本實用新型涉及一種太陽能塔，具體涉及一種光伏光熱一體化太陽能塔。

背景技術(shù)：

能源轉(zhuǎn)型是全球能源發(fā)展的趨勢。能源“十三五”規(guī)劃明確指出推動能源生產(chǎn)與消費變革，優(yōu)化布局化石能源、新能源、可再生資源多元資源供應(yīng)體系。當(dāng)前，以新能源為支點的能源體系轉(zhuǎn)型正加速變革，新能源發(fā)展已上升到國家戰(zhàn)略高度，成為我國能源生產(chǎn)與消費革命的發(fā)展方向。

“十三五”提出的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級戰(zhàn)略將繼續(xù)推進太陽能發(fā)電的發(fā)展。光伏組件是光伏發(fā)電的核心部件，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。其作用是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能。據(jù)報道，目前所有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的太陽能電池種類中，單晶硅電池太陽能組件的光電轉(zhuǎn)換效率最高，也僅僅接近24%。這是由于太陽光輻射導(dǎo)致晶硅電池產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的有效波長約為400~1100nm，而大部分光能轉(zhuǎn)換產(chǎn)生熱能。這一部分熱能非但無法提高光電轉(zhuǎn)換效率造成能量浪費，而且會降低太陽能光伏組件的發(fā)電轉(zhuǎn)換效率。因此，充分利用太陽光能有助于整個系統(tǒng)在特定面積內(nèi)對太陽光的綜合利用率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的問題是提供一種光伏光熱一體化太陽能塔，既能利用光伏發(fā)電，又能利用光熱發(fā)電，在不增加占地面積的基礎(chǔ)上，提高太陽能的綜合利用率。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案如下 ：一種光伏光熱一體化太陽能塔，包括集熱棚，設(shè)置在集熱棚中心向上延伸的塔筒，設(shè)置在塔筒內(nèi)下部區(qū)域的發(fā)電機及渦輪機，所述渦輪機安裝于所述發(fā)電機的下方，其中：

所述集熱棚為平頂椎體結(jié)構(gòu)，由透明光伏組件相互拼接而成，其下方通過支撐柱進行支撐，使得集熱棚距離地面一定高度以形成集熱區(qū)，所述集熱區(qū)內(nèi)設(shè)置有通過水管相互連通的冷水池及熱水池；

所述透明光伏組件由上至下依次為高透光玻璃，流道空腔，高導(dǎo)熱玻璃，EVA膠膜，電池片，EVA膠膜，真空玻璃，其中流道空腔內(nèi)設(shè)置有多條平行的流道，拼接時相鄰光伏組件的流道相互連通，且所述流道在集熱棚一側(cè)匯總形成進水口與冷水池連通，在另一側(cè)匯總成出水口與熱水池連通，冷水池內(nèi)的冷卻水從進水口進入透明光伏組件，電池片以及光照產(chǎn)生的熱量對冷卻水加熱形成熱水送入熱水池，實現(xiàn)能量互換。

所述冷水池上設(shè)有蓋板，在冷水池內(nèi)形成密閉隔熱空間，防止外部熱量對池內(nèi)冷水進行加熱，所述熱水池上也設(shè)有蓋板，在熱水池內(nèi)形成可控密閉隔熱空間，防止熱量損耗。

所述熱水池的離地高度高于冷水池的離地高度，使得熱水池內(nèi)的水通過自身重力作用流入冷水池，以保證水資源循環(huán)使用。

所述塔筒為具有上下貫穿通道的壓力管。

本實用新型所揭示的一體化太陽能塔，其中照射在透明光伏組件上的太陽光，將部分（波長在400~1100nm的太陽光）太陽光轉(zhuǎn)換成了電能，同時部分太陽光照射入集熱區(qū)，對集熱區(qū)內(nèi)部的空氣進行加熱，加熱后的熱空氣上升，連同集熱棚外部的熱空氣沿著集熱棚內(nèi)壁進入塔筒，推動渦輪機帶動電動機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能。此外電池片吸收的另一部分太陽光產(chǎn)生大量的熱量（這個熱量的存在會降低光伏組件的發(fā)電效率），通過水泵將冷水池內(nèi)的冷卻水送入光伏組件內(nèi)部沿著電池片表面定向流動，冷卻水降低了電池片的表面溫度，提高了光伏組件的發(fā)電效率。給電池片降溫的同時，熱量將冷卻水加熱形成熱水（能量轉(zhuǎn)換），加熱后的熱水進入熱水池內(nèi)進行熱量存儲，在夜間沒有太陽光照射時，將熱水池內(nèi)的熱量和土壤吸收的熱量釋放到集熱區(qū)內(nèi)，對空氣進行繼續(xù)加熱，通過集熱棚內(nèi)部空氣與塔筒內(nèi)部空氣的溫度差以及集熱棚外部空氣與塔筒內(nèi)部空氣的溫度差形成空氣密度差，使得熱空氣沿著集熱棚內(nèi)壁繼續(xù)向上運動以推動渦輪機轉(zhuǎn)動，從而使得發(fā)電機產(chǎn)生電能，該太陽能塔能采用光伏光熱共同運行模式，實現(xiàn)24h發(fā)電運行。

