专利名称：跟踪聚光热电综合利用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种跟踪聚光热电综合利用系统，属于太阳能利用技
术领域。
背景技术：
太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭， 充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，緩解严峻的 资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。 以太阳能为主导的可再生能源的开发利用将在二十一世纪成为与生 物、信息、材料并驾齐驱的最具发展潜力的领域。开发利用太阳能已 成为国际事务的一大主题和世界各国可持续发展的重要战略决策。
在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术可直接将太阳 能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运^f亍安全可靠、无 需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、无需增设输变电设备、使用 维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。到本
世纪中叶，光伏发电将部分取代常规能源，因此光伏发电无^r在环境 保护方面还是在能源战略方面都具有重大意义。世界光伏组件在过去 15年间的平均年增长率超过15%。近几年来，平均年增长率超过30%。 预计2020年以前将以20%-30%甚至更高的递增速度发展。虽然光伏 发电技术比较成熟，目前已经得到较大规模的利用，但是由于太阳能 电池的原材料短缺，系统成本较高，所以极大地限制了太阳能光伏发 电的发展。
聚光光伏发电技术是大幅降低中大规模光伏电站成本的有效途 径。申请人在此前申请的专利中公开对该技术研究的相关成果蝶形
反射聚光光伏发电系统(申请号为200610038821.x);多倍聚光光伏 发电系统(申请号为200620125056.0);自动跟踪太阳的光伏发电系 统(申请号为02218387.6)，其中详细记载了自动if艮踪太阳机构、安 装在自动跟踪太阳机构上的光电转换部分等相关技术方案。
但是由于人们采用的聚光光伏发电技术中商业化太阳能电池的 光电转化率一般不到20%，剩余80%以上的能量均以热能的形式散 失掉了，而产生的热能又使聚光太阳能电池的性能下降，进一步降低 了太阳能的利用率，极大的限制了太阳能应用的进一步推广。申请人 经过研究发现，如果能实现热电综合利用，则不仅可以将散失掉的热 能利用起来，而且可以降低太阳能电池温度，提高太阳能电池的输出 功率，提高太阳能的利用效率，必将有力地推进太阳能利用技术的发 展。
发明内容
本发明的目的是针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以 在光电转换基础上进一步将热能收集以便利用的跟踪聚光热电综合 利用系统，从而克服现有聚光光伏发电系统中太阳能利用率不到20% 的弊端，提高太阳能综合利用效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是 一种跟踪聚光热电综 合利用系统，包括自动跟踪太阳机构、安装在自动跟踪太阳机构上的 光电转换部分，所述光电转换部分的太阳能电池组件背部装有流体 冷却装置，此外，还包括安装在自动跟踪太阳机构上的光热转换部分， 所述光热转换部分主要由聚光器、位于聚光器焦线附近的集热器件构 成，所述冷却装置的流体出口通过连接管^各接集热器件的工作介质进 o 。
这样，光电转换部分冷却装置在冷却太阳能电池组件的同时，起
到了对冷却装置中流体的初步加热作用，从而既保证了太阳能电池组 件的正常工作，又提高了集热器件工作介质的初始温度，充分利用了 光电转换过程中的热能， 一举两得。同时，光电转换部分和光热转换 部分可以通过一套自动跟踪太阳机构控制，使得本发明的系统更为经济。
本发明的进一 步改进是，安装在太阳能电池组件背部的冷却部件 与集热器件采用相同工作介质，其流通截面与集热器件相同。这样， 可使两分部之间更为匹配。工作时，通过温度较低的工作介质的冷却， 使得数倍聚光条件下的太阳能电池仍可以保持在较低的工作温度下， 有效降低了因为温升而造成的太阳能电池输出功率的损失，提高了太 阳能电池的使用寿命，同时使光电转换过程原本无用的热量得到了合 理利用。
