一种光伏光热一体化太阳能塔的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能塔，具体涉及一种光伏光热一体化太阳能塔。

背景技术：

能源转型是全球能源发展的趋势。能源“十三五”规划明确指出推动能源生产与消费变革，优化布局化石能源、新能源、可再生资源多元资源供应体系。当前，以新能源为支点的能源体系转型正加速变革，新能源发展已上升到国家战略高度，成为我国能源生产与消费革命的发展方向。

“十三五”提出的能源结构优化升级战略将继续推进太阳能发电的发展。光伏组件是光伏发电的核心部件，是光伏发电系统的重要组成部分。其作用是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能。据报道，目前所有产业化应用的太阳能电池种类中，单晶硅电池太阳能组件的光电转换效率最高，也仅仅接近24%。这是由于太阳光辐射导致晶硅电池产生光生伏特效应的有效波长约为400~1100nm，而大部分光能转换产生热能。这一部分热能非但无法提高光电转换效率造成能量浪费，而且会降低太阳能光伏组件的发电转换效率。因此，充分利用太阳光能有助于整个系统在特定面积内对太阳光的综合利用率。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是提供一种光伏光热一体化太阳能塔，既能利用光伏发电，又能利用光热发电，在不增加占地面积的基础上，提高太阳能的综合利用率。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下 ：一种光伏光热一体化太阳能塔，包括集热棚，设置在集热棚中心向上延伸的塔筒，设置在塔筒内下部区域的发电机及涡轮机，所述涡轮机安装于所述发电机的下方，其中：

所述集热棚为平顶椎体结构，由透明光伏组件相互拼接而成，其下方通过支撑柱进行支撑，使得集热棚距离地面一定高度以形成集热区，所述集热区内设置有通过水管相互连通的冷水池及热水池；

所述透明光伏组件由上至下依次为高透光玻璃，流道空腔，高导热玻璃，EVA胶膜，电池片，EVA胶膜，真空玻璃，其中流道空腔内设置有多条平行的流道，拼接时相邻光伏组件的流道相互连通，且所述流道在集热棚一侧汇总形成进水口与冷水池连通，在另一侧汇总成出水口与热水池连通，冷水池内的冷却水从进水口进入透明光伏组件，电池片以及光照产生的热量对冷却水加热形成热水送入热水池，实现能量互换。

所述冷水池上设有盖板，在冷水池内形成密闭隔热空间，防止外部热量对池内冷水进行加热，所述热水池上也设有盖板，在热水池内形成可控密闭隔热空间，防止热量损耗。

所述热水池的离地高度高于冷水池的离地高度，使得热水池内的水通过自身重力作用流入冷水池，以保证水资源循环使用。

所述塔筒为具有上下贯穿通道的压力管。

本实用新型所揭示的一体化太阳能塔，其中照射在透明光伏组件上的太阳光，将部分（波长在400~1100nm的太阳光）太阳光转换成了电能，同时部分太阳光照射入集热区，对集热区内部的空气进行加热，加热后的热空气上升，连同集热棚外部的热空气沿着集热棚内壁进入塔筒，推动涡轮机带动电动机转动产生电能。此外电池片吸收的另一部分太阳光产生大量的热量（这个热量的存在会降低光伏组件的发电效率），通过水泵将冷水池内的冷却水送入光伏组件内部沿着电池片表面定向流动，冷却水降低了电池片的表面温度，提高了光伏组件的发电效率。给电池片降温的同时，热量将冷却水加热形成热水（能量转换），加热后的热水进入热水池内进行热量存储，在夜间没有太阳光照射时，将热水池内的热量和土壤吸收的热量释放到集热区内，对空气进行继续加热，通过集热棚内部空气与塔筒内部空气的温度差以及集热棚外部空气与塔筒内部空气的温度差形成空气密度差，使得热空气沿着集热棚内壁继续向上运动以推动涡轮机转动，从而使得发电机产生电能，该太阳能塔能采用光伏光热共同运行模式，实现24h发电运行。

透明光伏组件上设置的通道可以实现冷却水的流动，对电池片的温度进行监督，透明光伏组件的底层玻璃采用真空玻璃，可以起到隔热作用，避免集热区的热量再次传导送入光伏组件内，对电池片的效率进行影响，此外透明光伏组件中采用高导热玻璃，可以引导电池片产生的热量上行，进入流道空腔内，进而被冷却水高效存储，同时高透热玻璃可以保证阳光的透过，以保障光伏发电的效率。

此外，集热区内的冷水池为一个密闭的空间，可以保持水池内的水温，冷却水通过水泵与所述进水口连通，通水时间根据季节变化合理安排，通常根据光伏电池正常发电时间进行调节，基本与光伏电池工作时间保持一致，从而起到降低电池片工作温度的作用，同时所述热水池同样为密闭保温空间内，以便热水不发生蒸发，并与所述出水口相互连通；所述热水池起着热量储存的作用，并在夜间，光伏电池停止发电时，释放白天储存的热量，提高光热发电效率。所述冷水池与热水池保持可控连通，保证水资源合理循环使用。

有益效果：本实用新型所揭示的一种光伏光热一体化太阳能塔，该装置既能利用光伏发电，又能利用光热发电，在不增加占地面积的基础上，提高了太阳能的利用效率，具体的有益效果如下：

