[发明专利]一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统

说明书

技术领域：

本发明的名称是一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统，属太阳能综合利用工程领域。

背景技术：

在太阳能的利用方式中，太阳能光伏发电是目前较常见且研究较多的方式之一。但太阳能光伏发电效率低，一般只有10～20％，因此在太阳能的光电转换过程中，一方面会造成很大的太阳能的热能浪费，同时没有转换为电能的热能也会造成太阳能光伏电池温度升高。据研究，太阳能光伏电池的转换效率随着温度的升高而降低，太阳能光伏电池在进行光电转换时产生的余热会造成其转换效率下降3～6％。因此有必要对余热回收利用。传统的解决方案大多采用强制对流或自然对流的方式吸收余热，如利用水或空气的强制对流冷却系统。然而应当指出的是，冷却介质在流动过程中吸收太阳能光伏电池板的热量后其温度上升，导致太阳能光伏电池板的温度分布不均匀，有时甚至会产生“热点”问题，这对提高太阳能光伏电池的光电转换效率是不利的。同时，由于目前光伏电池的整体转换效率相对较低，传统的光伏发电系统的电能输出也难以满足用户的用电需求。

温差发电作为一种合理利用余热、太阳能、地热等低品位能源转换为电能的有效方式，具有结构简单、坚固耐用、无运动部件和噪音等特点。鉴于此，可充分利用太阳的辐射热及光伏电池的余热在热电模块两端建立温差，实现温差发电，提高系统的整体电能输出。然而，由于目前温差发电的效率一般不超过14％，因此有必要对温差发电过程中产生的二次余热加以回收再利用。另一方面，已有研究指出，由于平板型热管呈现的高导热性、均温性、结构紧凑而灵活，使得平板型热管非常适合作为温差发电装置中热电模块冷端的散热元件，并可根据外界运行条件调整热电模块冷端温度。

基于以上现状和思想，提出把太阳能光伏发电装置、温差发电装置以及利用平板型热管进行余热回收的热利用装置联合起来的系统，即一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统。

发明内容：

本发明提供一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统。本系统包括将太阳光能直接转化为电能的太阳能光伏发电装置、将太阳辐射热及光伏电池余热直接转化为电能的温差发电装置、以及利用平板型热管进行余热回收的热利用装置。本系统一方面可以解决单纯的太阳能光伏发电效率低和输出电能少等问题，实现太阳能的光电、热电双重转换，从而提高电能的输出；另一方面可以解决太阳能余热的再利用问题，提高整个系统的热电利用效率，既实现太阳能发电的要求，又实现太阳能热利用的要求，从而实现由单纯的太阳能光伏发电到太阳能光热混合发电的转变，同时实现余热的一体化综合利用。

本发明通过以下技术方案实现：

主要由光伏电池3、吸热板4、玻璃盖板5、玻璃侧封22、温差发电装置19、平板型热管蒸发端18、平板型热管冷凝端13、平板型热管侧封9、金属翅片17、吸液芯16、空气冷却通道底板12、空气冷却通道侧封23、散热翅片21、风机24、集热系统空气出口接管1、集热系统空气出口联箱2、集热系统空气进口联箱6、集热系统空气进口接管7、空气管道8、空气冷却通道进口联箱14和空气冷却通道进口接管15、空气冷却通道出口接管10和空气冷却通道出口联箱11组成的一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统，其特征在于：吸热板4、玻璃盖板5和玻璃侧封22组成光伏发电装置的封闭空间，均匀排列于吸热板4之上的光伏电池3将部分太阳光能直接转化为电能；温差发电装置19中的热电模块热端与吸热板4紧密接触，吸收太阳的辐射热及光伏电池3的余热，将部分热能直接转化为电能；平板型热管蒸发端18吸收温差发电装置19的余热，并在平板型热管冷凝端13将热量释放给由平板型热管冷凝端13、空气冷却通道底板12和空气冷却通道侧封23组成的通道内的空气，预热后的空气在风机24的作用下依次经空气冷却通道出口联箱11、空气冷却通道出口接管10和空气管道8、集热系统空气进口接管7和集热系统空气进口联箱6进入光伏发电装置的封闭空间被再次加热，最后经集热系统空气出口联箱2和集热系统空气出口接管1流出。

本发明的平板型热管蒸发端18、平板型热管冷凝端13和平板型热管侧封9组成封闭的真空腔体，腔体内设有金属翅片17，并在金属翅片17的中心线上开有圆形小孔20，连通被金属翅片17隔开的各个小真空腔体；在金属翅片17表面及真空腔体内表面均设有供液体工质回流的吸液芯16；由平板型热管冷凝端13、空气冷却通道底板12和空气冷却通道侧封23组成的空气冷却通道内装有散热翅片21，散热翅片21的长度方向与空气的流动方向相同。