[发明专利]一种光伏集热冷却复合装置

说明书

本发明涉及一种光伏集热冷却复合装置，用于利用太阳能实现光电转换、集热和辐射冷却，复合装置包括具有高透射率的真空管和底部基座以及封装在真空管中的光伏集热组件、辐射冷却组件和组件支架，光伏集热组件和辐射冷却组件采用屋脊式对称布置在真空管内，光伏集热组件和辐射冷却组件与组件支架固定连接；所述的真空管固定在底部基座上。与现有技术相比，本发明具有能源利用效率高、安全性可靠等优点。

技术领域

本发明涉及太阳能综合利用技术领域，尤其是涉及一种利用太阳能实现光电转换、集热和辐射冷却三种功能的光伏集热冷却复合装置。

背景技术

太阳能是驱动并实现全球气候保护和低碳排放中和的三种主要的可再生能源载体之一，实现太阳能量的利用主要途径为光伏、光热发电和太阳能集热三种技术。国际能源署能源展望报告指出，截止2019年底，全球光伏的总装机规模为672GWel，提供能量751TWh；光热发电总装机规模6GWel，提供能量16TWh；太阳能集热装机规模479GWth，提供能量389TWh。全球范围内2020年度可再生能源的净增装机容量为200GWel，其中光伏装机占比54％。而在中国市场光伏净增装机容量达到了38GWel，占比超过了全球净增容量的三分之一。光伏发电、太阳能集热已经成为全球能源供应结构中不可逆转的增长引擎。

随着光伏组件效率的不断提升，光伏组件的生产成本已经不再是限制光伏发电发展和增长的主要因素，主要的限制还是在光伏间歇性、分散性的供给与需求之间的平衡；太阳能集热相比光伏发电有着其无法企及的利用效率，但是受能量传输和利用价值上的局限，相应的装机规模远远低于光伏，但是在热能储存的成本和技术成熟程度上，相比电能的储存更高效、成本更低。

电、热和冷三种能量是现代工业社会中不可或缺的能源需求，无论是在城市、偏远的乡村都需要这三种能量来满足工作、生活、生产场所或区域的能量需求。目前，电能是利用最广泛的二次能量，冷和热都能通过电能进行转换实现，但都需要通过一次能源进行二次或三次以上的转换，每次转换过程中均有相应的损失，每次转换的过程必然伴随着利用效率的降低、系统的熵增和投资成本的升高。寻求通过一次能源转换实现这三种能量的需求是未来人类社会必然的追求和迫切的需要。

整合光伏和集热两种太阳能利用于一体的技术在过去的十年经历了快速的迭代发展，涌现了大量基于光伏和集热的技术发明，根据对过往发明专利的检索发现，针对光伏和集热的技术发明主要集中于优化冷却介质和冷却结构布置、优化对太阳入射角度的跟踪、优化对太阳光谱的全范围吸收等方面，如中国专利CN110108044B、CN110224672B、CN110068160B、CN108895683B、CN107388602B、CN106533340B、CN106849865B、CN104901625B和CN106160630B，通过对上述技术发明专利的内容检索和分析发现，对于光热能量利用上大部分的技术发明专利忽视了集热单元对外部的能量散热损失，或着部分发明考虑了对集热组件部分进行隔热保温，但却对上部的光伏组件部分设计中未考虑能量的辐射散热损失。很多技术发明设计了太阳光入射跟踪调节系统，来被动跟踪太阳，但大量独立的太阳跟踪系统大大提高了系统的造价和投资成本，限制了技术的大范围推广和实际部署应用的可行性。