本發(fā)明屬于光伏光熱的綜合利用領(lǐng)域，同時也包含低倍太陽能聚光的技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種平板型線聚光的槽式拋物面聚光器，也涉及了光伏光熱一體化組件的內(nèi)部傳熱設(shè)計。

背景技術(shù)：

在太陽能聚光利用系統(tǒng)提供中，聚光器的選擇直接影響了整個系統(tǒng)的布置。目前對槽式太陽能聚光器的研究多是基于光熱的利用，一些光伏光熱聯(lián)產(chǎn)的裝置多使用薄膜電池，薄膜電池造價昂貴。同時由于槽式聚光器的幾何聚光比較小，若使用晶硅電池做低倍聚光受電池板本身的遮擋影響較大，因此單純的拋物槽式太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)一步提高熱效率和降低發(fā)電成本方面的難度較大，因此如果解決用于低倍聚光的拋物面槽式聚光器的遮擋問題，將會極大地降低制造成本。

對于光伏電池，當(dāng)其表面溫度升高時，光伏發(fā)電效率將降低。據(jù)統(tǒng)計，在太陽光熱流密度為0.8kw/m2，晶硅電池工作溫度每增加1℃，光電轉(zhuǎn)換效率降低0.4-0.5%。因此可以采用的做法是在電池板背面加裝散熱裝置，若對散發(fā)出去的廢熱加以利用，實(shí)行光伏光熱聯(lián)產(chǎn)，可以極大地提高整個裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)槽式拋物面聚光器的聚光光線路徑，將其被電池板遮擋的部分去除以節(jié)省材料，未被遮擋的部分的光線經(jīng)拋物面反射后被以一定角度放置的電池板接收，這種設(shè)計可以保持落在電池板上的光線具有較高的均勻度。整個裝置采用低倍聚光，聚光器包括兩段槽式拋物面聚光器1和2。聚光器采用低倍線聚光方式，可以節(jié)省電池板的數(shù)量，節(jié)約成本。其上方布有三塊平板型晶硅太陽能電池板3、4和5，相鄰電池板以金屬框架固定，電池板3與4間用絕熱材料6緊密連接，并與電池板5構(gòu)成一定面積的封閉空間。其內(nèi)部填充導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱材料中央布置有雙流道8，流道中以水或乙二醇等為工質(zhì)。當(dāng)太陽光垂直入射時，一部分光線將垂直射到上方的太陽能電池板5上，另一部分太陽光將射到兩側(cè)的槽式拋物面太陽能聚光器1和2上，光線經(jīng)槽式聚光器反射至兩側(cè)的電池板3和4上并產(chǎn)生電流，三塊電池板所產(chǎn)生的熱量將通過封閉空間中的導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)到中央的流道，被流動的工質(zhì)帶走，起到為電池板散熱的作用。其中一個流道為入口流道，工質(zhì)從入口進(jìn)入，經(jīng)過流道時吸收導(dǎo)熱材料從電池板傳導(dǎo)的熱量，可以降低電池板表面溫度，提高發(fā)電效率，流經(jīng)一個組件后，可以根據(jù)工質(zhì)溫度選擇工質(zhì)流向下一個組件或該組件的出口流道。另一個流道為出口流道，接收從上一個組件的工質(zhì)或該組件入口流道的工質(zhì)。雙流道布置可以加強(qiáng)換熱，以保證電池板溫度的均勻性，提高發(fā)電效率。若流道中的工質(zhì)使用水，則由組件生產(chǎn)出的低溫?zé)崴梢杂米魃钣盟虮狈焦┡盟?；若流道中使用其它工質(zhì)，則可以使用二次換熱裝置同樣生產(chǎn)出低溫?zé)崴怨┦褂谩Ｓ呻姵匕灏l(fā)出的電可以通過逆變器等裝置并網(wǎng)發(fā)電。

本發(fā)明的有益效果為：

1、改進(jìn)槽式聚光器的光線反射路徑，通過將電池板以一定角度布置，可以保證照射到電池板上太陽光的均勻度，提高發(fā)電效率。

2、組件的設(shè)計可以降低電池板表面溫度，保證較高的發(fā)電效率，并產(chǎn)生生活用低溫?zé)崴?/p>

3、中央流道使用雙流道布置，可以提高換熱效率，并使電池板表面溫度更加均勻，同時提高發(fā)電效率。

4、通過使用聚光器的分段布置，將集聚更多的熱量，將流道中的工質(zhì)提高到更高溫度，并可以在節(jié)省材料的同時穩(wěn)固支撐結(jié)構(gòu)。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為本發(fā)明的聚光原理示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明

