[发明专利]光伏热混合系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一般地涉及光伏热混合太阳能系统及其操作方法。

背景技术

需要一些定义：

-光伏(PV)通过呈现光伏效应的半导体将太阳辐射转换成直流电力来产生电力；

-光伏电池(或PV电池，还称为“太阳能电池”或“光电电池”)是借助于光伏效应将光的能量直接转换成电力的固态器件；

-光伏模块(也称为“太阳能模块”、“太阳能板”或“光伏板”)是连接的光伏电池的配件；

-光伏系统通常包括光伏模块、逆变器和互连线的阵列；

-热收集器(也称为“太阳能热收集器”)通过吸收通常阳光的辐射来收集热量；

-热交换器是用于将热量从一个介质有效地传输到另一介质的设备的器件/工件；

-在电子系统中，散热器用于通过使热消散到周围介质来对设备进行冷却的组件；

-太阳能热能(STE)涉及使太阳能产生热能(热)的技术。STE与将太阳能直接转换成电力的光伏不同，并且被认为比光伏更高效；

-集中式太阳能功率(也称为“汇聚太阳能功率”或CSP)系统使用镜子或透镜，其将大面积的太阳能热能集中在小面积上，使得电功率(也是“功率”)可以在集中的光被转换成热时产生，其驱动连接到发电机的热引擎(例如，蒸汽涡轮机)。集中的常见形式是：抛物线型槽、碟式斯特林、集中线性菲涅尔反射器和太阳能发电塔。

-聚光光伏(CPV)系统使用光学器件(例如，透镜)以将大量太阳光集中到太阳能光伏材料的小面积上以产生电力。集中允许较小面积的太阳能电池的产生。

оCPV不应与CSP混淆：在CSP中，汇聚的光线被转换成热量，并且然后，热量被转换成电力，而在CPV中，使用光伏效应将汇聚光线直接转换成电力；

-光伏热混合太阳能热收集器(也称为“混合PV/T系统”或PVT)是将太阳辐射转换成热能和电能的系统。这样的系统与将光子转换成电力的光伏电池与太阳能热收集器组合，太阳能热收集器捕获剩余能量并且从PV模块去除浪费的热。两种类型的PVT热收集器通常被称为：

оPV/T流体收集器(空气或液体)。在液体收集器中，典型的水冷却设计使用附连到PV模块的背面的导电金属管或板。工作流体通常是水或乙二醇。来自PV电池的热量通过金属传导，并且由工作流体吸收，这假定工作流体是比电池的操作温度低。在闭环系统中，该热量在其流动到其应用的热交换器处被耗尽(用以冷却)或转移。在开环系统中，该热量在流体返回到PV电池之前被使用或耗尽；

оPV/T集中器(CPVT)，其中，集中系统被提供为减少所需要的太阳能电池的量。与平面PV/T收集器相比，CPVT能够实现很好的太阳能热性能。然而，CPVT的主要障碍是提供太阳能电池的良好冷却和耐用跟踪系统。

与其它能源相比，PV系统的缺点是直接太阳能辐射的不可预知性质。这导致了间歇性功率输送，这具有比需求功率少得多的值并且导致电网的不稳定性。在例如电池组中存储电能过于昂贵，使得用于全天生产的存储单元的成本比太阳能发电站的成本高得多。可以存储收集的热的聚光太阳能发电系统(CSP)可以按需要产生电力，直到所存储的热量被消散。聚光光伏(CPV)发电厂具有比PV和CSP更高转换效率，但是仍然受到间歇电力产生的影响。聚光光伏热(CPVT)系统由于改善的冷却而具有较高的系统效率，但是排斥对环境的热量或以有限的利用率而产生低级热量。

发明内容

根据第一方面，本发明被实现为一种操作光伏热混合系统的方法，光伏热混合系统包括：

混合太阳能接收器，具有

光伏模块，该光伏模块可操作地耦合到系统以向功率用户输送电输出功率；以及

与光伏模块不同的热收集器，

其中，光伏模块和/或热收集器被可移动地安装在系统中；以及

收集器热存储装置，热连接到热收集器以存储在热收集器处收集的热量；以及

定位装置，被适配为移动光伏模块和/或热收集器；并且

该方法包括：指示定位装置移动光伏模块和/或热收集器，以改变在光伏模块处接收到的辐射的强度与在热收集器处接收到的辐射的强度的比率。

本发明的实施例可以包括下述特征中的一个或多个：

-该方法进一步包括接收表示电功率需求的数据；以及基于输出功率与功率需求的比较执行指示定位装置；

-指示定位装置包括，如果所述比较表示输出功率大于功率需求，则指示定位装置移动光伏模块和/或热收集器以减小所述比率；