66構(gòu)成循環(huán)散熱系統(tǒng)，將集光器4的熱量收集到熱水儲(chǔ)水箱66進(jìn)一步利用，從而降低集光器4中光伏電池42的溫度，并同時(shí)獲得了可利用的熱水。上述系統(tǒng)中還可以設(shè)置，過(guò)熱保護(hù)控制器，其檢測(cè)端與所述集光器的熱輸出端連接，控制端與所述追日架的驅(qū)動(dòng)裝置控制器電連接，用于當(dāng)所述集光器的熱輸出端的熱值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)控制所述追日架的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述追日架調(diào)整偏離太陽(yáng)光的照射方向。過(guò)熱保護(hù)控制器可通過(guò)熱敏元件與單片機(jī)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)熱保護(hù)控制器可集成到追日架的控制器中。上述系統(tǒng)工作時(shí)，直射陽(yáng)光1通過(guò)連接在追日架2上的拋物面反射聚光鏡3匯聚到集光器4上，照射到集光器4的光伏電池42 (若集光器4設(shè)有聚光棱鏡41，則拋物面反射聚光鏡3匯聚的光先照射到聚光棱鏡41上后，再由聚光棱鏡41匯聚光后照射到光伏電池 42上)，光伏電池42將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成電能和熱能，電能通過(guò)開(kāi)關(guān)升壓器44提升電壓并匯總在一起通過(guò)電容器51后傳輸?shù)侥孀兤鱉轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的電能傳輸?shù)接秒妴挝唬粺崮芡ㄟ^(guò)熱交換單元6交換到環(huán)境中，從而保證光伏電池42工作溫度穩(wěn)定，在散熱系統(tǒng)工作不正常時(shí)，過(guò)熱保護(hù)控制器7調(diào)整追日架2使拋物面反射聚光鏡3聚光點(diǎn)偏離集光器4從而保護(hù)集光器4不會(huì)過(guò)熱損壞。綜上所述，為解決現(xiàn)有技術(shù)所存的問(wèn)題，采用拋物面反射聚光鏡作為聚光元件來(lái)將光線(xiàn)匯聚到包含多個(gè)光伏電池的集光器上，由于集光器的光伏電池分別連接開(kāi)關(guān)升壓器，光伏電池產(chǎn)生的電能分別通過(guò)開(kāi)關(guān)升壓器匯總在一起輸出到集光器外部，因?yàn)槊總€(gè)開(kāi)關(guān)升壓器具有獨(dú)立的跟蹤光伏電池最佳工作點(diǎn)的能力，所以每個(gè)光伏電池都能工作在較理想的狀態(tài)，從而匯集起的電能能夠?qū)崿F(xiàn)最大化。通過(guò)在集光器內(nèi)采用立體呈柱狀且中空的液冷支撐體，該液冷支撐體中空內(nèi)設(shè)置的散熱管連接熱交換單元，液冷支撐體表面通過(guò)熱電路板連接光伏電池，可滿(mǎn)足光伏電池散熱的同時(shí)，通過(guò)熱交換單元對(duì)其熱能進(jìn)行輸出；光伏電池連接做成多組聚光棱鏡結(jié)構(gòu)的玻璃罩，棱鏡玻璃罩受光面積大于光伏電池的面積使得光伏電池之間縫隙加大，多出了可以焊接導(dǎo)線(xiàn)和布置電路板的空間，導(dǎo)線(xiàn)一端連接光伏電池和導(dǎo)熱電路板，另一端從柱狀液冷支撐體的兩側(cè)孔隙向后引出。這種結(jié)構(gòu)的集光器相對(duì)增加了開(kāi)關(guān)升壓器的成本，但可以使用廉價(jià)且耐久的鋼化玻璃光滑拋物面反射聚光鏡 (而不需要多平面組合的聚光反射鏡)，并且省去了鋁合金的電池組箱體，總成本上大幅度降低；并且同時(shí)可以提供可利用的熱資源，對(duì)太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)了最大化的利用，使得太陽(yáng)能發(fā)電的收益、成本比達(dá)到了經(jīng)濟(jì)可行，同時(shí)還使得集光器內(nèi)的光伏電池和開(kāi)關(guān)升壓器成為方便維護(hù)的模塊化產(chǎn)品，提高了其可用性。很好的解決了目前使用平滑拋物面反射聚光鏡所存在的電流密集、散熱、不便于簡(jiǎn)單串聯(lián)升壓進(jìn)行電能傳輸?shù)碾娏骶鶆蛐詥?wèn)題以及光伏電池元件需要玻璃罩保護(hù)的問(wèn)題。