[发明专利]液氮冷却塔式光伏-温差联合发电站

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电的技术领域，特别是涉及太阳能温差发电机(参见专利申请号201410060776.2)、线性菲涅尔太阳能温差发电机(参见专利申请号201410679560.4)、塔式太阳能温差发电站(参见专利申请号201410771206.4)、液氮冷却塔式太阳能温差发电站(参见专利申请号201510108650.2)。还涉及一种程控开关式温差发动机(参见专利申请号201410058639.5)、一种多缸式温差发动机(参见专利申请号201410712134.6)、一种转子式温差发动机(参见专利申请号201410679583.5)、一种采用正时系统控制的温差发动机(参见专利申请号201410740508.5)。

背景技术

塔式太阳能光热发电被认为是最有希望取代传统火力发电的太阳能利用方式，尤其是在最近，有若干个基于温差发动机的塔式太阳能温差发电站(参见专利申请号201410771206.4)的技术方案被提出，这种以温差发动机为核心的太阳能光热发电形式，以其简洁高效的太阳能光热转化路径，使得塔式太阳能光热发电取代传统火力发电的希望更大了。但另一方面，光伏发电的技术发展也很快，如果光伏和光热同时利用，取代火力发电的机会会更高。

在先前提出的太阳能温差发电机(参见专利申请号201410060776.2)、线性菲涅尔太阳能温差发电机(参见专利申请号201410679560.4)的技术方案中，已经考虑了光伏、光热联合发电的可能性，但这两个技术方案基于槽式、线性菲涅尔式聚光，这两种聚光方式在聚光焦点处的温度较低。而塔式聚光的倍数可高出槽式聚光、线性菲涅尔聚光倍数的十倍以上，这将在聚光焦点处产生非常高的温度，怎样保证光伏电池在如此高的高温下正常工作，是一个难题。

发明内容

为解决高倍数的塔式聚光条件下光伏电池正常工作的问题，提出了该发明。本发明的技术方案是：一种液氮冷却塔式光伏-温差联合发电站，包括塔架、反射镜场、光伏电池、发电机、温差发动机、液氮储存罐。

所述的光伏电池安装在聚光焦点处，面向聚光镜。

所述的光伏电池与温差发动机的加热器紧密连接，充当了温差发动机的吸热器，温差发动机的加热器则充当了光伏电池的冷却器。

所述的光伏电池是基于砷化镓材料的光伏电池。

在光伏电池和温差发动机的加热器之间安装有温度传感器，传感器的输出连接到温差发动机的ECU，由ECU处理。

所述的程控开关式温差发动机的冷却器封闭在一个密封的箱体内，箱体至少有一个入口供液氮进入，至少有一个出口供氮气排出。液氮作为冷却工质，从液氮储存罐流出，以液态方式进入温差发动机的冷却器所在的密封箱体，对温差发动机的冷却器进行冷却，吸收热能气化为气体后从出口排入大气。

在液氮储存罐和温差发动机的冷却器所在的密封箱体之间，装置有节流阀，用于调节液氮的流量，节流阀受温差发动机的ECU控制。

温差发动机的ECU根据光伏电池和温差发动机的加热器之间的温度传感器传来的温度信息，对液氮流量进行调节，通过调节液氮流量调控光伏电池的工作温度范围。

所述的温差发动机，可以是活塞式温差发动机，也可以是转子式温差发动机。

所述的温差发动机，可以是采用电磁阀控制的程控开关式温差发动机，也可以是采用气门正时系统控制的温差发动机。

本发明的有益效果

本发明提出的液氮冷却塔式光伏-温差联合发电站，同时利用光伏和温差发动机进行发电，还利用液氮提高温差发动机的热能利用效率，并可对光伏电池进行冷却，这样的组合有望大幅度提高太阳能发电的效率。本发明可使塔式太阳能发电站达到更高的太阳能发电效率，可在单位面积内取得更多的发电量，降低太阳能发电的度电成本，尤其适合空间狭窄的场合，比如在城市、海岛等环境中使用。塔式发电站的发电成本和发电质量，都可以与煤电媲美，长远来看有很大的机会取代煤电，为经济发展提供清洁廉价的电力，减少煤电的份额，将对节能减排、保护环境、消除雾霾作出贡献，为绿色工业文明的发展提供坚实的能源基础。

附图说明

图1为该液氮冷却塔式光伏-温差联合发电站的系统结构示意图；

图中1.反射镜场、2.塔架、3.温差发动机缸体、4、光伏电池、5.温差发动机的的加热器、6.温差发动机的的冷却器、7.发电机、8.节流阀、9、液氮储存罐、10、配电站、11、电网。

实施方式