[发明专利]一种聚光光伏光热太阳能综合利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏太阳能综合利用，尤其是一种聚光光伏光热太阳能综合利用系统。

背景技术

目前，聚光系组件主要与太阳能电池结合用于发电，或者与工作介质（液体或气体，简称工质）结合实现热能收集。在以上的两种方式中，相当一部分可利用的太阳能资源被浪费。例如，在聚光太阳能电池发电系统中，一部分太阳能以热能的形式散失到周围的环境中。通过收集利用这部分热能，可以提高系统的整体效率，提升单位面积能量产率。

已有人提出一些光伏光热综合系统，这些系统多采用槽式反射设计，光线被抛物线形反射槽反射聚焦在焦线上。然而，槽式聚光设计只能获得相对较低的聚光倍数（一般低于100倍，典型值为10到40倍）。另外，槽式聚光单元难以精确跟踪光源，这会对降低系统效率。这些系统一般采用效率较低的硅太阳能电池，其能量转换效率较低。因此，传统系统仍有很大的改进空间。

也有人提出采用点聚焦的光伏光热利用系统，但这些系统一般光线收集效率较低。因为它们的接收单元在一级聚光单元表面产生较大阴影，使其反射的光线数量减少，最终使得系统的效率不高。另外，为了产生足够的电能，点聚焦系统一般会被组装成阵列，配以精确的跟踪系统工作。这就增加了系统组建的复杂度，并使得整个系统的成本偏高。其次，一般这种阵列组件间隙较大，使单位面积的能量产率下降。

当前聚光系统另外的一个问题是组件的维护，升级问题。许多系统并没有经过严格的可靠性测试，不能保证在实际情况中长期高效的运行。此外，尽管某些系统已具有较高可靠性，但其并非为大批量生产设计，这些系统的生产，安装和维护成本几倍高于传统能源系统，不具有实际可行性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚光光伏光热太阳能综合利用系统，该系统工质循环通道通过对工质的传输，吸收利用热能。

本发明的技术方案为：一种聚光光伏光热太阳能综合利用系统，该系统包括聚光模组、跟踪支架、换热器单元、跟踪控制部分；聚光模组安装于跟踪支架上，跟踪支架接受跟踪控制系统的控制实现跟踪太阳，换热器单元通过循环管道与聚光模组的中央汇聚管道相连，可独立安装于跟踪支架附近；聚光模组包括一次聚光系统、接收系统，一次聚光系统由多个旋转抛物面反射区构成，反射表面能将入射光线反射至相应的焦区；接收系统由二次光学单元，多结太阳能电池，热交换室及进出热交换室的管道构成；接收系统接收来自一次聚光系统的光线，由二次光学单元引导光线至太阳能电池表面，光能被转化为电能和热能；当工质在热交换室中时，流经散热片充分吸收光线汇聚发电后剩余热能，然后通过输出管道输送至换热器单元；作为接收系统的一部分，二次光学单元与太阳能电池都安装在中心支撑柱上，热交换室位于支柱顶部。所述的一次聚光系统由一系列旋转抛物面反射区构成，每一个区域能将入射的光线反射汇聚至相应的焦区。所述的中心支撑柱端固定在一次聚光单元的中心处，沿中心轴线一直延伸至一次聚光单元的焦区集中位置附近，以便安装接收单元。所述的二次光学单元由三层漏斗状反射区构成，集中安装在中心支撑柱上，其内表面能对光线进行有效反射，与其对应的一次聚光单元方向保持一致，能有效的将光线导引至太阳能电池表面。所述的太阳能电池选用高效率的多结太阳能电池，能将光能充分转化为电能。太阳能电池通过导热粘合剂固定在二次光学单元底部的安装槽中。所述的工质热交换室盖子与中心支撑柱上部边缘通过螺钉连接构成密闭腔室，在太阳能电池背部对应位置均有一套散热片，在工质入口与出口间有一段隔离壁，以促进工质在室内的充分流动，增强工质与散热片间接触，以便充分吸收剩余热能。 

本发明的优点在于：具有较高的整体效率，实现单位面积能量产率最大化，同时应具有较低的生产，安装，维护成本，在系统寿命期内具有易升级的特点。 

附图说明

图1是本发明的系统所采用聚光模组的侧视图；

图2是图1模组的截面图；

图3是图1中反射聚光单元工作示意图；

图4和图5是二次光学单元的工作示意图；

图6是二次光学单元的截面图；

图7是图1聚光组件中接收系统截面图；

图8是图7中顶部工质热交换室的侧视图；

图9是由聚光模组阵列构成的聚光系统图；

图10是能量转换系统示意图。