[发明专利]一种水加热型光电/热太阳能系统

权利要求书

1.一种水加热型光电/热太阳能系统，其特征在于：包括平板反射聚光器1、保温水箱2、光电/热太阳光接收器3、能量控制管理子系统4、电能存储器5、下循环管6以及上循环管7；

所述平板反射聚光器1用于反射太阳辐射光，使辐射光到达光电/热太阳光接收器3上，由此提高系统入射太阳光辐射密度；

所述光电/热太阳光接收器3用于将太阳能转化为电能和热能，是本系统中的双生能器件；依次由保温罩、空气层、光伏电池、绝缘粘胶层、集热器和绝热层组成，其中，绝缘粘胶层涂在光伏电池背面与集热器顶面之间，将二者连接；绝热层与集热器的背面相接；保温罩安装在光伏电池的顶面；在保温罩和光伏电池顶面之间留有空隙，为空气层；光电/热太阳光接收器3具有以下技术特征：

(1)在光电/热太阳光接收器3上表面安装有透明的保温罩，用于减少光电/热太阳光接收器3上表面热量损失，所述保温罩材料的透光率要求大于0.9；

(2)光伏电池用于转换太阳能为电能和热能；

(3)绝缘粘胶层为光伏电池背面和集热器之间的粘合剂，要求绝缘粘胶层具有绝缘性、粘合性和热传导性；

(4)集热器用于吸收光伏电池转换生成的热量，为水加热；集热器为平板-管结构，集热器的平板面直接粘贴在光伏电池的背面；要求集热器和光伏电池之间具有良好的热传导性和绝缘性；

(5)绝热层用于抑制集热器通过热传导向周围环境散热，减少其底部和周围的热量损失；绝热层要求具有热导率小、不易变形和不产生有害气体的特点；

所述保温水箱2用于存放光电/热太阳光接收器3加热后的热水；在光电/热太阳光接收器3和保温水箱2中，靠两者中水温不同所产生的压力差来推动热水运动，实现水的循环加热；

所述能量控制管理子系统4系统一方面用于对光伏电池最大输出功率点的跟踪控制，提高光伏电池电输出效率；另一方面对电能存储器5的能量存储进行控制；

所述电能存储器5用于存储光伏电池输出的电能；

所述上循环管7和下循环管6用于保温水箱2与光电/热太阳光接收器3之间的水路连接；

上述组成部件之间的连接关系如下：

保温水箱2通过上循环管7、下循环管6分别与光电/热太阳光接收器3的热水出口端和冷水入口端连接；平板反射聚光器1与光电/热太阳光接收器3连接；能量控制管理子系统4的正极同时与光电/热太阳光接收器3中光伏电池输出正极以及电能存储器5正极相连；能量控制管理子系统4的负极同时与光电/热太阳光接收器3中光伏电池的输出负极以及电能存储器5的负极相连；

本系统的工作过程如下：

首先，太阳光通过直接照射、平板反射聚光器1反射两种方式，照射在光电/热太阳光接收器3的上表面；光电/热太阳光接收器3将入射太阳光转换为电能和热能；

光伏电池经能量控制管理子系统4进行最大功率点跟踪控制后，输出电能并存储到电能存储器5中，由此保证光伏电池具有最大的输出功率；同时，能量控制管理子系统4控制能量存储器的充、放电过程，防止电能存储器5过充电和过放电；

光电/热太阳光接收器3产生的热能用于为集热器管中的水加热；光电/热太阳光接收器3通过上循环管7和下循环管6与保温水箱2连接，并靠集热器与保温水箱2中水温不同所产生的压力差来推动热水运动，将热水保存在保温水箱2中。

2.一种如权利要求1所述的水加热型光电/热太阳能系统，其特征在于，所述平板反射聚光器1的面积要大于等于光电/热太阳光接收器3的上表面积。

3.一种如权利要求1所述的水加热型光电/热太阳能系统，其特征在于，所述平板反射聚光器1能够根据不同季节太阳高度角的不同，向前或向后倾斜。

4.一种如权利要求1所述的水加热型光电/热太阳能系统，其特征在于，在保温罩和光伏电池顶面之间构成的空隙在5-10cm之间。

5.一种如权利要求1所述的水加热型光电/热太阳能系统，其特征在于，在光电/热太阳光接收器3中，能够通过改变光伏电池面积占光电/热太阳光接收器3上表面积的比例来改变系统输出电和热效率的比例；光伏电池的覆盖率ξ表示为：

ξ=ApvAc---(1)]]>

式1中，A_c为光电/热太阳光接收器3上表面积，A_pv为光伏电池的面积；覆盖率ξ对系统输出效率的影响可表示为：

η_pvt＝ξη_pv+η_t    (2)

式2中，η_t为集热器的热量转换效率，η_pv为光伏电池的光电转换效率。