[发明专利]跟踪聚光热电综合利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种跟踪聚光热电综合利用系统，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。以太阳能为主导的可再生能源的开发利用将在二十一世纪成为与生物、信息、材料并驾齐驱的最具发展潜力的领域。开发利用太阳能已成为国际事务的一大主题和世界各国可持续发展的重要战略决策。

在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术可直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、无需增设输变电设备、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。到本世纪中叶，光伏发电将部分取代常规能源，因此光伏发电无论在环境保护方面还是在能源战略方面都具有重大意义。世界光伏组件在过去15年间的平均年增长率超过15％。近几年来，平均年增长率超过30％。预计2020年以前将以20％-30％甚至更高的递增速度发展。虽然光伏发电技术比较成熟，目前已经得到较大规模的利用，但是由于太阳能电池的原材料短缺，系统成本较高，所以极大地限制了太阳能光伏发电的发展。

聚光光伏发电技术是大幅降低中大规模光伏电站成本的有效途径。申请人在此前申请的专利中公开对该技术研究的相关成果：蝶形反射聚光光伏发电系统(申请号为200610038821.x)；多倍聚光光伏发电系统(申请号为200620125056.0)；自动跟踪太阳的光伏发电系统(申请号为02218387.6)，其中详细记载了自动跟踪太阳机构、安装在自动跟踪太阳机构上的光电转换部分等相关技术方案。

但是由于人们采用的聚光光伏发电技术中商业化太阳能电池的光电转化率一般不到20％，剩余80％以上的能量均以热能的形式散失掉了，而产生的热能又使聚光太阳能电池的性能下降，进一步降低了太阳能的利用率，极大的限制了太阳能应用的进一步推广。申请人经过研究发现，如果能实现热电综合利用，则不仅可以将散失掉的热能利用起来，而且可以降低太阳能电池温度，提高太阳能电池的输出功率，提高太阳能的利用效率，必将有力地推进太阳能利用技术的发展。

发明内容

本发明的目的是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以在光电转换基础上进一步将热能收集以便利用的跟踪聚光热电综合利用系统，从而克服现有聚光光伏发电系统中太阳能利用率不到20％的弊端，提高太阳能综合利用效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种跟踪聚光热电综合利用系统，包括自动跟踪太阳机构、安装在自动跟踪太阳机构上的光电转换部分，所述光电转换部分的太阳能电池组件背部装有流体冷却装置，此外，还包括安装在自动跟踪太阳机构上的光热转换部分，所述光热转换部分主要由聚光器、位于聚光器焦线附近的集热器件构成，所述冷却装置的流体出口通过连接管路接集热器件的工作介质进口。

这样，光电转换部分冷却装置在冷却太阳能电池组件的同时，起到了对冷却装置中流体的初步加热作用，从而既保证了太阳能电池组件的正常工作，又提高了集热器件工作介质的初始温度，充分利用了光电转换过程中的热能，一举两得。同时，光电转换部分和光热转换部分可以通过一套自动跟踪太阳机构控制，使得本发明的系统更为经济。

本发明的进一步改进是，安装在太阳能电池组件背部的冷却部件与集热器件采用相同工作介质，其流通截面与集热器件相同。这样，可使两分部之间更为匹配。工作时，通过温度较低的工作介质的冷却，使得数倍聚光条件下的太阳能电池仍可以保持在较低的工作温度下，有效降低了因为温升而造成的太阳能电池输出功率的损失，提高了太阳能电池的使用寿命，同时使光电转换过程原本无用的热量得到了合理利用。

本发明再进一步的改进是，光电转换部分的聚光器采用平面反射镜或圆周半径较大的弧面反射镜，通过合理的结构设计，使得每列反射镜反射的光线都均匀地照射到对应一侧的太阳能电池组件上，照射光线的宽度比该太阳能电池组件的宽度略宽，这样不仅可以实现聚光功能，并且具有制造简单、价格低廉的显著优点。而光热转换部分采用槽型抛物面反射镜，可以使太阳光线高效的汇聚到位于抛物面反射镜焦线附近的集热器件上，使集热器件上的工作介质迅速升温，以达到工作介质下一阶段利用的温度要求。