[实用新型]高倍聚光太阳能光热综合发电系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，具体讲是一种用高倍聚光镜与光电、光热组件结合进行综合发电的技术。 

背景技术

太阳能是地球上最直接，最普遍，最清洁的巨量可再生能源。太阳的辐射功率达3.8X10²³kw，其中约1.08X10¹⁴kw辐射到地球表面，即使光电转换效率仅为万分之一，也能达到全世界总发电容量的近4.6倍。我国是太阳能资源相当丰富的国家，国土面积2/3地区日照射数大于2300h，单位面积太阳能年辐射总量高于5016MJ/m²，利用取之不尽用之不竭的绿色能源太能发电对我国乃至全人类持续发展意义重大。 

随着世界能源危机加剧和环境污染压力增加，目前，各国政府相继出台辅助方案，以及协议碳权或开征碳税，希望能协助太阳能发电产业快速发展，使其技术有机会追上火力发电的低成本以缔造干净的新能源环境。 

在太阳能诸多发电产品中，聚光型太阳能发电(HCPV)是未来光伏发展的方向：因硅晶相关太阳能是一个高耗能、高污染、高毒害、低效率产业，已被国内制造商进行托拉斯式的低价垄断，相继造成国内众多企业严重亏损及许多国际贸易纠纷；薄膜式太阳能目前效率偏低，且投产设备金额过巨；聚光型(CPV)的技术为最新技术，它的极端 效率高达42％，生态环境保护最好，生产与回收污染最少，大量使用时，每瓦综合价格可比目前火力和水利发电的成本要低。它耐热、耐温，衰减少是唯一目前可使用在太空的太阳能。但因聚光型(CPV)的多结砷化镓GaAs太阳能电池组件与高倍聚光镜的结合后，由于聚光太阳能发电系统使用1200高倍聚光镜，将太阳光集中在面积很小的聚光太阳能砷化镓电池芯片上，砷化镓电池芯片上接受阳光后温度很高(可达500℃以上)，即是使用散热片后90％以上的太阳辐射能仍以热的形式散失掉了。若配合高效超导散热器利用温差发电模块将以热的形式浪费掉的这部分太阳能加以利用，再将散热器150℃左右余热用ORC低温发电技术再加以利用，可以使整个系统的发电效率得以提高。从而使整个系统的发电效率达到50％左右。 

发明内容

高倍聚光太阳能光热综合发电系统是通过高倍聚光镜以聚光的方式把一定面积上的太阳光会聚成一个狭小的焦斑，将焦斑面积大小的多结砷化镓GaAs太阳能电池放置在太阳光会聚的焦斑上，利用温差发电模块将砷化镓GaAs太阳能电池工作时产生的热量加载在温差发电模块的受热面，温差发电模块的冷面与高效超导散热器连接，在温差发电模块的冷热面间形成温度梯度从而产生电势。温差发电模块的冷端的高效超导散热器散发的热量用来将ORC低温发电系统的TR工质加热气化成高压蒸汽，推动ORC低温发电系统透平机转动带动发电机再发电。具体方案如下： 

一种高倍聚光太阳能光热综合发电系统，由高倍聚光太阳能发电系统和ORC低温发电系统两部分组成，其特征是高倍聚光太阳能发电系统由高倍聚光镜、二次聚光棱镜、装在高倍聚光镜会聚焦斑上的多结砷化镓电池、紧贴在多结砷化镓电池下面的超导散热板、紧贴在超导散热板下面的温差发电模块、紧贴在温差发电模块冷面的通道散热器组成，通道散热器的两端设置有TR工质入口和TR工质出口：通道散热器的TR工质出口通过管道与ORC低温发电系统透平机连通，透平机与发电机连轴，发电机与蓄电器连接，发出的电可以存储在蓄电器中。透平机通过管道与回热器的过气热交换器连通，过气热交换器与冷凝器的过气热交换器连通，冷凝器的过气热交换器与TR工质储液罐连通，TR工质储液罐与液体泵连通，液体泵与回热器的过液热交换器连通，回热器的过液热交换器与通道散热器的TR工质入口连通，以上构件按序构成TR工质循环回路。TR工质不工作时装在TR工质储液罐中。冷凝器的冷却源是冷却塔，冷却塔的水泵与冷凝器的过水热交换器连通，用水为冷凝器提供冷源。 

为了能使太阳光经高倍聚光镜聚焦照在多结砷化镓电池上，高倍聚光太阳能发电系统一般与太阳跟踪器配合使用。 

所述的高倍聚光镜是聚光倍数为300～1200倍的平面化菲涅尔聚光镜或者短焦距聚光镜，菲涅尔透镜为矩阵型排列，每个镜的聚光比大于150，透光率大于85％，以满足太阳能聚光聚热系统中高能量要求。 

所述的多结砷化镓电池是具有大光谱吸收、高转换效率的多结III-V族化合物电池。 

所述的超导散热板为超导体主动式散热系统，能迅速有效的将高热瞬间传导出去，可达无风平衡温度《75度的高导热散热系统。 

所述的通道散热器为翅片散热器，以增大散热器与TR工质的换热面积。