[发明专利]集成式能量转换利用系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种能量转换装置，特别是一种集成式能量转换利用系统。

(二)背景技术

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、太阳能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

太阳能热发电和太阳能光伏技术由于其工作效率较低，大大降低了太阳能应用范围，因此提高太阳能转化效率和应用效率将成为太阳能应用于发展的下一个目标。

碱金属热电直接转换器(AMTEC)是一种将碱金属(钾、钠)作为工作介质的能量转换装置。它以陶瓷材料β″-Al₂O₃为离子选择性渗透膜。AMTEC可直接将太阳能、外部燃烧、放射性同位素、反应器热源和余热产生的热能转换成电能。碱金属工质(液态或气态)在封闭循环系统中运行，其转换过程特点为等温膨胀/压缩，等压加热，因此可获得高效率。另外AMTEC具有洁净无噪声、设备结构紧凑、维护量小、适合分散布置的特点。因此既可以在火电站的前置循环使用，也可单独作为热电站的发电机组用于工业发电，而且也可用于水下航行器作为安静型高能量密度的发电设备或民用运输工具。AMTEC的缺点是工作时需要一定的温度保证。

导体或者半导体的两端如果温度不同就会产生温差电动势，称为赛贝克效应，利用这个原理发电就叫半导体温差发电。半导体温差发电机无转动部分，因而无噪声、寿命长、工作稳定可靠、轻便，且可利用各种能源，包括固、液、气态燃料、太阳能、核能，以及各种设备的废热、余热等，因而特别适用于军事、勘探和边远地区等的小功率发电和星际航行。半导体温差发电缺点同样是需要稳定的热源温度和温度差值。

钠硫电池由熔融液态电极和固体电解质组成的。构成负极的活性物质是熔融金属钠，构成正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐。陶瓷材料β″-Al₂O₃作为固体电解质兼隔膜。外壳则一般用不锈钢等金属材料。钠硫电池具有许多特色之处：比能量高，其理论比能量为760W·h·Kg^-1，实际已大于100W·h·Kg^-1，是铅酸电池的3-4倍；可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA·cm^-2并瞬时间可放出其3倍的固有能量；充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100％。

在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性，如日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平(即起削峰平谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(8MW)的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。但是钠硫电池也有不足之处，钠硫电池工作时需要一定得温度保证，其工作温度在580-630K。这样需要稳定的热源为其保证工作温度。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能够弥补单一能量转换装置的不足，达到电能的合理使用的集成式能量转换利用系统。

本发明的目的是这样实现的：

包括太阳能光伏发电系统和太阳能热发电系统，太阳能光伏发电系统直接连接电控系统，太阳能热发电系统的传热介质获得较高的能量后，分别进入到高温蓄热系统和碱金属热电直接转换器集成系统，再分别经过第一半导体温差发电系统和第二半导体温差发电系统进入到冷凝器，再在第二泵的作用下回到太阳能热电系统，形成一个完整的外循环，碱金属热电直接转换器集成系统、第一半导体温差发电系统和第二半导体温差发电系统分别连接电控系统，在出太阳能热发电系统、进第二半导体温差发电系统的管道上设置有阀门。

本发明还可以包括：

1、它还包括蓄电池，蓄电池连接在电控系统与输出系统之间。