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)，其特征在于，包括追日架、拋物面反射聚光鏡、集光器、電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧蜔峤粨Q單元；其中， 所述拋物面反射聚光鏡設(shè)置在所述追日架上；所述集光器的受光面與所述拋物面反射聚光鏡的反射面相對(duì)，集光器的電輸出端與所述電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧娺B接；所述集光器的熱輸出端與所述熱交換單元連接；所述集光器包括光伏電池、液冷支撐體和開(kāi)關(guān)升壓器；其中，所述光伏電池設(shè)置在所述液冷支撐體上，光伏電池的電輸出端與開(kāi)關(guān)升壓器連接，開(kāi)關(guān)升壓器設(shè)有連接所述電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧碾娸敵龆?；所述液冷支撐體上設(shè)有連接熱交換單元的熱輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液冷支撐體為具有多個(gè)支撐面的中空柱形結(jié)構(gòu)，其中空部分為散熱孔，散熱孔內(nèi)設(shè)置散熱管，其至少一個(gè)外表面作為設(shè)置光伏電池的支撐面。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏電池為多個(gè)，相鄰設(shè)置鋪設(shè)在所述液冷支撐體的支撐面上；所述開(kāi)關(guān)升壓器的數(shù)量與光伏電池的數(shù)量對(duì)應(yīng)，每個(gè)光伏電池的電輸出端與一個(gè)開(kāi)關(guān)升壓器的輸入端電連接；各開(kāi)關(guān)升壓器的電輸出端并聯(lián)連接后作為集光器的電輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述集光器還包括 聚光棱鏡，所述聚光棱鏡設(shè)置在所述光伏電池的受光面上方。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏電池為多個(gè)，相鄰設(shè)置鋪設(shè)在所述液冷支撐體的支撐面上；所述聚光棱鏡為多個(gè)，每個(gè)聚光棱鏡對(duì)應(yīng)設(shè)置在一個(gè)光伏電池或多個(gè)光伏電池的上方。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)升壓器包括一條電壓轉(zhuǎn)換回路，電壓轉(zhuǎn)換回路的輸入端與光伏電池的電輸出端連接；或者，包括多條電壓轉(zhuǎn)換回路，各電壓轉(zhuǎn)換回路的輸入端與光伏電池的電輸出端連接，各電壓轉(zhuǎn)換回路的輸出端并聯(lián)連接；所述電壓轉(zhuǎn)換回路包括輸入防反向肖特基二極管、脈沖驅(qū)動(dòng)控制器、輸入端儲(chǔ)能電容、開(kāi)關(guān)管、輸出肖特基二極管、輸出電容和高頻電磁變壓器;其中，輸入防反向肖特基二極管的輸入端用于連接光伏電池的電輸出端，輸入防反向肖特基二極管的輸出端與輸入端儲(chǔ)能電容的一端電連接，輸入端儲(chǔ)能電容的另一端接地； 開(kāi)關(guān)管連接在輸入端儲(chǔ)能電容的一端與高頻電磁變壓器的輸入端之間； 脈沖驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端與輸入防反向肖特基二極管的輸出端電連接，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器的輸出端分別與開(kāi)關(guān)管的控制端和高頻電磁變壓器的控制端電連接； 高頻電磁變壓器的輸出端與輸出肖特基二極管電連接； 輸出肖特基二極管的輸出端與輸出電容的一端電連接，輸出電容的另一端接地。