专利名称：复合抛物面聚光热电综合利用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种聚光太阳光伏热电综合利用装置，属太阳能利用领域。
背景技术：
目前，光伏发电在航天、通讯及微功耗电子产品领域中已成功地占据了不可替代的位置，但作为社会整体能源结构的组成部分所占比例尚不足1％，造成这种状况的主要原因是太阳电池的成本较高。所以，要使光伏发电真正成为能源体系的组成部分，必须大幅度地降低成本。采用聚光技术，可以大幅度提高太阳电池单位面积的发电功率，从而可以明显降低发电成本，同时可以采用冷却技术，一方面实现太阳电池的冷却，使太阳电池在较高的效率下工作；另一方面将这些多余的热量加以利用，进一步提高太阳能的利用效率，降低成本，因此聚光光伏热电系统具有很好的应用前景。已有的聚光发电装置，大都是折射式的，聚光倍数虽可高达几百倍，但聚光器加工困难，且成本高。还有一些反射式聚光装置，但通常都需要跟踪装置，结构复杂，成本高。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种结构简单，无需跟踪和充分利用太阳能的聚光光伏热电综合利用装置。
本实用新型的设计方案参见图1和图2，这种复合抛物面聚光热电综合利用装置是由太阳光接受系统、发电系统和水箱式的冷却利用系统组成，其特征在于，太阳光接受系统由安装在管板式换热器4上的复合抛物面聚光器1构成；发电系统由太阳电池2、蓄电池组9、负载10和充放电控制器11组成，太阳电池2安装在复合抛物面聚光器1底部和管板式换热器4的顶部间，太阳电池2依次连接充放电控制器11、蓄电池组9形成一串联回路，负载10与太阳电池2并联；水箱式的冷却利用系统由管板式换热器4、贮水箱12、循环水管和热水出口13和给水口14组成，形成一公知的水循环回路。
其中复合抛物面聚光器1是由二片槽形抛物面反射镜组成，在管板式换热器4上至少安装了两个以上的复合抛物面聚光器1。这种聚光器1聚光而不成像，因而不需要跟踪太阳；并且这种聚光器不但能接收直接辐射，而且能接受散射辐射。另外，采用复合抛物面聚光，可以将太阳电池安装在聚光器的底部，这样安装简单，克服了其他反射聚光装置需要用支架支撑太阳电池及相应换热器的缺点。
这种复合抛物面聚光热电综合利用装置，在管板式换热器4的上部设置有换热器平板5，在换热器平板5和太阳电池2之间设置有导热绝缘层3；在管板式换热器4的外周还设置有隔热层7。并且在换热器平板的底部焊接有循环水分管6。贮水箱12中冷水经与贮水箱12相连的循环水总管13分出的各循环水分管16穿过管板式换热器4，再返回贮水箱12中，以与管板式换热器4组成闭式热回收回路。
本实用新型既采用复合抛物面聚光，提高了单位面积太阳电池的发电功率，又在太阳电池底部安装了换热器，实现了对太阳电池的冷却，同时也将多余的热量加以回收利用，提高了太阳能的综合利用效率，降低了太阳能利用成本。该装置能同时产生电能和热水，适合于广大农村家庭使用。
图1是本实用新型设计的结构示意图；图2是图1中复合抛物面、太阳电池及管板冷却换热器的结构图；图3是循环水管安装的示意图；附图中标号说明如下1-复合抛物面聚光器；2-太阳电池； 3-导热绝缘层；4-管板式换热器；5-换热器平板； 6-循环水分管；7-隔热层； 8-导线； 9-蓄电池组；10-负载； 11-充放电控制器；12-贮水箱；13-热水出口； 14-给水口； 15-循环水总管；具体实施方式
