[发明专利]一种结合菲涅尔聚光光伏和温差发电片的直膨式热泵系统

说明书

本发明涉及一种结合菲涅尔聚光光伏和温差发电片的直膨式热泵系统，属于能源利用技术领域。包括冷凝水箱、毛细管、菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构、储液罐、压缩机、逆变器和蓄电池；所述毛细管、菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构中的蒸发管道、储液罐、压缩机和冷凝水箱依次连接构成闭合回路，闭合回路中设有制冷工质；菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构中的温差发电片和逆变器、蓄电池电连接。本发明不仅通过FPV实现了太阳能到电能的高效转化，还将TEG插入到高温FPV和低温蒸发器之间，温差发电片能够将聚光光伏上的太阳热直接转化为电能，利用大温差将FPV上的热量二次转化成电能，将太阳能的光电转化效率提高至30%，提高了整个直膨式热泵系统的性能。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，具体涉及太阳能发电、热电材料、太阳能集热和直膨式热泵系统。

背景技术

光伏直膨式热泵系统，将PV电池和直膨式热泵相结合，具有较好的光电效率和综合性能。PV电池吸收太阳能，只有小部分转化为了电能，绝大多数转化成了热能，热能的积累会使PV电池温度升高，降低PV电池的转化效率，而直膨式热泵系统中的蒸发器吸收大量热量，能够提供较低的温度，将PV电池和蒸发器结合在一起，蒸发器可以吸收PV电池上的废热，降低PV电池的温度，有效提高PV的转化效率。但是现有的研究集中在非聚光光伏热泵系统，系统中的光电效率并不高，且少有人将温差发电片应用到热泵系统中。

聚光光伏一般具有光电转化效率高、温度影响系数小和耐高温等优点，其中砷化镓电池是目前商业化较好的一种聚光光伏，市场上的砷化镓电池发电效率远远高于传统的硅电池。

发明内容

为了提高直膨式热泵系统的光电效率和综合性能，本发明提供一种结合菲涅尔聚光光伏和温差发电片的直膨式热泵系统。

一种结合菲涅尔聚光光伏和温差发电片的直膨式热泵系统包括冷凝水箱8、毛细管1、菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构5、储液罐4、压缩机3、逆变器6和蓄电池7；

所述菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构5包括两个以上的单元和蒸发管道53，每个单元包括六个以上的菲涅尔式聚光光伏模块52、温差发电片54和吸热板51；两个以上的单元固定设于蒸发管道53上；

所述毛细管1、菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构5中的蒸发管道53、储液罐4、压缩机3和冷凝水箱8中的冷凝管道2依次连接构成闭合回路，闭合回路中设有制冷工质；

菲涅尔式聚光光伏模块52中的光伏电池521与温差发电片54和逆变器6、蓄电池7电连接；

菲涅尔式聚光光伏模块52中的光伏电池521吸收太阳能，一部分转化成电能，另一部分转化成热能，所述热能一部分通过温差发电片54被转化成电能，另一部分热能被蒸发管道53中制冷工质吸收；制冷工质进入储液罐4，储液罐4排出气相制冷工质进入压缩机3，压缩机3将低温低压气相制冷工质压缩成高温高压过热制冷工质，经过压缩的制冷工质在冷凝水箱8中流经冷凝管道2时释放热量，加热冷凝水箱8的水，最后经过冷凝的制冷工质进入毛细管1进行节流，再回到蒸发管道53，完成热泵循环；菲涅尔式聚光光伏模块52中的光伏电池521和温差发电片54产生的电能通过逆变器6存储到蓄电池7中。

进一步地：

六个以上的菲涅尔式聚光光伏模块52水平均布设于温差发电片54上，温差发电片54固定设于吸热板51上构成单元，两个以上的单元的吸热板51的底部焊接在蒸发管道53上，构成菲涅尔聚光光伏温差发电蒸发机构5。

所述菲涅尔式聚光光伏模块52中的光伏电池521为GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池。

所述吸热板51为铜板、铝板或不锈钢板。

所述冷凝水箱8内设有冷凝管道2，冷凝管道2串联在压缩机3的出口和毛细管1的入口之间。

所述储液罐4内充有制冷工质，用于调节热泵循环中的工质流量。