[实用新型]一种利用太阳能和燃料化学能的新型分布式热电联产系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，具体涉及太阳能光伏和热光伏整体系统装置，是基于提高原有的太阳能光伏和热光伏系统的整体效率和稳定性实用性而进行的设计，以达到节能减排的目的。 

背景技术

太阳能是一种绿色环保可再生能源，而且随处可见，可就地利用。太阳能利用技术近年得到不断发展，其中太阳能光伏发电系统正是利用太阳能的有效途径，它具有如下优点：无噪声，无污染，能量随处可得，不受地域限制，无需消耗燃料，容易储存，还可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是常规发电和其它发电方式所不能比拟的。热光伏发电是将各种诸如燃料的燃烧热、废热、太阳能、放射性同位素热源等产生的热量，通过热辐射发射器转变为红外波段的辐射能，该辐射能投射到热光伏电池上转变为电能。热光伏发电在理论上可以获得较高的转换效率，并且具有对多种燃料的适应性、无运动部件、易于维护、高功率密度、无噪声运行与低辐射等优点。但目前的太阳能光伏发电系统和热光伏发电系统，都只输出电能，而且在各自单独运行时，太阳能光伏发电易受天气和光照条件的影响，热光伏发电也存在效率不高的缺点。 

实用新型内容

本实用新型目的是为了解决现有技术中单独使用太阳能光伏系统或热光伏系统而产生的不足，而将太阳能光伏系统或热光伏系统有机整合，以提高太阳能光伏和热光伏系统的整体效率和稳定性实用性。 

本实用新型在传统太阳能光伏系统和热光伏系统的基础上做了以下改进： 

(1)由于不断地接受辐射能，光伏电池温度会不断升高，其效率会下降。据研究显示，在辐射源温度为1227℃时，电池温度为25℃情况下电池转换效率为25%，而当电池温度为130℃时，电池的转换效率则降低为17%。因此，可以在光伏电池的背部增加水冷却系统，以维持在恒定低温下工作，避免因温度升高带来的光电转换效率下降。 

(2)在没有任何热回收措施的情况下，大量的能量就浪费掉了。如果高温燃烧产物直接排放，不仅浪费能源，还对环境造成危害。因此在热光伏系统的排烟出口加一个换热设备，以降温排放温度，输出经逐级加热的热水，达到热电联产的目的，提高整个系统的效率。 

(3)太阳能光伏系统易受天气变化和光照条件的影响，系统输出电能的稳定性难以保证。因此，热光伏系统的加入，是对太阳能光伏系统输出电能的良好调节，以维持输出电能的稳定性。 

本实用新型通过以下技术方案得以实现： 

一种新型分布式热电联产系统，包括热源、热辐射器、热光伏电池、烟气换热器及冷却设备，所述烟气换热器包括烟气管道和水通道，烟气管道与热辐射器的烟气排放出口相连；该系统还包括太阳能光伏电池，所述太阳能光伏电池与热光伏电池相串联； 

所述冷却设备由水泵及冷却水管组成，冷却水管延伸至烟气换热器的水通道；所述冷却系统的冷却水管依次经过热光伏电池与太阳能光伏电池，冷却水经换热后成低温热水，再经过烟气换热器与热辐射器高温烟气换热，进一步加热成高温热水。 

进一步的，所述太阳能光伏电池采用单晶硅电池，热光伏电池采用GaSb电池，环形布置在热光伏系统的外围，接收来自辐射器发出的辐射能。 

进一步的，所述热辐射器采用柱形，外壁面材料采用SiC，与GaSb光伏电池匹配；热辐射器内的燃烧室采用多孔介质填充。 

进一步的，在热辐射器与光伏电池之间布置光子过滤器，将大于禁带波长的光子反射回辐射器。 

进一步的，所述烟气换热器采用套管式换热器，烟气与热水隔开，逆流换热，包括低温热水入口、高温热水出口、高温烟气入口、排烟出口、冷却水通及烟气通道；所述低温热水入口与流经太阳能光伏电池的冷却水管相连通，高温烟气入口与热辐射器高温烟气出口相连通，所述的烟气通道为蛇形。 

本实用新型的有益效果在于： 

1）用水冷却光伏电池，有效的降低了太阳能光伏电池和热光伏电池因接收辐射能而造成的自身温度升高，不仅能提高光伏电池的电效率，还能提高设备的运行寿命。 

2）由于是热电联产系统，回收了热能，在输出电能的同时，也能输出热能，相比于单独的热光伏系统和太阳能光伏系统，系统的总效率得到提升。 

3）由于是结合了太阳能光伏系统和热光伏系统，能最大限度的利用太阳能，不仅可以实现节约能源的目的，又能提高系统输出电能的稳定性，在各种天气条件下全天候稳定地供电供热。 

4）系统负荷的调节比较方便，可以调节冷却水的流量和燃料的供给量，能实现对输出电能和热能的调节，以适应负荷的变化。 

附图说明