附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明包括兩段槽式拋物面聚光器1和2，其上方布有三塊平板型晶硅太陽能電池板3、4和5，與底部的絕熱材料6構(gòu)成封閉空間。其內(nèi)部含有導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱材料中央布置有流道，流道中的工質(zhì)為水。當(dāng)太陽光垂直入射時，一部分光線將垂直射到組件上方的太陽能電池板5上，另一部分太陽光將射到兩側(cè)的槽式拋物面太陽能聚光器1和2上，光線經(jīng)槽式聚光器反射至聯(lián)產(chǎn)裝置下方兩側(cè)的電池板3和4上產(chǎn)生電流，三塊電池板所產(chǎn)生的熱量將通過聯(lián)產(chǎn)裝置中的導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)到中央的流道，被流動的工質(zhì)帶走，起到為電池板散熱的作用。

所述的拋物面1和拋物面2是屬于同一個拋物面的不同部位，且左右對稱。

所述的拋物面槽式聚光器表面采用全反射鍍銀表面，以保證較高的反射率。

整個組件需加裝自動跟蹤系統(tǒng)以保證電池板5所在的平面與太陽光入射方向保持垂直。

所述的電池板3的左側(cè)邊緣與其同側(cè)聚光器3的左側(cè)邊緣和拋物面焦點(diǎn)o點(diǎn)在同一直線上，右側(cè)邊緣與其同側(cè)聚光器1的右側(cè)邊緣和拋物面焦點(diǎn)在同一直線上。電池板4的右側(cè)邊緣與其同側(cè)聚光器2的右側(cè)邊緣和拋物面焦點(diǎn)在同一直線上，左側(cè)邊緣與其同側(cè)聚光器2的左側(cè)邊緣和拋物面焦點(diǎn)在同一直線上。

電池板3與4的長度和放置角度可以通過計算得到，以保證聚光后光線分布相對較均勻。

所述的組件內(nèi)部填充了導(dǎo)熱材料，中間布置有流動工質(zhì)的流道，起到為電池板散熱和產(chǎn)生熱水的作用。

所述的流道布置為一進(jìn)一出雙流道，這樣可以使換熱更加均勻，其中一個流道為入口流道，工質(zhì)從入口進(jìn)入，經(jīng)過流道時吸收導(dǎo)熱材料從電池板傳導(dǎo)的熱量，可以降低電池板表面溫度，提高發(fā)電效率，流經(jīng)一個組件后，可以根據(jù)工質(zhì)溫度選擇工質(zhì)流向下一個組件入口流道或該組件的出口流道。另一個流道為出口流道，接收從上一個組件的工質(zhì)入口流道流出的工質(zhì)或該組件入口流道流出的工質(zhì)。

若流道中的工質(zhì)使用水，則由組件生產(chǎn)出的低溫?zé)崴梢杂米魃钣盟虮狈焦┡盟?；若流道中使用乙二醇等工質(zhì)，則可以有效避免北方冬季管道凍裂問題，并利用二次換熱裝置同樣生產(chǎn)出低溫?zé)崴怨┦褂谩Ｓ呻姵匕灏l(fā)出的電可以通過逆變器等裝置并網(wǎng)發(fā)電。

圖2為拋物面槽式聚光器的原理圖，所述的電池板3的長度及布置角度的計算過程為：

在槽式拋物面聚光器的橫切面建立xoy平面直角坐標(biāo)系，以拋物面截面最底端為原點(diǎn)，切線為x軸，整個槽式拋物面聚光器關(guān)于y軸對稱。

令拋物線方程為，拋物線開口半角為，令a點(diǎn)坐標(biāo)為(,)，o（0，），點(diǎn)c坐標(biāo)為（,）

則直線oc的方程為

因此a點(diǎn)坐標(biāo)為(,)

可以得到的關(guān)系：

令，

則

下面求fe的長度。

d點(diǎn)坐標(biāo)為（,,）

直線od的方程為

將f點(diǎn)縱坐標(biāo)代入

則

因此ef

則，

線段af

則可求得ab

化簡后可得ab

整個裝置聚光部分的幾何聚光比為：c