透明光伏組件上設(shè)置的通道可以實現(xiàn)冷卻水的流動，對電池片的溫度進行監(jiān)督，透明光伏組件的底層玻璃采用真空玻璃，可以起到隔熱作用，避免集熱區(qū)的熱量再次傳導(dǎo)送入光伏組件內(nèi)，對電池片的效率進行影響，此外透明光伏組件中采用高導(dǎo)熱玻璃，可以引導(dǎo)電池片產(chǎn)生的熱量上行，進入流道空腔內(nèi)，進而被冷卻水高效存儲，同時高透熱玻璃可以保證陽光的透過，以保障光伏發(fā)電的效率。

此外，集熱區(qū)內(nèi)的冷水池為一個密閉的空間，可以保持水池內(nèi)的水溫，冷卻水通過水泵與所述進水口連通，通水時間根據(jù)季節(jié)變化合理安排，通常根據(jù)光伏電池正常發(fā)電時間進行調(diào)節(jié)，基本與光伏電池工作時間保持一致，從而起到降低電池片工作溫度的作用，同時所述熱水池同樣為密閉保溫空間內(nèi)，以便熱水不發(fā)生蒸發(fā)，并與所述出水口相互連通；所述熱水池起著熱量儲存的作用，并在夜間，光伏電池停止發(fā)電時，釋放白天儲存的熱量，提高光熱發(fā)電效率。所述冷水池與熱水池保持可控連通，保證水資源合理循環(huán)使用。

有益效果：本實用新型所揭示的一種光伏光熱一體化太陽能塔，該裝置既能利用光伏發(fā)電，又能利用光熱發(fā)電，在不增加占地面積的基礎(chǔ)上，提高了太陽能的利用效率，具體的有益效果如下：

所述集熱棚由新型透明光伏組件拼裝而成，在滿足光熱發(fā)電、不增加占地面積的基礎(chǔ)上，將光伏發(fā)電融入到整個系統(tǒng)中，提高了整個系統(tǒng)的太陽能利用率；所述集熱棚與外界連通同時具有一定的坡度，相當(dāng)于為集熱棚內(nèi)部以及外部環(huán)境的空氣提供了一個上升通道，促進了空氣流通，增加了渦輪旋轉(zhuǎn)的動力，提高了光熱發(fā)電效率；所述新型透明光伏組件底端透明真空玻璃的設(shè)計起到了隔絕熱量的作用，避免了上升熱空氣對電池片的影響。

所述冷水池通過所述入水口與所述高導(dǎo)熱玻璃與高透光玻璃之間的空腔內(nèi)的流道相通，通過水泵將冷卻水通入所述光伏組件的內(nèi)部流道降低了整個光伏組件中電池片的工作溫度，提高了光伏發(fā)電效率，同時將光照的部分熱量以及電池片吸收紅外波長所產(chǎn)生的熱量有效儲存起來；

所述熱水池收集有流經(jīng)組件內(nèi)部后受熱的冷卻水，夜間通過將熱水池溫度釋放至集熱棚內(nèi)部，促進了熱氣流的上升，增加了渦輪旋轉(zhuǎn)的動力，提高了光熱發(fā)電效率。

所述入水口、出水口、冷水池以及熱水池相通，白天水泵將冷水池中的冷卻水注入組件內(nèi)部流道，受熱后的冷卻水通入所述熱水池的密閉隔熱空間內(nèi)，清晨當(dāng)所述熱水池內(nèi)熱量在夜間充分釋放后，所述熱水池中的水又通入所述冷水池中待用，從而保證了水資源的循環(huán)使用。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型集熱棚光伏組件拼接示意圖，圖中個別光伏組件內(nèi)流道拼接情況進行了剖視處理，便于理解；

