一種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置及使用方法
【專利說明】一種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于聚光光伏光熱綜合利用研究領(lǐng)域，涉及一種利用復(fù)合拋物面聚光器聚光的聚光熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，具體涉及一種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于光伏光熱綜合利用的聚光器，目前主要采取槽式、碟式、球面聚光以及菲涅爾聚光技術(shù)，這些聚光技術(shù)都不能利用太陽(yáng)散射光；對(duì)于槽式、碟式以及球面聚光器，由于他們的聚焦面在反射鏡面上側(cè)，安裝在焦平面處的光伏電池組件或集熱器將遮擋部分入射太陽(yáng)光，從而減小太陽(yáng)能的利用率，另外，光伏電池組件或集熱器懸空在反射鏡面上側(cè)，冷卻系統(tǒng)安裝不方便，聚光光伏光熱系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的剛性不夠，抗風(fēng)能力差。傳統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器雖然能夠解決上述槽式、蝶式、球面聚光以及菲涅爾聚光等聚光器的相關(guān)問題，但傳統(tǒng)的復(fù)合拋物面聚光器本身也存在一些問題，比如，太陽(yáng)光在傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器反射鏡體上存在多次反射的情況；傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器拋物面反射鏡體用料相對(duì)過多，尤其是隨著幾何聚光比的增加反射鏡體用量急劇增加；將光伏電池組件或集熱器安裝在聚光光斑并不均勻的出光口處導(dǎo)致熱電輸出性能降低等問題；另外，針對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器反射鏡體用料相對(duì)過多的情況，采用了截除傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器1/3?1/2高度的傳統(tǒng)截短法，雖然傳統(tǒng)截短法減少了復(fù)合拋物面聚光器拋物面反射鏡體的用料，但是傳統(tǒng)截短法是在設(shè)計(jì)要求幾何聚光比的傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器的基礎(chǔ)上進(jìn)行截短，這導(dǎo)致了設(shè)計(jì)要求幾何聚光比的減小，因此降低了截短后復(fù)合拋物面聚光器的聚光效率，況且傳統(tǒng)截短法并未消除反射鏡體上的多次反射情況；傳統(tǒng)截短法獲得的復(fù)合拋物面聚光器仍存在將光伏電池組件或集熱器安裝在聚光光斑并不均勻的出光口處進(jìn)而導(dǎo)致熱電輸出性能降低的問題。前述問題嚴(yán)重制約并降低復(fù)合拋物面聚光器及相應(yīng)聚光熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的性價(jià)比，不利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置及使用方法，可廣生尚品位電能的同時(shí)，又能提供熱能，性價(jià)比尚。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，包括聚光光伏光熱單元陣列、跟蹤單元、電回收單元、熱回收單元以及控制與監(jiān)測(cè)單元；
[0006]所述聚光光伏光熱單元陣列包括若干聚光光伏光熱單元，聚光光伏光熱單元包括聚光器，聚光器為單次反射復(fù)合拋物面聚光器，在單次反射復(fù)合拋物面聚光器的下方，從上到下依次設(shè)置反光板、超白玻璃蓋板、上層EVA、晶體硅光伏電池、中層EVA、TPT、下層EVA、散熱方管以及保溫材料；
[0007]所述跟蹤單元包括光學(xué)傳感器、角度儀和太陽(yáng)輻射表；
[0008]所述電回收單元包括光伏逆變器以及與光伏逆變器相連的晶體硅光伏電池；
[0009]所述熱回收單元包括熱流體箱和冷流體箱，冷流體箱經(jīng)變頻栗、冷流體管、散熱方管、熱流體管、流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與熱流體箱相連通；
[0010]所述控制與監(jiān)測(cè)單元包括用于數(shù)據(jù)采集與控制信號(hào)輸出的室外測(cè)控模塊以及用于數(shù)據(jù)顯示、分析與儲(chǔ)存的室內(nèi)監(jiān)控模塊，室外測(cè)控模塊與室內(nèi)監(jiān)控模塊連接，變頻栗、流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、光伏逆變器、光學(xué)傳感器、角度儀、太陽(yáng)輻射表均與室外測(cè)控模塊相連。
[0011]所述跟蹤單元還包括底座，底座上設(shè)置有支架，聚光光伏光熱單元陣列、光學(xué)傳感器、角度儀和太陽(yáng)輻射表均設(shè)置在支架上。
