[发明专利]一种反射式聚热光热光伏发电组合能源利用系统及方法

说明书

本发明公开一种反射式聚热光热光伏发电组合能源利用系统和方法，包括反射聚光薄膜太阳电池组件、聚热装置、蒸汽发生器、汽轮机和DC/AC转换单元。反射聚光薄膜太阳电池组件按能够将太阳光反射汇聚到聚热装置设置。聚热装置、蒸汽发生器、汽轮机依次相连，汽轮机和发电机相连，通过发电机做功发电。反射聚光薄膜太阳电池组件还与DC/AC转换单元相连。反射聚光薄膜太阳电池组件包括红外反射层、薄膜太阳电池和托架，按照从迎光面到背光面依次设置。反射聚光薄膜太阳电池组件既反射和汇聚太阳光，又能透射太阳光，同时起到光热发电和光伏发电的作用。本发明具有能量利用效率高的优点。

技术领域

本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种利用太阳能同时进行光热利用、光热发电和光伏发电的系统及方法，可实现不同频段太阳能的梯级利用，生产热能和电能。

背景技术

能源是人类发展生存的根本保证，随着经济的发展、人口增长，能源的消耗量与日剧增，化石能源面临枯竭。做一个简单的猜测：地球直径12000km，表面积为4.52×10¹⁴m²，假设地球表面都都覆盖着8m厚的厚煤层，则地球的煤炭储量约为4.34×10¹⁵t。目前，每年全球约消耗200亿吨煤炭，则基于此假设情景的煤炭尚可供人类消耗21万年。如果不是8m厚煤层，只是1m厚的薄煤层，则减少为2.7万年；如果再假设海洋内的煤层无法开采，则进一步减少为7800年；再考虑其他折减因素，就可能减少到1000年以内！从以上的估算可以看出，化石能源的大量开发和利用，不可逆转地使之终将枯竭。

要解决未来人类的能源利用问题就要大力发展新能源、清洁能源，用新能源替代旧能源是必然趋势。太阳能以其独特的储量“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性，在未来的能源结构中占有重要之地。我国陆地每年接收的太阳辐射总量相当于2.4×10⁴亿吨标准煤，约相当于为我国年均能源消耗的600倍，即只要有1/600的太阳能被利用起来，就可以解决我国的能源供给问题。开发太阳能是“百年大计、千年大计”。太阳能光热发电、光伏发电等都是利用太阳能的可选途径。

光热发电是通过槽式、碟式、塔式等反射聚光聚热装置将太阳能的热量汇聚起来加热空气、导热油、熔盐等工作介质，然后通过朗肯循环或者斯特林循环原动机输出动力，驱动发电机发电，但在光热发电中有一部分可见光和紫外频段的能量被转化成了热量，而这部分能量是可以直接通过光伏发电的方式转换成电能的，可见光通过光伏发电直接转化为电能的效率约50％，远高于光热发电的25％。

光伏发电主要是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。太阳能电池按照材料来说，大致可以分为以下几类：

(1)第一代硅基太阳能电池，主要是指以单晶硅、多晶硅及其与非晶硅复合为基础的太阳能电池，目前实验室效率可以达到25％以上，根据肖特基极限预测，理想最高效率约32％。

(2)第二代多元化合物薄膜太阳能电池，主要包括砷化镓GaAs、磷化铟InP、铜铟镓硒CIGS、碲化镉CdTe太阳能电池等，这类电池的光电转换效率较高，器件性能稳定，电池的吸光层厚度较薄，可以大幅减少原材料消耗，是目前业界看好的薄膜型太阳能电池。