[发明专利]一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统

说明书

本发明涉及一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，该系统包括：太阳能光电光热分频利用装置：接收太阳能并将太阳能分频利用，产生电能和中低温热能；有机朗肯循环发电装置：用以接收太阳能光电光热分频利用装置产生的中低温热能并将其转换为电能；蒸发器：用以将太阳能光电光热分频利用装置产生的中低温热能与有机朗肯循环发电装置进行换热；控制装置：用以控制有机朗肯循环发电装置中ORC工质的流量以及太阳能光电光热分频利用装置中纳米流体的流量。与现有技术相比，本发明具有转换效率高、输出光热负荷的可调控性强、季节和地区适应性强、提供个性化的能量类型、结构紧凑、易安装等优点。

技术领域

本发明涉及热电联产技术领域，尤其是涉及一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统。

背景技术

能源紧缺及环境污染已成为制约世界经济发展的重大问题，而提高能源利用效率和开发新能源成为解决此问题的重要措施。太阳能作为一种清洁可再生能源，而备受关注。然而，目前太阳能光电转换效率偏低，一般仅为5％～20％。主要原因是仅有一部分特定频率内的光能被光伏电池吸收并转化为电能，其余大部分光能被电池吸收后转化为热。这就造成：一方面导致电池板温度升高，降低光伏电池的光电转换效率；另一方面这部分太阳能热不能够有效利用造成能源浪费和热污染。

太阳能分频利用技术作为一种太阳能利用新技术，其实现光电光热的分频利用。该技术先利用纳米流体等介质选择性地将热效应明显的频率区段的光过滤吸收，然后未被吸收的太阳光再利用光伏电池产生电能。这样就利用光热单元和光电单位实现了太阳能的分频利用，提高了光电单元的光电转换效率，同时又产生不低于60℃的中低温热能，ORC作为中低温热能品位提升的有效方式，其工作过程为：液态有机工质经工质泵加压后，先被膨胀机出口的乏气预热后，进入蒸发器中被加热变为高温高压的蒸气，再进入膨胀机膨胀做功，做功后的乏气被工质泵加压后的液态有机工质预冷后，再进入冷凝器冷凝，转变为液态有机工质，完成一个循环，但是通常光热单元产生的中低温热能由于温度不高，很难高效利用，易造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种转换效率高、输出光热负荷的可调控性强、季节和地区适应性强、提供个性化的能量类型、结构紧凑、易安装的基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于光热光电分频利用的有机朗肯循环发电系统，该系统包括：

太阳能光电光热分频利用装置：接收太阳能并将太阳能分频利用，产生电能和中低温热能；

有机朗肯循环发电装置：用以接收太阳能光电光热分频利用装置产生的中低温热能并将其转换为电能；

蒸发器：作为连接太阳能光电光热分频利用装置和有机朗肯循环发电装置的热交换器，用以将太阳能光电光热分频利用装置产生的中低温热能与有机朗肯循环发电装置进行换热；

控制装置：分别与有机朗肯循环发电装置和太阳能光电光热分频利用装置连接，用以控制有机朗肯循环发电装置中ORC工质的流量以及太阳能光电光热分频利用装置中纳米流体的流量。

所述的太阳能光电光热分频利用装置包括聚光单元、光热单元、光电单元、第一储液罐、循环泵和流量调节阀，所述的光热单元、光电单元、蒸发器、第一储液罐和循环泵依次连接形成介质循环回路，所述的介质循环回路内设有纳米流体介质，所述的聚光单元与光热单元正对设置，所述的流量调节阀设置在循环泵入口处。

所述的有机朗肯循环发电装置包括第二储液罐、ORC工质泵、回热器、膨胀机、发电机、冷凝器和冷却组件，所述的第二储液罐、ORC工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器通过不锈钢管道依次连接形成工质循环回路，所述的工质循环回路内设有ORC工质，所述的发电机与膨胀机连接，所述的冷却组件与冷凝器连接。

所述的控制装置分别与循环泵、冷却组件和ORC工质泵连接。