專利名稱：一種熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和光伏電站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱電聯(lián)產(chǎn)組件、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和光伏電站領域，尤其涉及的是ー種發(fā)電和產(chǎn)熱綜合效率較高的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和光伏電站。
背景技術：
早在80年代初開始一直到現(xiàn)在，由于受材料價格和太陽能電池發(fā)電效率限制，太陽能發(fā)電雖環(huán)保但造價高、發(fā)電量少等因素導致其難以商業(yè)化、民用化。據(jù)不完全統(tǒng)計，建立一座光伏電站的投資費用中太陽能電池的材料成本占70%以上，而其他設備和施工安裝等所有費用加起來才占30%不到，因此，突破太陽能電池技術已成為光伏發(fā)電推廣應用的
重要瓶頸。由于太陽光光譜中只有高頻率的光才適合發(fā)電，由此大大限制了太陽能發(fā)電效率的提高，于是人們開始尋求熱電聯(lián)產(chǎn)，即發(fā)電的同時可產(chǎn)生熱水，這樣可以提高綜合效率并且節(jié)省一定的空間。傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，上面是雙玻璃太陽能電池，兩塊玻璃中間夾了單晶硅太陽電池片，下面是傳統(tǒng)的集熱器，集熱器上表面涂有吸熱的鍍黑鉻材料，與鍍黑鉻焊接在一起的銅管里有冷卻液，一般是液態(tài)水。上面的太陽能電池在發(fā)電的同時產(chǎn)生熱量，下面的集熱器可將太陽能電池產(chǎn)生的熱量轉化為熱水并通過循環(huán)收集到水箱存儲起來，由此達到既發(fā)電又產(chǎn)熱水的目的。但是，目前市場上對熱電聯(lián)產(chǎn)的組件研制并沒有大大的推廣，主要原因是綜合效率難以提高，甚至還不如單一光伏電池板或太陽能集熱板的效率。傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件之所以發(fā)電效率低，產(chǎn)熱也不夠，主要還是受結構限制和硅材料特性影響，晶硅光伏電池發(fā)電參數(shù)是負溫度系數(shù)，溫度越高，光伏發(fā)電越少。傳統(tǒng)的光伏光熱組件結構限制了熱電聯(lián)產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件上表面布置的光伏電池片遮擋了大部分太陽光，導致下面布置的集熱器產(chǎn)熱水量較低，不能吸收太陽光，僅靠光伏電池發(fā)電時產(chǎn)生的少量熱能無法加熱集熱器中的冷水；而且光伏光熱組件為不讓熱量散失，將整個組件密封了起來，導致組件內(nèi)部的溫度較高，致使光伏發(fā)電效率較低；此外，傳統(tǒng)的光伏光熱組件重量很重，組件內(nèi)部裝滿了冷卻的液體，難以通過跟蹤太陽來發(fā)電和產(chǎn)熱將耗費很多能量，也限制了熱電的產(chǎn)出比。因此，現(xiàn)有技術尚有待改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，可提高光伏光熱組件的綜合效率，以達到發(fā)電量和產(chǎn)熱量最大化的目的。同時，本發(fā)明還提供一種綜合效益較高的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。同時，本發(fā)明還提供ー種發(fā)電產(chǎn)熱效率都高的光伏電站。本發(fā)明的技術方案如下一種熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，包括太陽能電池和集熱管，其中所述太陽能電池設置在所述集熱管的表面上，所述集熱管的內(nèi)部流動有導熱介質，在所述集熱管的下方設置有凹面聚光鏡，所述集熱管位于所述凹面聚光鏡的焦點處，所述凹面聚光鏡和所述集熱管均設置在可通過太陽能跟蹤器發(fā)出的定位信息變換角度和方向的跟蹤變換裝置上。所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其中所述集熱管設置為直線式圓柱管，所述凹面聚光鏡設置為直線式柱狀弧面鏡，柱狀弧面鏡的焦點位于圓柱管的軸心線上。所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其中所述集熱管設置為金屬管。所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其中所述金屬管包括銅管或鋁管。
所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其中所述太陽能電池通過導熱膠粘貼在所述集熱管的表面上。所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其中所述凹面聚光鏡的表面是ー層反光材料。所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其中所述跟蹤變換裝置包括支撐在所述凹面聚光鏡和所述集熱管端部的四根連桿，每根連桿上設置有ー個信號連接所述太陽能跟蹤器的電機。ー種熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括光伏光熱組件和水箱，在所述光伏光熱組件和水箱之間的連接管道上設置有循環(huán)泵，其中所述光伏光熱組件設置為上述中任一所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件。