[发明专利]太阳能热电联用组件

说明书

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，特别涉及一种利用聚焦太阳光发电、集热的与建筑相关的一种一体化的太阳能热电联用组件。

背景技术

当今世界能源日渐枯竭，能源危机将严重地影响人类社会的进步和发展。为此全世界都在为开发新能源已维持地球的可持续发展做着不懈的努力。太阳能是一种人类取之不尽的绿色能源，如何有效地利用和开发太阳能资源一直是科学界不断努力的方向。早期的硅光电池和薄膜电池，由于转换效率低而导致的发电成本居高不下；严重地制约着太阳能发电技术的普及、推广和市场化进程。近年来经过科学家的不断努力，光电池技术已经有了很大的提高。目前的聚光太阳能电池可以吸收相当于电池受光面积500-1000倍的光照面积的阳光，这样就大大降低了电池的成本，并且转换效率也有了极大的提高。为太阳能发电的市场化进程铺平了道路。

    然而，使用这种新型聚光电池首先需要通过聚光系统将阳光聚焦在光电池芯片上。由于太阳相对地球位置始终是在变化的，这就要求聚光发电系统不能是固定的，它要实时变换角度使聚光系统的焦点始终落在光电池芯片上。这样的系统被称之为逐日系统（或被称为追日或向日系统）。目前现有的太阳能聚光发电逐日系统都是把光电池和光学系统固定好后以阵列方式安装在一个大的基板上，再将基板安装在一个可控的活动支架上来实现系统的逐日功能。这种方式就产生了一个风帆效应。这样的系统存在以下缺陷；

1、活动支架结构和基础强度要求过高；聚光太阳能发电组件光学系统的重量并不是很大，但是将发电组件大面积组合在一块基板上并暴露在大气中却需要承受很大的风荷载，为了保证承载发电组件的大面积基板能够承受风荷载并始终追逐太阳运动，基板支架结构中大量地采用珩架和悬臂梁结构。由于基板面积很大，因此珩架和悬臂梁结构所采用的钢材和基础都必须有相当高的结构刚度和体积重量。

   2、驱动系统能耗浪费：聚光太阳能发电系统的逐日转动速度极低，不需要安装大型驱动系统，但是为了抗击巨大的风荷载就必须配备大功率的驱动电机和大功率的减速器，以保证驱动系统的结构刚度。

3、散热效果差太阳能量利用效率低：由于光电池不能将太阳光的能量100%转换为电能，聚焦后的大部分太阳光能会以热能的方式聚集在光电池上，这部分热能如果不能有效地消耗掉，会使光电池的温度不断升高、产生光致衰退现象，至使光电转换效率降低直至烧毁。因此对于太阳能转换过程中无法转换的部分热能必须用主动或被动方式进行散热。现有的聚焦太阳能发电系统都安装在室外，因冬季室外温度较低无法按装水冷系统，因此只能以被动式风冷系统进行散热。不仅散热效果差影响了光电池的转换效率，而且太阳能量中的大部分热能被白白浪费掉而无法实现太阳能转化利用效率的最大化。

    4、系统维护和电力传输成本高：对于安装在远离人居环境的野外高山上的聚焦太阳能发电系统（绝大部分），由于需要架设输电线路将所发电力传输至用电城市，因此不仅传输成本投资较大、输电线路损耗浪费较高，同时也给输电系统的维护带来很高的成本支出。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能热电联用发电组件，将聚光太阳能发电和集热装置有机地结合在一起，组成聚光太阳能发电组件，再将多个发电组件以模块化方式组合成阵列，发电组件内设置有单轴或双轴多头联动的逐日驱动机构。组合成新型的具有太阳能光电、光热转换功能的建筑构件，可随意组合成屋面板、玻璃幕墙、建筑窗体和汽车顶盖、路灯充电板等，为建筑、汽车和路灯等提供廉价且清洁的能源。

本发明是通过以下技术方案来实现的：太阳能热电联用组件，包括透镜、支撑架和太阳能电池模块，其特征在于：透镜固定在支撑架上，太阳能电池模块固定在冷却水套上，冷却水套固定在支撑架，冷却水套上装有进水管和出水管，进水管、散热器和出水管组成冷却水循环系统。多个太阳能热电联用组件连接在一起，安装在建筑物上，可以固定安装，或沿着固定轨道滑动；或绕单一转动轴转动。或绕双转动轴转动。支撑架以等间距阵列方式排列组合在一起。太阳能热电联用组件支撑架在建筑物上的安装方式可以是单体封闭的、也可以是多个排列在一个箱体或容器内统一封闭的。太阳能电池模块通过胶体和冷却水套粘合在一起，或用螺丝连接或焊接在一起。太阳能电池模块上有导线引出。支撑架在建筑物上的安装方式可以多个排列和逐日驱动机构封装在一个箱体中，构成一个相对独立的太阳能采集发电装置。

本发明的结构特点是：