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)升壓器包括一條電壓轉(zhuǎn)換回路，電壓轉(zhuǎn)換回路的輸入端與光伏電池的電輸出端連接；或者，包括多條電壓轉(zhuǎn)換回路，各電壓轉(zhuǎn)換回路的輸入端與光伏電池的電輸出端連接，各電壓轉(zhuǎn)換回路的輸出端并聯(lián)連接；所述電壓轉(zhuǎn)換回路包括輸入防反向肖特基二極管、脈沖驅(qū)動(dòng)控制器、輸入端儲(chǔ)能電容、電感、開(kāi)關(guān)管、壓電陶瓷變壓器、輸出肖特基二極管、反充肖特基二極管和輸出電容；其中，輸入防反向肖特基二極管的輸入端用于連接光伏電池的電輸出端，輸入防反向肖特基二極管的輸出端與輸入端儲(chǔ)能電容的一端電連接，輸入端儲(chǔ)能電容的另一端接地； 電感連接在輸入端儲(chǔ)能電容的一端與壓電陶瓷變壓器的輸入端之間； 開(kāi)關(guān)管連接在壓電陶瓷變壓器輸入端與地之間；脈沖驅(qū)動(dòng)控制器輸入端與輸入防反向肖特基二極管的輸出端電連接，脈沖驅(qū)動(dòng)控制器控制端與開(kāi)關(guān)管的控制端電連接；反充肖特基二極管反向連接在壓電陶瓷變壓器的輸出端與地之間；壓電陶瓷變壓器的輸出端與輸出肖特基二極管的輸入端電連接；輸出肖特基二極管的輸出端與輸出電容的一端電連接，輸出電容的另一端接地。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換單元包括 熱管換熱器和被動(dòng)散熱器；其中，熱管換熱器的熱水進(jìn)口與所述集光器的熱輸出端連接，熱管換熱器與被動(dòng)散熱器連接。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換單元包括 換熱器、水泵、儲(chǔ)水箱和散熱器；其中，換熱器的熱水進(jìn)口與所述集光器的熱輸出端連接；儲(chǔ)水箱出水口經(jīng)管路、水泵依次經(jīng)換熱器、散熱器回接至該儲(chǔ)水箱的回水口 ； 或者，所述熱交換單元包括換熱器、儲(chǔ)水箱、水泵和熱水儲(chǔ)水箱；其中，換熱器的熱水進(jìn)口與集光器的熱輸出端連接；儲(chǔ)水箱的出水口經(jīng)管路、水泵、換熱器與熱水儲(chǔ)水箱連通。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括過(guò)熱保護(hù)控制器，其檢測(cè)端與所述集光器的熱輸出端連接，控制端與所述追日架的驅(qū)動(dòng)裝置控制器電連接，用于當(dāng)所述集光器的熱輸出端的熱值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)控制所述追日架的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述追日架調(diào)整偏離太陽(yáng)光的照射方向。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能光熱混合利用系統(tǒng)，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括追日架、拋物面反射聚光鏡、集光器、電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧蜔峤粨Q單元；其中，拋物面反射聚光鏡設(shè)置在所述追日架上；集光器的受光面與所述拋物面反射聚光鏡的反射面相對(duì)，集光器的電輸出端與所述電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧娺B接；集光器的熱輸出端與所述熱交換單元連接；集光器包括光伏電池、液冷支撐體和開(kāi)關(guān)升壓器；其中，所述光伏電池設(shè)置在所述液冷支撐體上，光伏電池的電輸出端與開(kāi)關(guān)升壓器連接，開(kāi)關(guān)升壓器設(shè)有連接電能儲(chǔ)存?zhèn)鬏攩卧碾娸敵龆耍灰豪渲误w上設(shè)有連接熱交換單元的熱輸出端。該系統(tǒng)解決了電流不均帶來(lái)的無(wú)法串聯(lián)升壓傳輸?shù)膯?wèn)題，便于電能的傳輸。
文檔編號(hào)H01L31/058GK102545706SQ201210006230
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
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