所述集热棚由新型透明光伏组件拼装而成，在满足光热发电、不增加占地面积的基础上，将光伏发电融入到整个系统中，提高了整个系统的太阳能利用率；所述集热棚与外界连通同时具有一定的坡度，相当于为集热棚内部以及外部环境的空气提供了一个上升通道，促进了空气流通，增加了涡轮旋转的动力，提高了光热发电效率；所述新型透明光伏组件底端透明真空玻璃的设计起到了隔绝热量的作用，避免了上升热空气对电池片的影响。

所述冷水池通过所述入水口与所述高导热玻璃与高透光玻璃之间的空腔内的流道相通，通过水泵将冷却水通入所述光伏组件的内部流道降低了整个光伏组件中电池片的工作温度，提高了光伏发电效率，同时将光照的部分热量以及电池片吸收红外波长所产生的热量有效储存起来；

所述热水池收集有流经组件内部后受热的冷却水，夜间通过将热水池温度释放至集热棚内部，促进了热气流的上升，增加了涡轮旋转的动力，提高了光热发电效率。

所述入水口、出水口、冷水池以及热水池相通，白天水泵将冷水池中的冷却水注入组件内部流道，受热后的冷却水通入所述热水池的密闭隔热空间内，清晨当所述热水池内热量在夜间充分释放后，所述热水池中的水又通入所述冷水池中待用，从而保证了水资源的循环使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型集热棚光伏组件拼接示意图，图中个别光伏组件内流道拼接情况进行了剖视处理，便于理解；

图3为本实用新型光伏组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1~3所示，本实用新型所揭示的一种光伏光热一体化太阳能塔，包括集热棚1，设置在集热棚1中心向上延伸的塔筒2，设置在塔筒2内下部区域的发电机3及涡轮机4，所述涡轮机4安装于所述发电机3的下方，所述集热棚1下方通过支撑柱5进行支撑，使得集热棚1距离地面一定高度形成集热区6，所述集热区内设置有通过管道相互连通的冷水池7和热水池8，且热水池8离地高度高于冷水池7的离地高度，所述热水池与冷水池之间的连通管道上设置与阀门，打开阀门口热水池内的水通过自身重力作用流入冷水池，保证了两个水池的水循环。

具体说来，所述塔筒2为具有上下贯穿通道的压力管，所述集热棚1为平顶椎体结构，由透明光伏组件相互拼接而成（参见图2，图中对局部区域进行了剖视），所述透明光伏组件由上至下依次为高透光玻璃10，流道空腔11，高导热玻璃12，EVA胶膜13，电池片14，EVA胶膜13，真空玻璃15，其中流道空腔11内设置有多条平行的流道16，拼接时相邻光伏组件的流道16相互连通，且所述流道在集热棚1一侧汇总形成进水口9与冷水池7连通，在另一侧汇总成出水口17与热水池8连通，且所述冷水池7与进水口9的连通管道上设有水泵20，用于将冷水池内的冷却水从进水口送入流道内，将电池片产生的热量吸收后形成热水进入热水池，实现能量互换，底层玻璃采用真空玻璃，可以起到隔热作用，避免集热区的热量再次传导送入光伏组件内，对电池片的效率进行影响，此外透明光伏组件中采用高导热玻璃，可以引导电池片的热量上行，进入流道空腔内，进而被冷却水高效存储，同时高透光玻璃可以保证阳光的透过，以保障光伏发电的效率。

所述冷水池上设有盖板，使得冷水池内部形成密闭隔热空间，防止外部热量对池内冷水进行加热，以保证冷却水的温度，所述热水池上也设有盖板，在热水池内形成密闭隔热空间，防止热量蒸发损耗。

本实用新型所揭示的太阳能塔，其工作原理为：白天时太阳光照射到光伏组件上，部分太阳能转换成电能，另一部分的太阳能穿过光伏组件进入集热区，对集热区内的空气进行加热，使得空气密度降低，热空气上行，连同集热棚外部的热空气沿着集热棚内壁上升进入塔筒，从而推动涡轮机旋转，进而带动电动机运转产生电能。此时光伏组件同样正常发电，电池片产生热量，通过水泵将冷却水送入进水口，冷却水在流道内沿着电池片表面定向流动，冷却水降低了电池片的表面温度，提高了光伏组件的发电效率，给电池片降温的同时，热量将冷却水加热形成热水（能量转换），加热后的热水进入热水池内进行热量存储，在夜间没有太阳光照射时，将热水池内的热量和土壤吸收的热量释放到集热区内，对空气进行继续加热，集热棚内部空气与塔筒内部空气的温度差以及集热棚外部空气与塔筒内部空气的温度差形成空气密度差，使得热空气沿着集热棚内壁继续向上运动以推动涡轮机转动，使得热空气继续向上运动以推动涡轮机转动，从而发电机继续产生电能，该太阳能塔能采用光伏光热共同运行模式，实现24h发电运行。

以上对本实用新型创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型创造的实施范围。凡依本实用新型创造申请范围所作的均等变化与改进等，均归属于本实用新型创造的专利涵盖范围之内。