本发明再进一步的改进是，光电转换部分的聚光器采用平面反射 镜或圓周半径较大的弧面反射镜，通过合理的结构设计，使得每列反 射镜反射的光线都均勻地照射到对应一侧的太阳能电池组件上，照射 光线的宽度比该太阳能电池组件的宽度略宽，这样不仅可以实现聚光 功能，并且具有制造简单、价格低廉的显著优点。而光热转换部分采 用槽型抛物面反射镜，可以使太阳光线高效的汇聚到位于抛物面反射 镜焦线附近的集热器件上，使集热器件上的工作介质迅速升温，以达 到工作介质下一阶段利用的温度要求。
总之，与现有技术方案相比，本发明以简单合理的结构设计，保 证了数倍聚光后太阳能电池仍能保持较低的工作温度，又通过收集利
用太阳能电池不能利用的剩余80%以上的热能，不仅有效解决了聚 光后散热成本高、系统复杂的问题，而且提高了整套跟踪聚光热电综 合利用系统的性能价格比，有利于进行大规模应用。
下面结合附图对本发明作进 一 步的说明。 图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为实施例一中光电转换部分侧视图。
图3为实施例一中太阳能电池组件与冷却部件结合示意图。
图4为实施例一中光热转换部分侧4见图。
图5为实施例二的结构示意图。
图6为实施例三的结构示意图。
图7为实施例三的侧一见图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的跟踪聚光热电综合利用系统如图1所示，包括安装在 自动跟踪太阳机构上的光电转换部分、光热转换部分、连接管8和自 动跟踪太阳机构。光电转换部分由太阳能电池组件1、冷却部件2、 光电固定支架3、平面镜组合聚光器4组成。其中光热转换部分(参 见图4)由集热器件5、光热固定支架6、抛物面聚光器7组成；自 动跟踪太阳机构由方位角跟踪机构9、方位角支撑架IO、高度角跟踪 机构ll、高度角支撑架12组成，其中平面镜组合聚光器4反射面朝 上，固定安装在光电固定支架3上，太阳能电池组件1分为两组，呈 "V"字型对称安装在光电固定支架3中心线两侧，并朝向平面镜组合 聚光器4放置，平面镜组合聚光器4由多列反射镜组成，每列反射镜 反射的光线照射到对应一侧的太阳能电池组件1上，且照射宽度比被 照射的太阳能电池组件1宽度略宽(参见图2)。本实施例中，集热器 件5采用高温真空集热管，另外还可增加蓄热装置。
如图3所示，位于太阳能电池组件1背部的冷却部件2与太阳能
电池组件1进行层压，冷却部件2中设有使工作介质13流动均匀的 通道结构，通经与光热转换部分的真空集热管5相当。工作介质13 可以为水或导热油等冷却介质，工作介质13由冷却部件入口 14进入 冷却部件2，当汇聚的太阳光照射到太阳能电池组件1上时，由于工 作介质13的流动，过多的热量可以被迅速带走，经光电转换部分初 级加热的工作介质13通过连接管8进入光热转换部分的集热器件进 4亍次级力口热。
如图4所示，所述抛物面聚光器7为反射面朝上的槽型抛物面反 射镜，真空集热管5位于抛物面聚光器7的焦线附近，照射到槽型光 热聚光器7上的太阳光线高效的汇聚到位于其焦线附近的真空集热 管5上，使真空集热管5中的工作介质13迅速升温，以达到工作介 质下一阶^a利用的温度要求，然后工作介质13由光热转换部分出口 15流出，结束加热过程。
本实施例中的方位角跟踪机构9、方位角支撑架IO、高度角跟踪 机构ll、高度角支撑架12如图1、 2所示，此高度角跟踪机构ll和 高度角支撑架12可以带动光电转换部分和光热转换部分跟踪太阳高 度角的变化，而方位角跟踪机构9和方位角支撑架IO则可以带动光 电转换部分、光热转换部分、连接管和高度角跟踪机构11、高度角 支撑架12转动，实现跟踪太阳方位角变化的功能。
本发明的跟踪聚光热电综合利用系统不仅有效解决了聚光光伏 发电跟踪聚光热电综合利用系统中太阳能利用率不到20%的弊端，而 且充分利用了 80°/。以上的热能，本跟踪聚光热电综合利用系统产生的 热水可用于海水淡化工程、居民生活用水等，因此可取得更好的经济 效益。 实施例二本实施例与实施例一的基本结构大体相同，其主要区别在于跟踪 聚光热电综合利用系统的光电转换部分和光热转换部分分别拥有基
本同步的自动跟踪太阳机构。具体结构如图5所示，由太阳能电池组 件l、冷却部件2、光电固定支架3、平面镜组合聚光器4组成的光 电转换部分通过自动跟踪太阳机构来实现自动跟踪太阳的功能；由真 空集热管5、光热固定支架6、抛物面聚光器7组成的光热转换部分 通过另一套自动跟踪太阳机构来实现自动跟踪太阳的功能。光电转换 部分与光热转换部分通过保温软管20连接。
