[发明专利]太阳能光电光热一体化组件及其太阳能热电联产系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电联产系统，特别涉及一种太阳能热电联产系统。

背景技术

冷热电联产是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制热（或制冷）及发电过程一体化的总能系统。其能够对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。这样做不仅提高了能源的利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，具有良好的经济效益和社会效益。

太阳能热电联产系统中采用光伏电池与太阳能热水器相结合的方式实现，其中，普通光伏电池组件的转换效率一般约为5～18%，转化率低、成本高；且当光伏电池组件的工作温度逐渐升高后，其光电转换效率降低，并影响电池堆的使用寿命；因此国内在此领域的实际使用较少，主要处于研究领域。若及时将光伏电池冷却，不仅能有效利用转换过程所产生的余热，而且可提高光电转换效率，从而提高单位面积的太阳能综合利用效率，大大降低光伏光热的成本，有利于大规模推广。

此外，目前国内外的中低温光电光热技术品种繁多，按照冷却光伏电池的方法主要可分为风冷式和液冷式两种：风冷式光电光热技术一般是通过自然对流或者辅助机械通风利用室外空气对光伏电池进行冷却。液冷式光电光热技术一般是在常规太阳能集热器的基础上，贴敷上一层光伏电池实现热电联供，其又可分为管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式以及热管式。

虽然中低温的光电光热技术种类较多，但却有着各自的缺点：风冷式光电光热技术的热利用效率非常低，主要原因是因为空气的热力学属性较差，因此该技术只能非常有限地提升光电效率和太阳能综合利用效率；而且在某些场合该技术受限于建筑通风系统，应用范围较小。

液冷式光电光热技术的热利用效率一般相对而言比较高，这是由于液体（通常是水、丙酮、氨等作为介质）的较高热力学属性决定的。不过该技术依然存在许多的缺陷：所采用的集热结构复杂、造价高，且与光电板的接触热阻非常大，经常需要利用导热硅胶或者额外的激光焊接基板、包裹基板来解决集热结构与光电板之间的接触问题；此外通常这类集热结构的肋片效率非常较低（一般每隔一段距离铺设一段管路），并且工作介质的流动阻力（压力损失）一般较高。因此综上所述，该技术对光电效率和太阳能综合利用效率的提升能力亦有限，而且不适合大规模地工程推广。 

因此研发一种结构简单紧凑、热效率高、压损小且易于推广的太阳能热电联产系统势在必行，经检索相关文献，未发现与本发明技术方案相同的太阳能热电联产系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、热效率高、压损小的太阳能热电联产系统，并能够方便现有太阳能热水系统的改造，降低成本，提高应用可行性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种太阳能光电光热一体化组件，其创新点在于：包括依次重叠设置的光伏电池板、金属薄板式换热器和保温材料层；还包括一个用于安装光伏电池板、金属薄板式换热器和保温材料层的金属外框，该金属外框由侧框以及与侧框背面的背框构成；光伏电池板固定在金属外框的侧框内，并与背框之间留有用于安装金属薄板式换热器和保温材料层的间隙；金属薄板式换热器为一个与光伏电池板背面整体接触的平面金属板体，所述平面金属板体由两片平行设置的金属薄板通过全密封焊接构成，并具有一个换热介质紊流通道，以及具有至少一个与换热介质流道连通的工质进口和至少一个与换热介质流道连通的工质出口； 所述金属薄板式换热器和保温材料层通过金属固定夹与金属外框的背框配合快速固定在光伏电池板背面与金属外框之间；具体为：金属固定夹为一U形弹性金属件，保温材料层的侧边上分布有若干金属固定夹容纳腔，该U形弹性金属件内置于金属固定夹容纳腔；所述U形弹性金属件在金属薄板式换热器与保温材料层嵌入光伏电池板与背框之间后，一端抵住金属薄板式换热器，另一端抵住金属外框的背框，并通过弹性形变力将金属薄板式换热器的正面紧贴住光伏电池板的背面。

优选的，所述金属外框的侧框与背框可整体成形，也可以采用分体式，由螺栓或卡扣等连接固定。

优选的，所述金属薄板式换热器可通过连接管件依次串联或并联构成换热阵列。

优选的，所述平面金属板体的两片金属薄板中，一片为无波纹平面薄板，另一片为在内侧表面冲压成型出导流凸起或凸筋的波纹状薄板。

优选的，所述平面金属板体中的无波纹平面薄板紧贴光伏电池板背面，波纹状薄板紧贴保温材料层。

优选的，所述波纹状薄板为鼓泡式波纹，具体为：波纹状薄板的内侧面冲压成型有若干排均匀分布的导向凸起，且相邻排的导向凸起错开设置。