ー種光伏電站，包括光伏光熱組件和逆變器，所述光伏光熱組件通過所述逆變器將直流電轉換成交流電并網(wǎng)發(fā)電，其中所述光伏光熱組件設置為上述中任一所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件。所述的光伏電站，其中所述熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件自帶控制器，用于監(jiān)測光伏電池發(fā)電和熱水溫度以及控制輸出組件跟蹤太陽。本發(fā)明所提供的一種熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和光伏電站，由于采用了將太陽能電池設置在內(nèi)部流動有導熱介質的集熱管表面上，在結構上保證了熱量的高效率傳導，同時設置在集熱管下方的凹面聚光鏡，也使得集熱管下半表面的太陽能電池同樣能吸收太陽能，以及利用了太陽能跟蹤變換裝置，大大提高了光伏光熱組件的綜合效率，達到了發(fā)電量和產(chǎn)熱量最大化的目的。


圖I是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件中的太陽能電池大樣示意圖。圖2是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件的結構示意圖。圖3是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件的跟蹤變換裝置連接示意圖。圖4是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)結構框圖。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
和實施例加以詳細說明，所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的具體實施方式
。如圖I所示，圖I是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件中的太陽能電池大樣示意圖，本發(fā)明的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件100包括太陽能電池120和集熱管110，所述太陽能電池120設置在所述集熱管110的表面上，所述太陽能電池120在太陽光的照射下進行發(fā)電的同時也產(chǎn)生了很大的熱量，光伏電池的溫度升高的同時降低了光伏發(fā)電的效率，而所述集熱管110的內(nèi)部流動有液態(tài)水等導熱介質，可以源源不斷地帯走通過所述集熱管110傳導過來的熱量，在產(chǎn)生熱水的同時降低了光伏電池的溫度，提高了光伏發(fā)電的效率。具體的，所述太陽能電池120可通過導熱膠粘貼在所述集熱管110的表面上，以提高所述太陽能電池120與所述集熱管110之間的熱傳導效率。較好的是，所述集熱管110優(yōu)選銅 管、鋁管等金屬管，以進ー步提高與所述集熱管110內(nèi)部導熱介質之間的熱傳導效率。結合圖2所示，圖2是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件的結構示意圖。在所述集熱管Iio的下方設置有凹面聚光鏡200,所述集熱管110位于所述凹面聚光鏡200的焦點處。以提高所述集熱管110下半表面上的太陽能電池的光照強度。具體的，所述集熱管110可設置為直線式圓柱管，所述凹面聚光鏡200可設置為直線式柱狀弧面鏡，柱狀弧面鏡的焦點位于圓柱管的軸心線上。較好的是，所述凹面聚光鏡200的表面可涂覆有反光材料層。以進ー步提高位于所述集熱管110下半表面上的太陽能電池的光照強度，進而進一步提高發(fā)電效率。結合圖3所示，圖3是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件的跟蹤變換裝置連接示意圖。所述凹面聚光鏡200和所述集熱管110均設置在可通過太陽能跟蹤器發(fā)出的定位信息變換角度和方向的跟蹤變換裝置上。具體的，所述跟蹤變換裝置包括支撐在所述凹面聚光鏡200和所述集熱管110端部的四根連桿300，每根連桿300上設置有ー個信號連接所述太陽能跟蹤器的電機A、B、C或D，用于根據(jù)所述太陽能跟蹤器通過經(jīng)緯度和GPS定位太陽所發(fā)出的定位信息控制所述凹面聚光鏡200和所述集熱110的角度和方向實時朝向太陽，以達到發(fā)電產(chǎn)熱最大化的目的。其中，具體跟蹤時通過太陽能跟蹤器發(fā)出的定位信息來控制ABCD四個電機的啟停，電機A和C的動作一致，電機B和D的動作一致，電機A和B的動作同步，電機C和D的動作同步，即電機A往上推連桿的同時，電機B往下拉連桿；電機B往上推連桿的同時，電機A往下拉連桿；電機C往上推連桿的同時，電機D往下拉連桿；電機C往上推連桿的同時，電機D往下拉連桿。值得ー提的是，本結構圓管的光伏電池采用固定的方式，保證這根圓管在凹面聚光鏡的焦點處，凹面聚光鏡可以用輕質材料表面噴涂反光材料，凹面鏡始終跟蹤太陽，保證太陽時時直射凹面鏡，這樣就可保證太陽能隨時都可聚焦到光伏電池，既用很少的跟蹤太陽的能量來換取較大的發(fā)電量和產(chǎn)熱量，具有很廣的實際意義。追蹤太陽時，光伏光熱組件的貼有太陽能電池的集熱管是靜止不動的，只有下面的凹面聚光鏡才動作，這樣可以減少電機帶動組件追蹤太陽的能量消耗，因為拋物面反光鏡可以做得很輕，較傳統(tǒng)的光伏光熱組件追蹤太陽節(jié)省大量的電能，從而大大提高熱電產(chǎn)出率。傳統(tǒng)的光伏光熱組件的集熱管里裝滿了水，用電機帶動會消耗很多電能。