本实施例中光热转换部分的尺寸可以进一步的增大，进而使工作 介质13的出口温度得到进一步提升，扩大了工作介质的后续应用范 围。
实施例三
本实施例也与实施例一的基本结构大体相同，其主要区别在于增 加了一级加热过程，使得工作介质13通过本发明跟踪聚光热电综合 利用系统的过程中经过3级力。热系统加热。
本实施例的跟踪聚光热电综合利用系统如图6、 7所示，光热转 换部分由初级光热转换部分21和次级光热转换部分25组成，次级光 热转换部分仍由真空集热管5、光热固定支架6、抛物面聚光器7组 成，初级光热转换部分由真空集热管22、光热固定支架23、抛物面 聚光器24组成，工作介质13经光电转换部分加热后首先进入初级光 热转换部分21,然后通过保温软管20进入次级加热部分25。此外， 其特点还有，太阳能电池组件阵列呈"一"字型安装，冷却部件为安装 在太阳能电池板背部的工作介质的迂回流通通道。
由于本实施例中增加了一级加热过程，使得工作介质13在一套 自动跟踪太阳机构驱动的情况下就可以经过3级加热系统的加热，不 仅降低了整个跟踪聚光热电综合利用系统的成本，而且扩大了工作介
质13的后续应用范围。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替 换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种跟踪聚光热电综合利用系统，包括自动跟踪太阳机构、安装在自动跟踪太阳机构上的光电转换部分，所述光电转换部分的太阳能电池组背部装有流体冷却装置，其特征在于还包括安装在自动跟踪太阳机构上的光热转换部分，所述光热转换部分主要由聚光器、位于聚光器焦线附近的真空集热器件构成，所述冷却装置的流体出口通过连接管路接集热器件的工作介质进口。
2. 根据权利要求1所述跟踪聚光热电综合利用系统，其特征在 于所述太阳能电池组件背部的冷却部件与集热器件采用相同工作介 质，其流通截面与集热器件相同，所述工作介质为水或导热油。
3. 根据权利要求2所述跟踪聚光热电综合利用系统，其特征在 于所述光电转换部分的聚光器采用平面反射镜，所述光热转换部分 采用槽型抛物面反射镜。
4. 根据权利要求3所述跟踪聚光热电综合利用系统，其特征在 于所述光电转换部分和光热转换部分安装在一套自动跟踪太阳机构 上。
5. 根据权利要求3所述的跟踪聚光热电综合利用系统，其特征 在于所述光电转换部分和光热转换部分分別安装在同步的自动跟踪 太阳才几构驱动上。
6. 根据权利要求4或5所述的跟踪聚光热电综合利用系统，其 特征在于所述太阳能电池组件阵列呈"V"字型安装，所述平面反射 镜组合的聚光器由反射镜阵列组成，所述反射镜阵列分成两组，分别 安装在所述框架中心线两侧，每组反射镜阵列由至少两列反射镜组 成。
7、 根据权利要求6所述的跟踪聚光热电综合利用系统，其特征 在于所述每列反射镜反射的光线照射到对应 一侧的太阳能电池组件 上且照射宽度等于或者大于被照射的太阳能电池组件的宽度。
8、 根据权利要求4或5所述的跟踪聚光热电综合利用系统，其 特征在于，所述太阳能电池组件阵列呈"一，，字型安装，所述冷却部件 为安装在太阳能电池板背部的工作介质的迂回流通通道。
全文摘要
本发明涉及一种跟踪聚光热电综合利用系统，属于太阳能利用技术领域。该系统包括自动跟踪太阳机构、安装在自动跟踪太阳机构上的光电转换部分，光电转换部分的太阳能电池组背部装有流体冷却装置，此外还包括安装在自动跟踪太阳机构上的光热转换部分，光热转换部分主要聚光器件、位于聚光器件焦线附近的集热器件构成，冷却装置的流体出口通过连接管路接集热器件的工作介质进口。与现有技术方案相比，本发明保证了聚光后太阳能电池仍能保持较低的工作温度，又通过收集利用太阳能电池不能利用的剩余80％的热能，不仅有效解决了聚光后散热成本高、系统复杂的问题，而且提高了整套跟踪聚光热电综合利用系统的性能价格比，有利于进行大规模应用。
文档编号G02B5/10GK101098115SQ200710024339
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月13日 优先权日2007年6月13日
发明者刘晓晖, 孙利国, 张振远, 张耀明, 军 王, 王文斌, 许志龙, 强 陈 申请人:张耀明;南京中材天成新能源有限公司;孙利国