[发明专利]一种全季节复合型光伏光热一体化系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能应用领域，特别是一种全季节复合型光伏光热一体化系统，可同时实现太阳能光电利用和光热利用，提高太阳能利用率。

背景技术

太阳能以其储量丰富且安全环保，成为新能源和可再生能源中的重要组成部分。我国陆地太阳能储量十分丰富，年太阳辐射能高达约1.8万亿千瓦，相当于约4.9万亿吨标准煤。此外，据国家能源局资料显示，截至2016年底，中国太阳能发电累计装机容量7742万千瓦，年发电量约662亿千瓦时，约占全球光伏装机容量的20％。这足以证明太阳能发电作为一种新的发电方式正在被逐渐推广中。

然而，太阳能电池对太阳能的利用率最高约达25％，还有75％的太阳能以热能方式损失，并且太阳能电池在发电的同时本身也会产生热能，导致其发电效率下降。因此，太阳能电池需要作高效散热处理。而在现有的太阳能工程应用中的太阳能电池板大多采用自然散热，其造成的不良后果是，在炎热季节，太阳能电池板的散热不及时，实际工作温度高达60℃-75℃，甚至更高。在这种工作环境下，太阳能电池板的转换效率显著降低，寿命也会明显缩短。

本发明设计的全季节复合型光伏光热一体化系统，通过流体介质的强制循环，不但可以抑制单位时间内系统光电效率的下降率(与单独的光伏发电相比)，还可以将太阳能电池板产生的热能存储在流体内，收集部分热能至蓄热装置中。

发明内容

针对现有技术存在的太阳能电池板的转换效率会随着自身工作温度的升高而减少，且现有空气型集热器在-10℃工况下易结霜，真空管式集热器易过热炸管等问题，提供一种既能够有效降低太阳能板工作温度增加电能输出，又能收集部分热能，并且无季节条件使用限制的复合型光伏光热一体化系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全季节复合型光伏光热一体化系统，包括全季节复合型光伏光热一体化构件、控制单元、逆变单元和蓄热单元，所述全季节复合型光伏光热一体化构件包括用于发电的光电转换部件和金属基板，光电转换部件用粘合剂包封在金属基板上，金属基板设有用于散热的空腔，空腔内部区域作为流体介质流动的流道结构；所述全季节复合型光伏光热一体化构件连接有控制单元和蓄热单元，其中控制单元用于电能的管理和分配，蓄热单元连接散热空腔，并通过泵驱动流体在散热空腔的流道结构内循环流动，将太阳能转换成电能时产生的热能传导存储在流体介质内，既可以有效冷却复合型光伏光热一体化构件，增加电能输出，又可以储存部分热能，实现热电联产；所述控制单元分别与逆变单元和储能单元相连接，全季节复合型光伏光热一体化构件产生的电能通过控制单元，储存在储能单元中，或/和通过逆变单元逆变为交流电，满足用户的交流用电需求，或/和将多余部分通过逆变单元逆变为交流电，实现并网售电。所述复合型光伏光热一体化系统不但能够集成太阳能的光电和光热两种利用方式，还能提高太阳能的利用效率，且系统结构简单，安装使用方便。

优选地，所述流体为气态或者液态或者气液混合态。如环境温度高的季节流体为液体或气液混合态；环境温度低的季节流体为气体。

优选地，所述控制单元与复合型光伏光热一体化构件、储能单元和逆变单元相连接；所述储能单元连接直流用电电路；所述逆变单元连接交流用电电路。

优选地，所述蓄热单元包括管道附件、泵和储热箱体。

优选地，所述泵为直流泵时，由所述储能单元供电，所述泵为交流泵时，所述泵与所述逆变单元相连接。

优选地，所述储能单元可以为铅酸蓄电池或者锂离子电池或者超级电容电池或者镍铬电池等。

采用这种系统结构，所述泵的工作所需用电直接由所述复合型光伏光热一体化构件通过光电转换提供，不需要额外市电供给，能够简化所述复合型光伏光热一体化系统安装和连接结构和节约成本。

优选地，所述全季节复合型光伏光热一体化构件包括透明覆盖层、光电转换部件、粘合剂、金属基板层、保温层和金属边框；所述透明覆盖层包括两层且中间有间隙；所述金属基板层内设有散热空腔；两层透明覆盖层在最上面，透明覆盖层的下面依次为粘合剂包覆的光电转换部件、金属基板层、保温层，透明覆盖层、粘合剂、金属基板层、保温层上述叠层的外部边框采用金属边框封装；即所述复合型光伏光热一体化构件按照图2所示顺序绝缘封装。

优选地，所述金属基板层表面作绝缘吸热涂层处理，如三氧化二铝涂层等。

优选地，所述金属基板内设空腔为纵横贯通排列的流道，且金属基板对角线两侧设有进出水口，用于流体管道连接。

优选地，所述金属基板材质可为铸铝或者铜或者不锈钢或者铝合金或者铸铁或者钢等。