[发明专利]塔式光热光电综合利用系统

说明书

本装置是一种利用塔式结构综合提高太阳能利用率的发明，利用定日追踪系统，实现光伏电池组的高倍聚光，提升光电转换效率，同时把产生的热能通过水循环进行收集利用，使能源达到最大化的梯级利用。

技术领域

本发明属于太阳能综合利用系统，充分利用光伏组件的发电效能，提高光电转化率，并同时利用光热转化，实现能源的二次利用，大大提升了太阳能的利用率，同时解决供电及供暖需求。

背景技术

目前随着能源局光热电价的出台，第一批光热发电发电项目也将在18年底竣工，但光热系统的发电转化效率较光伏发电来说并没有较大提升，综合效能在 15％-18％之间，唯一优势在于热储存成本较低，可作为调峰电站使用，但又存在建造成本较高问题，而光伏发电经过多年发展，目前成本已经接近风电，甚至逼近火电成本，但综合太阳能利用效率依然受制于物理特性而没有大的提高，晶硅发电效率在14％-17％左右，而且目前直接储电成本太高，如法实现大规模存储功能。如何提高太阳能综合利用效率，并可实现太阳能存储，解决太阳能发电不连续性成为目前太阳能利用的又一课题。目前国际国内也有一些高倍聚光系统的研究，但仅可提高发电效率，综合利用成本偏高，并没有很好结局储能问题，本发明利用塔式结构，在提升光电转换效率同时，利用光热技术解决热水及采暖问题。

技术路径

本发明通过模块化塔式结构，用多面定目镜集中太阳光到目标点，达到高倍聚光效果，提升目标点的聚光比，从而直接提高光电转化率，在电池片背面采用超导材料，将热量传递至背后集热管，集热管中采用水共治做导热介质，出口温度保持在80摄氏度，可以提供热水及供暖，除去电池片表面空气对流热损耗外，其余能源均可作为利用能源，其中电池片直接光热转换效率达到30％-40％，热能换热利用率达到40％，综合能源利用率达到70％以上，并带有储能效果，实现太阳能的连续利用，同时降低成本。其中定日镜采用自主研发的全自动追踪系统。综合发电成本低于火电，是未来太阳能利用的新方向。

具体实施方式

整体结构布局：系统采用中央聚光集热塔方式，在中央建立塔式钢结构支撑，顶部放置集热器，集热器外表面采用薄膜发电组件，与内部换热系统相连。塔周围地面放置定日追踪系统，将太阳光反射到集热器，并实时对准，集热器内部高温水通过循环系统进入保温水箱。

1.定日镜部分

定日镜采用全自主研发系统，可在辐照达到阈值时自动启动系统，并将太阳光精确反射到集热发电器上。定日镜机械部分采用双轴系统，控制部分采用自主研发的孔式传感器控制，自动矫正，所有执行动作均根据天气及阳光情况自动调整。

2.光伏电池组件

光伏组件采用薄膜发电电池组件，组件通过高导热性硅胶，固定在集热器外表面，集热器放置于塔顶，通过地面多面定日镜汇聚的反射光束，达到200倍以上的聚光效果，把光电转化效率提升到35％。

3.集热换热器

集热器放置于塔顶内部采用管式结构，通过水循环进行换热，冷水通过管道进入集热器中，把光伏电池板的热量进行换热系统换热到水中，同时排除集热器，循环水量采用流量阀控制，通过温度检测，保持电池板组件的温度控制在80摄氏度以下。

4.供暖系统

采用不锈钢保温材料保温水箱，在塔顶通过换热的高温水通过管道进入保温水箱，提供热水及供暖使用。

附图说明

图1是光伏光热互补图。