先选用以下配件复合抛物面聚光器采用不锈钢铝镜。开口宽度为50cm，底部宽度10cm，每片槽形抛物面深90cm，长200cm，聚光比为5。太阳电池选用TDB100×100型太阳电池，太阳电池工作温度＜80℃。蓄电池组选用SLC太阳能发电专用蓄电池，并在其中包括了充放电控制器。负载为通常的可变电阻。设计的贮水箱峰值输出功率为300W，在75℃时日产热水＞100kg。
再采用公知技术结合图1～3进行装配和调试。装配时，贮水箱必须高于管板式换热器；二片槽形抛物面反射镜组成的复合抛物面聚光器可根据需要随季节作少量倾斜度的调整。
该装置中利用自然对流形成冷热水的循环，工作过程为白天太阳光经复合抛物面聚光后入射到太阳电池表面产生电能，产生的电能一部分供负载使用，多余电能通过蓄电池组贮存；晚上则通过蓄电池组供电。入射到太阳电池表面的太阳能一部分转变为太阳能，另一部分转变为热能。这部分热能通过管板式换热器传给换热器中的冷水，使其中的水升温而密度降低。由于浮升力的作用，热水沿管道上升使上循环管中的水成为热水，又由于换热器中与蓄热水箱中水的温差产生比重差，形成系统的热虹吸压头作为动力，使热水由上循环管进入水箱上部。同时，水箱底的冷水由下循环管流入换热器形成循环。
权利要求1.复合抛物面聚光热电综合利用装置，它是由太阳光接受系统、发电系统和水箱式的冷却利用系统组成，本实用新型的特征在于，太阳光接受系统由安装在管板式换热器(4)上的复合抛物面聚光器(1)构成；发电系统由太阳电池(2)、蓄电池组(9)、负载(10)和充放电控制器(11)组成，太阳电池(2)安装在复合抛物面聚光器(1)底部和管板式换热器(4)的顶部间，太阳电池(2)依次连接充放电控制器(11)、蓄电池组(9)形成一串联回路，负载(10)与太阳电池(2)并联；水箱式的冷却利用系统由管板式换热器(4)、贮水箱(12)、循环水管和热水出口(13)和给水口(14)组成，形成一公知的水循环回路。
2.根据权利要求1所述的复合抛物面聚光热电综合利用装置，其特征在于，复合抛物面聚光器(1)是由二片槽形抛物面反射镜组成，在管板式换热器(4)上至少安装了两个以上的复合抛物面聚光器(1)。
3.根据权利要求1所述的复合抛物面聚光热电综合利用装置，其特征在于，在管板式换热器(4)的上部设置有换热器平板(5)，在换热器平板(5)和太阳电池(2)之间设置有导热绝缘层(3)；在管板式换热器(4)的外周还设置有隔热层(7)。
4.根据权利要求1和所述的复合抛物面聚光热电综合利用装置，其特征在于，在管板式换热器平板(5)的底部焊接循环水分管(6)，与贮水箱(12)相连的循环水总管分出的各循环水分管(6)、分别穿过管板式换热器(4)再返回贮水箱(12)中。
专利摘要复合抛物面聚光热电综合利用装置，由太阳光接受系统、发电系统和水箱式冷却利用系统组成，特征是既利用复合抛物面聚光，又安装太阳电池来产生电能。同时在太阳电池底部安装换热器，来实现太阳电池的冷却和热回收。太阳光接受系统由二片槽形抛物面反射镜组成的多组复合抛物面聚光器1构成；发电系统由太阳电池2、蓄电池组9、负载10和充放电控制器11组成，太阳电池2依次连接充放电控制器11、蓄电池组9形成一串联回路；负载10与太阳电池2并联；冷却利用系统由管板式换热器4、贮水箱12、循环水管和热水出口13和给水口14组成，利用自然对流形成冷热水循环。该装置结构简单，无需跟踪，能同时产生热水和电能，可充分对太阳能进行有效的综合利用。
文档编号F24J2/10GK2613726SQ0324545
公开日2004年4月28日 申请日期2003年4月17日 优先权日2003年4月17日
发明者吴玉庭, 马重芳 申请人:北京工业大学