基于上述熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，本發(fā)明還提出了ー種熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，如圖4所示，圖4是本發(fā)明熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)結構框圖，該熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括光伏光熱組件和水箱，在所述光伏光熱組件和水箱之間的連接管道上設置有循環(huán)泵，其中所述光伏光熱組件設置為上述中任一所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件。光伏電池發(fā)電通過逆變器將直流轉換成交流直接并網(wǎng)發(fā)電，熱量的收集通過循環(huán)泵將熱水收集到水箱中保存，控制系統(tǒng)用于控制補冷水的電磁閥的開啟、水箱和熱電聯(lián)產(chǎn)組件之間的循環(huán)泵啟停、并網(wǎng)逆變器發(fā)電數(shù)據(jù)采集、熱電聯(lián)產(chǎn)自帶控制器的數(shù)據(jù)采集。同時，本發(fā)明還提出了ー種光伏電站，包括光伏光熱組件和逆變器，所述光伏光熱組件通過所述逆變器將直流電轉換成交流電并網(wǎng)發(fā)電，其中所述光伏光熱組件設置為上述中任一所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件。所述熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件自帶控制器，用于監(jiān)測光伏電池發(fā)電和熱水溫度以及控制輸出組件跟蹤太陽。應當理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例 而已，并不足以限制本發(fā)明的技術方案，對本領域普通技術人員來說，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進，而所有這些增減、替換、變換或改進后的技術方案，都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，包括太陽能電池和集熱管，其特征在于所述太陽能電池設置在所述集熱管的表面上，所述集熱管的內(nèi)部流動有導熱介質，在所述集熱管的下方設置有凹面聚光鏡，所述集熱管位于所述凹面聚光鏡的焦點處，所述凹面聚光鏡和所述集熱管均設置在可通過太陽能跟蹤器發(fā)出的定位信息變換角度和方向的跟蹤變換裝置上。
2.根據(jù)權利要求I所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其特征在于所述集熱管設置為直線式圓柱管，所述凹面聚光鏡設置為直線式柱狀弧面鏡，柱狀弧面鏡的焦點位于圓柱管的軸心線上。
3.根據(jù)權利要求I所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其特征在于所述集熱管設置為金屬管。
4.根據(jù)權利要求3所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其特征在于所述金屬管包括銅管或招管。
5.根據(jù)權利要求I所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其特征在于所述太陽能電池通過導熱膠粘貼在所述集熱管的表面上。
6.根據(jù)權利要求I所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其特征在于所述凹面聚光鏡的表面是ー層反光材料。
7.根據(jù)權利要求I所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件，其特征在于所述跟蹤變換裝置包括支撐在所述凹面聚光鏡和所述集熱管端部的四根連桿，每根連桿上設置有ー個信號連接所述太陽能跟蹤器的電機。
8.ー種熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括光伏光熱組件和水箱，在所述光伏光熱組件和水箱之間的連接管道上設置有循環(huán)泵，其特征在于所述光伏光熱組件設置為如權利要求I至7中任一所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件。
9.ー種光伏電站，包括光伏光熱組件和逆變器，所述光伏光熱組件通過所述逆變器將直流電轉換成交流電并網(wǎng)發(fā)電，其特征在于所述光伏光熱組件設置為如權利要求I至7中任一所述的熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件。
10.根據(jù)權利要求9所述的光伏電站，其特征在于所述熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件自帶控制器，用于監(jiān)測光伏電池發(fā)電和熱水溫度以及控制輸出組件跟蹤太陽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和光伏電站，該熱電聯(lián)產(chǎn)光伏光熱組件包括集熱管和設置在該集熱管表面上的太陽能電池，集熱管的內(nèi)部流動有導熱介質，在集熱管的下方設置有凹面聚光鏡，集熱管位于凹面聚光鏡的焦點處，凹面聚光鏡和集熱管設置在通過太陽能跟蹤器發(fā)出的定位信息變換角度和方向的跟蹤變換裝置上。由于采用了將太陽能電池設置在內(nèi)部流動有導熱介質的集熱管表面上，在結構上保證了熱量的高效率傳導，同時設置在集熱管下方的凹面聚光鏡，也使得集熱管下半表面的太陽能電池同樣能吸收太陽能，以及利用了太陽能跟蹤變換裝置，大大提高了光伏光熱組件的綜合效率，達到了發(fā)電量和產(chǎn)熱量最大化的目的。
文檔編號H01L31/058GK102867878SQ20121030954
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者李明杰, 徐寧, 邱泉, 馮超, 幸晴文, 宗凱麗 申請人:深圳藍波幕墻及光伏工程有限公司