[发明专利]一种聚光型太阳能光电光热一体化综合利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能应用领域，尤其涉及太阳能光伏发电设备领域，同时涉及太阳能热能利用设备领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展，煤、石油、天然气等不可再生的传统能源的消耗逐步加重，从而带来的能源危机引起社会的广泛关注。因此，新兴能源替代传统能源作为一个重要的科技发展方向和解决途径得到飞速的发展。其中，太阳能的开发利用成为技术发展最快市场潜力最大的技术领域。

近年来，我国太阳能光伏发电和太阳能热水器领域从技术开发、装备生产到市场推广利用均达到国际同步水平。太阳光利用技术的飞速发展，表现在光电转换效率的不断提高，设备制造成本的持续下降，以及各种新型太阳能转换装置的问世等方方面面。

目前，太阳能的利用技术发展为两个分支，即太阳能光伏技术领域和太阳能热水器技术领域两个方面。但是，两个技术领域的发展朝向两个独立的极端方向，在各自技术领域中均达到了较高的发展水平。然而目前的技术研究，仅是针对性地进行在两个独立的技术领域进行互补利用开发，而未实现综合利用技术的发展。

由于现有技术的限制，一般太阳能光伏发电设备的体积较大，太阳能电池的光电转化效率一般为10％～30％，70％～90％的能源在光电转化过程中转化为热能，成为光伏发电的副产品。热能的大量聚集会使光伏晶片内部的工作温度升高，将进一步导致光电转化效率降低、晶片使用寿命减少等。因此，热能的及时疏散成为太阳能光伏技术发展的又一个新难题。

太阳能光热利用领域中，尤其以太阳能热水器的技术发展的发展最为突出，目前已发展成型的有蜂窝式、真空管式、热管真空管式和全息分光式太阳能热水器等。但是，现有的太阳能热水器未实现智能控制，仅为单一的静态式热能转换，因此太阳能热转化效率仅为30％～40％，60％～70％的热能未得到有效利用而被浪费。

综上所述，为了能够有效地解决能源危机问题，充分利用可再生型太阳能自然资源，更好地推广太阳能应用技术，综合利用太阳能光伏发电技术和光热利用技术，提升设备对太阳能的利用效率，降低设备的投资成本和制造成本，亟需开发一种发电效率更高、能效利用更好、智能控制、移动便携、造价低廉、更利于推广绿色能源的太阳能光伏发电与集热利用的综合应用设备。

发明内容

为了解决上述技术中的缺点和不足，本发明提供了一种聚光型太阳能光电光热一体化综合利用系统。

本发明技术方案如下：

一种聚光型太阳能光电光热一体化综合利用系统，所述聚光型太阳能光电光热一体化综合利用系统包括一个或多个光电发电子系统，一个或多个光热集热利用子系统，一个或多个聚光子系统，一个智能控制子系统。

所述光电发电子系统包含至少一组位于热传导基座上的光伏电池组，至少一组位于集热回收管外侧的热传导基座，和一个电力输出网络。

所述光伏电池组由光伏晶片按序排列组成，用于将设备所接收的太阳光进行光伏效应，转化为电能，所述光伏晶片的组成材料为Si、Ge等单元素材料，和GaAs、CdTe、CuInGaSe等多元素的化合物材料中的一种或多种。

较佳的，所述光伏电池组的尺寸与集热回收管的尺寸匹配，长度为10cm～10000cm，宽度为0.1cm～200cm，对于小型系统，优选长度为100cm～500cm，优选宽度为1cm～10cm。

较佳的，所述热传导基座将光伏电池组在光伏效应的过程中所生成的热能及时疏散并定向转移至集热回收管，其组成材料为铝、铝合金、铜、铜合金等金属和合金材料，金属氧化物和陶瓷类材料，以及DLC类金刚石薄膜材料中的一种或多种。

所述电力输出网络用于输出光伏电池组所产生的电能，包括一个逆变器和一个输出网络，所述逆变器将所述光伏晶片所生成的电能转化为直流电(DC)和交流电(AC)的形式输出到用户端，所述电能的使用方式包括并网使用和蓄电系统储备。

所述光热集热利用子系统包含至少一组集热回收管、控制器、进水管、出水管、温度检测器、电耦合流量控制阀，和一组热水储备器。

所述集热回收管为中空管，其内部为冷水加热区域，用于将冷水通过热传导和热交换加热为所需的热水；其外侧上层为光热转换吸热层，用于吸收设备表面所接收的太阳光及热能；其外侧下层为聚热绝缘层，用于定向传导由光伏电池组所生产的余热，并对电池组形成电气绝缘作用。