[发明专利]一种聚光光伏温差发电系统

权利要求书

1.一种聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏温差发电系统包括：温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔；

温差发电片设置在太阳能发电片的背面，温差发电片连接散热片，导线连接温差发电片，反射聚光镜设置在太阳能发电片的下方，导热支架设置在聚光光伏温差发电系统的最外侧，并与散热片连接，漏孔设置在反射聚光镜的中心位置。

2.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏温差发电系统采用太阳能聚光技术，在太阳能电池板周围布置发光材料以增加入射光强。

3.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片的热端直接与太阳能发电片连接，温差发电片冷端通过散热片连接导热管直接连到地下。

4.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片与太阳能发电片之间填充导热胶以增加太阳能发电片与温差发电片热端之间的热传导。

5.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片效率计算的方法：

温差电器件的最大发电效率推导如下，当温差电材料用作发电时，从热端吸收的热量QT分三部分：一是电流通过温差电材料时，将在热端吸热，在冷端放热，从热端吸收的热量为αIT1；二是热传导，为κ(T1-T2)A/L(T1>T2)；三是内阻焦耳热，计算表明传给热端和冷端的焦耳热各为I2R/2；负载上的能量输出P为I2RL；I为电流，T1，T2分别为热端和冷端的温度，RL为负载，L为材料的厚度，A为截面积，R为内阻，R又表示为R＝L/σA；温差电材料发电效率表示为：

η=PQT=I2RLαIT1-12I2R+κAL(T1-T2)---(1)]]>

RL＝RS，电流I可表示为I＝α(T1-T2)/R(1+S)，当两端的温度恒定时，上式中仅有S一个自由变量，将上式对S求导并令导数为0，就得到最大效率为：

ηmax=T1-T2T1·1+ZT‾-11+ZT‾+T2/T1---(2)]]>

其中，T为两端的平均温度(T1+T2)/2；当材料处于最大输出效率时，负载与材料内阻的比值为：

S=RLR=1+ZT‾---(3)]]>

从(2)式知温差电器件的最大发电效率，跟材料优值Z和使用温度有关；优值越高，温差越大，发电效率越高，产业化的Bi₂Te₃基温差电材料ZT值为1，它的最高工作温度为550K；当高温端工作温度为550K，低温端为室温时，最大发电效率接近10％；

对于不同的内阻R，当效率最大时，输出功率以及与之相应的输入功率是不同的；因此应根据输入功率，来确定内阻值，也即A/L的比值；输入功率为QT，欲使其具有最大输出效率，则：

QT·ηmax=(αΔT)2(R+RL)2·RL---(4)]]>

其中，ΔT为温差T1-T2；(4)式转化后得到：

AL=QT·ηmax(1+S)2α2ΔT2Sσ---(5)]]>

从(5)式可知，在一定的输入功率下，应合理设计器件的A/L比值，使达到应有的最高效率；由(5)式还可知，当L减小时，A也应当减小，因而材料体积用量AL，理论上可以无限小考虑太阳能的能流密度，温差电元件按输入功率为800W时效率最大化设计，温差电材料的性能采用典型值，电导率为σ＝1.0×10⁵Ω^-1m^-1，Seebeck系数为α＝1.9×10^-4VK^-1，热导率为κ＝1.5Wm^-1K^-1，高温端温度为550K，低温端为300K，TZ为1.02，A/L设计为0.3m，如厚度L为1mm，则面积A为0.09cm²，当十二片发电片串联在一起，温差40℃电压达21.6V，温差60℃电压达28.8V。

6.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，太阳能发电片效率计算方法：

整体发电效率PR_E公式为：

PRE=PDRPT]]>

—PDR为测试时间间隔(Δt)内的实际发电量；

—PT为测试时间间隔(Δt)内的理论发电量；

理论发电量PT公式中：

为光伏电站测试时间间隔(Δt)内对应STC条件下的实际有效发电时间；

－P为光伏电站STC条件下组件容量标称值；

－Io为STC条件下太阳辐射总量值，Io＝1000w/m²；

－Ii为测试时间内的总太阳辐射值。