圖3為本實用新型光伏組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

如圖1~3所示，本實用新型所揭示的一種光伏光熱一體化太陽能塔，包括集熱棚1，設(shè)置在集熱棚1中心向上延伸的塔筒2，設(shè)置在塔筒2內(nèi)下部區(qū)域的發(fā)電機3及渦輪機4，所述渦輪機4安裝于所述發(fā)電機3的下方，所述集熱棚1下方通過支撐柱5進行支撐，使得集熱棚1距離地面一定高度形成集熱區(qū)6，所述集熱區(qū)內(nèi)設(shè)置有通過管道相互連通的冷水池7和熱水池8，且熱水池8離地高度高于冷水池7的離地高度，所述熱水池與冷水池之間的連通管道上設(shè)置與閥門，打開閥門口熱水池內(nèi)的水通過自身重力作用流入冷水池，保證了兩個水池的水循環(huán)。

具體說來，所述塔筒2為具有上下貫穿通道的壓力管，所述集熱棚1為平頂椎體結(jié)構(gòu)，由透明光伏組件相互拼接而成（參見圖2，圖中對局部區(qū)域進行了剖視），所述透明光伏組件由上至下依次為高透光玻璃10，流道空腔11，高導(dǎo)熱玻璃12，EVA膠膜13，電池片14，EVA膠膜13，真空玻璃15，其中流道空腔11內(nèi)設(shè)置有多條平行的流道16，拼接時相鄰光伏組件的流道16相互連通，且所述流道在集熱棚1一側(cè)匯總形成進水口9與冷水池7連通，在另一側(cè)匯總成出水口17與熱水池8連通，且所述冷水池7與進水口9的連通管道上設(shè)有水泵20，用于將冷水池內(nèi)的冷卻水從進水口送入流道內(nèi)，將電池片產(chǎn)生的熱量吸收后形成熱水進入熱水池，實現(xiàn)能量互換，底層玻璃采用真空玻璃，可以起到隔熱作用，避免集熱區(qū)的熱量再次傳導(dǎo)送入光伏組件內(nèi)，對電池片的效率進行影響，此外透明光伏組件中采用高導(dǎo)熱玻璃，可以引導(dǎo)電池片的熱量上行，進入流道空腔內(nèi)，進而被冷卻水高效存儲，同時高透光玻璃可以保證陽光的透過，以保障光伏發(fā)電的效率。

所述冷水池上設(shè)有蓋板，使得冷水池內(nèi)部形成密閉隔熱空間，防止外部熱量對池內(nèi)冷水進行加熱，以保證冷卻水的溫度，所述熱水池上也設(shè)有蓋板，在熱水池內(nèi)形成密閉隔熱空間，防止熱量蒸發(fā)損耗。

本實用新型所揭示的太陽能塔，其工作原理為：白天時太陽光照射到光伏組件上，部分太陽能轉(zhuǎn)換成電能，另一部分的太陽能穿過光伏組件進入集熱區(qū)，對集熱區(qū)內(nèi)的空氣進行加熱，使得空氣密度降低，熱空氣上行，連同集熱棚外部的熱空氣沿著集熱棚內(nèi)壁上升進入塔筒，從而推動渦輪機旋轉(zhuǎn)，進而帶動電動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。此時光伏組件同樣正常發(fā)電，電池片產(chǎn)生熱量，通過水泵將冷卻水送入進水口，冷卻水在流道內(nèi)沿著電池片表面定向流動，冷卻水降低了電池片的表面溫度，提高了光伏組件的發(fā)電效率，給電池片降溫的同時，熱量將冷卻水加熱形成熱水（能量轉(zhuǎn)換），加熱后的熱水進入熱水池內(nèi)進行熱量存儲，在夜間沒有太陽光照射時，將熱水池內(nèi)的熱量和土壤吸收的熱量釋放到集熱區(qū)內(nèi)，對空氣進行繼續(xù)加熱，集熱棚內(nèi)部空氣與塔筒內(nèi)部空氣的溫度差以及集熱棚外部空氣與塔筒內(nèi)部空氣的溫度差形成空氣密度差，使得熱空氣沿著集熱棚內(nèi)壁繼續(xù)向上運動以推動渦輪機轉(zhuǎn)動，使得熱空氣繼續(xù)向上運動以推動渦輪機轉(zhuǎn)動，從而發(fā)電機繼續(xù)產(chǎn)生電能，該太陽能塔能采用光伏光熱共同運行模式，實現(xiàn)24h發(fā)電運行。

以上對本實用新型創(chuàng)造的一個實施例進行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型創(chuàng)造的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型創(chuàng)造的實施范圍。凡依本實用新型創(chuàng)造申請范圍所作的均等變化與改進等，均歸屬于本實用新型創(chuàng)造的專利涵蓋范圍之內(nèi)。