[0012]所述支架為能夠調(diào)節(jié)方向的支架，支架與室外測(cè)控模塊相連。
[0013]所述室外測(cè)控模塊設(shè)置在底座上；晶體硅光伏電池層壓到散熱方管上方；所述光伏逆變器通過電纜并入電網(wǎng)，或通過電纜接入離網(wǎng)系統(tǒng)或進(jìn)行蓄電。
[0014]所述冷流體箱與變頻栗之間設(shè)置有冷流體溫度傳感器，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與熱流體箱之間設(shè)置有熱流體溫度傳感器，冷流體溫度傳感器、熱流體溫度傳感器均與室外測(cè)控模塊相連。
[0015]所述單次反射復(fù)合拋物面聚光器的入光孔寬度與出光孔寬度的比值為幾何聚光比。
[0016]所述單次反射復(fù)合拋物面聚光器的最佳聚光面與出光孔的距離為L(zhǎng)，L為出光孔寬度與單次復(fù)合拋物面聚光器采光半角正切值的乘積；晶體硅光伏電池的受光面安裝在最佳聚光面上。
[0017]所述單次反射復(fù)合拋物面聚光器的出光孔下方安裝有兩個(gè)反光板，反光板的反光鏡面朝向單次反射復(fù)合拋物面聚光器的軸線，兩個(gè)反光板的距離等于出光孔寬度，反光板長(zhǎng)度等于最佳聚光面與出光孔之間的距離L。
[0018]所述晶體硅光伏電池采用單晶硅光伏電池或者多晶硅光伏電池；所述熱回收單元的散熱介質(zhì)為水或者納米流體。
[0019]—種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的使用方法，平行于單次反射復(fù)合拋物面聚光器的軸線的太陽(yáng)直射光通過單次反射復(fù)合拋物面聚光器進(jìn)行單次反射后，自上而下依次經(jīng)過超白玻璃蓋板與上層EVA，匯聚到晶體硅光伏電池，晶體硅光伏電池產(chǎn)生電能和熱能，電能通過電纜并經(jīng)過光伏逆變器調(diào)制后，并入電網(wǎng)或者離網(wǎng)使用或者儲(chǔ)存，熱能被流經(jīng)散熱方管的流體吸收并導(dǎo)出存儲(chǔ)或使用。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0021]1、本發(fā)明采用的單次反射復(fù)合拋物面聚光器由截除導(dǎo)致產(chǎn)生多次反射的拋物反射鏡體形成，太陽(yáng)直射光經(jīng)過單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光，只發(fā)生單次反射，相對(duì)存在多次反射的傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器以及傳統(tǒng)截短復(fù)合拋物面聚光器，本發(fā)明采用的單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光效率更高。
[0022]2、本發(fā)明采用單次復(fù)合拋物面聚光器的幾何聚光比始終滿足設(shè)計(jì)要求的幾何聚光比，解決了傳統(tǒng)截短復(fù)合拋物面聚光器聚光效率降低的問題。因?yàn)閭鹘y(tǒng)截短法通過截除設(shè)計(jì)要求幾何聚光比的傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器1/3?1/2高度獲得，這樣的傳統(tǒng)截短復(fù)合拋物面聚光器的幾何聚光比小于設(shè)計(jì)要求幾何聚光比，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)截短復(fù)合拋物面聚光器的聚光效率降低，隨著設(shè)計(jì)要求幾何聚光比的增加，傳統(tǒng)截短復(fù)合拋物面聚光器的聚光效率降低更大。
[0023]3、本發(fā)明采用單次反射復(fù)合拋物面聚光器比傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器以及傳統(tǒng)截短復(fù)合拋物面聚光器更短，成本更低。比如，在設(shè)計(jì)幾何聚光比為2?10范圍內(nèi)，相對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合拋物面聚光器，單次反射復(fù)合拋物面聚光器反射鏡體可減少41.8%?64.4%的用料；相對(duì)傳統(tǒng)1/2截短復(fù)合拋物面聚光器，單次反射復(fù)合拋物面聚光器反射鏡體可減少
3.6%?40.8%的用料。因此，本發(fā)明提供的一種單次反射復(fù)合拋物面聚光器聚光的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置成本更低，性價(jià)比高。
[0024]4、本發(fā)明在單次反射復(fù)合拋物面聚光器出光孔下方設(shè)置反光板，有利于保證太陽(yáng)散射光也匯聚到最佳聚光面；由于制造誤差或跟蹤誤差，使得小部分聚光光斑邊緣有可能偏離晶體硅光伏電池受光面，反光板的設(shè)置有利于將偏離部分的聚光光斑反射到晶體硅光伏電池上，從而提高太陽(yáng)能利用率。
[0025]進(jìn)一步的，本發(fā)明采用傳統(tǒng)層壓工藝將晶體硅光伏電