[发明专利]一种光伏驱动线性菲涅尔式太阳能集热器有效

专利信息
申请号: 201510096588.X 申请日: 2015-03-04
公开(公告)号: CN104764221A 公开(公告)日: 2015-07-08
发明(设计)人: 孙杰;刘启斌;金红光 申请(专利权)人: 中国科学院工程热物理研究所
主分类号: F24J2/24 分类号: F24J2/24;F24J2/05;F24J2/16;F24J2/38;H02J7/00
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 任岩
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 驱动 线性 菲涅尔式 太阳能 集热器
【说明书】:

技术领域

发明属于太阳能利用技术领域,具体涉及一种光伏驱动线性菲涅尔式太阳能集热器。

背景技术

太阳能是缓解能源短缺、解决环境污染和温室效应等问题的有效途径之一。目前太阳能利用主要有光伏、光热两种利用方式。

太阳能光伏利用,主要是依靠光伏电池板接收太阳辐照直接输出直流电,或通过逆变器等电气设备转换为交流电输出。太阳能光热利用,主要是利用各种形式的集热装置对太阳辐照进行聚焦和集热,所获得的热量可用于加热水产生蒸汽发电、提供化学反应热进行燃料生产与转化或满足其他工业能源动力需求等。

目前,太阳能光热集热装置主要包括塔式、抛物槽式、线性菲涅尔式和碟式。为提高集热效率,各种形式集热装置都具备太阳辐照追踪系统。追踪系统一般都包括传动机构、电机和控制设备等,工作时需要单独供电。对于太阳能光热利用技术,如果工作流程不涉及发电环节,例如太阳能热化学过程,则该追踪系统及流程设备等需要外部额外供电,影响了系统的相对独立性和环境适应性。同时,集热器通常布置范围大,追踪系统等设备用电需求分散,采用外部集中供电成本较高,而考虑局部分布式供电较为经济。

另一方面,线性菲涅尔聚焦技术是近年来快速发展的一种新型聚焦形式,其利用菲涅尔反光镜进行聚光后直接或经二次聚焦后集热。相比于目前最为成熟的抛物槽式集热技术具有独特优势。例如,线性菲涅尔式集热器的集热管固定不动,反光镜组置于近地面位置,因而具有运行可靠性高、抗风性好的显著优点。因而具有非常巨大的应用潜力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此,本发明提供了一种光伏驱动线性菲涅尔式太阳能集热器,将光伏技术与线性菲涅尔式光热技术相结合,以解决线性菲涅尔式集热器追踪系统等设备依赖外部集中供电的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的,本发明提供了一种光伏驱动线性菲涅尔式太阳能集热器,用于实现光热光伏综合利用,该太阳能集热器包括固定光伏电池板1、移动光伏电池板2、线性菲涅尔反光镜组3、联动机构4、驱动电机5、蓄电池6、控制设备7、并列式吸收管束8、梯形顶盖9、玻璃密封盖10及保温结构11,其中:并列式吸收管束8、梯形顶盖9、玻璃密封盖10及保温结构11构成吸收器,固定光伏电池板1固定于该吸收器顶部的保温结构11之上,移动光伏电池板2布置于线性菲涅尔反光镜组3的外侧,移动光伏电池板2与线性菲涅尔反光镜组3共同连接于联动机构4、驱动电机5及控制设备7。

上述方案中,在所述吸收器中,并列式吸收管束8设置于梯形顶盖9内,玻璃密封盖10设置于梯形顶盖9的底部以密封吸收器,保温结构11设置于除玻璃密封盖10之外的吸收器外表面,以减少吸收器与环境之间的热损失。

上述方案中,太阳辐照经线性菲涅尔反光镜组3聚焦后,穿过玻璃密封盖10进入吸收器,被置于梯形顶盖9内的并列式吸收管束8吸收转化为热量用于加热。

上述方案中,所述并列式吸收管束8吸收的热量能够用于加热水产生蒸汽发电、提供化学反应热进行燃料生产与转化或满足其他工业动力、热需求。

上述方案中,所述固定光伏电池板1用于提供电能,其几何规格与吸收器的几何规格相匹配,固定光伏电池板1分段与水平面成一定倾斜角度,以增大有效辐照接收面积。

上述方案中,所述移动光伏电池板2用于提供电能,其几何规格与线性菲涅尔反光镜组3的几何规格相匹配,移动光伏电池板2与线性菲涅尔反光镜组3共享一套太阳辐照追踪系统,依靠联动机构4、驱动电机5及控制设备7同步追踪太阳辐照。

上述方案中,所述移动光伏电池板2与线性菲涅尔反光镜组3同步追踪太阳辐照时,联动机构4、驱动电机5及控制设备7协同工作,且同时满足以下两个条件:线性菲涅尔反光镜组3将太阳辐照聚焦于吸收器内;移动光伏电池板2表面与太阳辐照保持垂直。

上述方案中,当辐照条件有利时,驱动电机5和控制设备7等设备由固定光伏电池板1及移动光伏电池板2供电,同时蓄电池6由固定光伏电池板1及移动光伏电池板2充电;当辐照条件不利时,驱动电机5和控制设备7等设备由蓄电池6供电。

上述方案中,该太阳能集热器进一步增加固定光伏电池板1及移动光伏电池板2面积,在优先满足驱动电机5、控制设备7及蓄电池6等设备的用电需求,富余的电能对外部进行供电。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出,本发明具有以下有益效果:

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