一种太阳能热电储能装置的制作方法

本申请涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种太阳能热电储能装置。

背景技术：

目前，太阳能的应用都比较单一，能够综合太阳能发电、贮热的产品还很少见。现有的太阳能系统在功能上和成本上还不能达到人们的期望，太阳能迟迟无法全面推广的主要障碍便是其居高不下的成本。中国可再生能源发展战略研究发明组的研究表明，太阳能资源的开发利用成本与其利用技术和利用方式有很大的关系。这启发我们要不断地拓展和刷新太阳能利用的思路，提高太阳能应用的经济性。

现在也有许多热水器利用太阳能的设备，如太阳能电池板和太阳能热水器等，太阳能的利用太过单一，只能产生热水，且在冬天时无法吸收到足够的热能导致所产生的热水温度不够高，通过调查我还发现有另一种太阳能设备就是利用太阳能电池板发电，但它的缺点也是显而易见的：成本大，转换效率不高，到现在为止对太阳能的转换效率一般只有15％左右，而且对太阳能的利用也是单一的，只能产生电能。为了解决现有太阳能装置不能既能发电又能产生热能的问题，研制本发明一种太阳能热电储能装置。

技术实现要素：

本申请提供一种太阳能热电储能装置，以解决现有太阳能设备不能同时蓄电、贮热的问题。

本申请实施例提供一种太阳能热电储能装置，包括底板、真空管底座、电推杆、伸缩杆、反光片连接片、反光片、进水管、支撑杆、补水箱、支撑杆底座、滑轮底板、滑轮连接架、滑轮、补水箱入水孔、冷端水冷头、冷端出水阀、热端入水阀、步进电机、半导体温差发电片、热端水冷头、贮水箱、贮水箱入水口、贮水箱出水口、输水管、换向阀、电器元件挂架、水泵、真空管连接管、控制器、风速传感器、真空管入水口、真空管出水口、出水管、蓄电池、螺旋吸热管、温度传感器、补水箱出水孔和真空管，所述底座的表面均匀设置有所述支撑杆底座，所述底座的底部均匀设置有所述滑轮底板，所述滑轮底板底部焊接有所述滑轮连接架，所述滑轮连接架的内壁螺接有所述滑轮，所述底座的表面由左至右依次设置有所述贮水箱，所述电器元件挂架和所述补水箱，所述真空管底座底部均匀设置有所述真空管连接管，所述真空管连接管与所述支撑杆底座之间套接有所述支撑杆，所述电器元件挂架由上至下依次设置有所述半导体温差发电片、所述换向阀和所述水泵，所述底座的表面中心设置有所述蓄电池，所述蓄电池的侧壁设置有所述控制器，所述半导体温差发电片的一侧设置有所述热端水冷头，所述半导体温差发电片的另一侧设置有所述冷端水冷头，所述热端水冷头的顶部设置有所述热端入水阀，所述冷端水冷头的侧壁设置有所述冷端出水阀，所述贮水箱的端头表面设置有所述贮水箱入水口和所述贮水箱出水口，所述补水箱的端面设置有所述补水箱入水孔和所述补水箱出水孔，所述真空管底座的侧壁设置有所述电推杆，所述电推杆的端头设置有所述伸缩杆，所述伸缩杆的端头设置有所述反光片连接片，所述反光片连接片的底部螺接有所述反光片，所述真空管底座的顶部设置有所述风速传感器，所述真空管底座的一侧设置有所述真空管，所述真空管底座的另一侧设置有所述真空管入水口和所述真空管出水口，所述真空管底座的内部设置有所述步进电机，所述真空管的内部设置有所述螺旋吸热管，所述螺旋吸热管的侧壁设置有所述温度传感器，所述控制器的输入端分别与所述风速传感器和所述温度传感器电连接，所述控制器的输出端分别与所述热端入水阀、所述水泵、所述换向阀、所述电推杆和所述步进电机电连接，所述热端水冷头与所述真空管出水口之间通过所述出水管连接，所述冷端水冷头与所述真空管入水口之间通过所述进水管连接，所述热端水冷头与所述贮水箱入水口之间通过输水管连接，所述贮水箱出水口通过所述输水管与所述换向阀连接，所述换向阀通过所述输水管与所述补水箱入水孔连接，所述换向阀通过所述输水管与所述水泵连接，所述水泵通过所述输水管与所述冷端水冷头连接，所述半导体温差发电片通过所述控制器与所述蓄电池电连接。

可选的，所述支撑杆底座的数量至少为4个。

可选的，所述反光片为弧形。

可选的，所述真空管底座的数量至少为2个。

可选的，所述底板与所述支撑杆之间的角度范围为60度至75度之间。

可选的，所述底板的表面为矩形。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供的一种太阳能热电储能装置，本发明解决了现有太阳能设备不能同时蓄电、贮热的问题，本发明同时得到了电能和热水，提高了太阳能的利用率。矩面弧形的反光片集中阳光，形成一个光带，光带温度高，半导体温差发电片两端温差大，一般在60度以上，有效提高了半导体温差发电片的热电转换效率，以“热”作为发明研究的基点，以半导体温差发电片作为核心部件，实现“聚热——热电转换——贮热”的效果，简化了设计结构，降低了设备成本，有利于大范围推广使用，当夏天太阳光过于猛烈的时候，反射面减少，光能量减少，温度下降，确保真空管不至于因温度过高而被烧坏，而当冬天太阳光不足时，反射面增加，光能量增加，温度升高，又可以聚集到更多的太阳能，有效提高半导体温差发电片的热电转换效能。

附图说明

为更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的主视剖面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的侧面立体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的俯视面立体结构示意图。

附图说明：1、底板，2、真空管底座，3、电推杆，4、伸缩杆，5、反光片连接片，6、反光片，7、进水管，8、支撑杆，9、补水箱，10、支撑杆底座，11、滑轮底板，12、滑轮连接架，13、滑轮，14、补水箱入水孔，15、冷端水冷头，16、冷端出水阀，17、热端入水阀，18、步进电机，19、半导体温差发电片，20、热端水冷头，21、贮水箱，22、贮水箱入水口，23、贮水箱出水口，24、输水管，25、换向阀，26、电器元件挂架，27、水泵，28、真空管连接管，29、控制器，30、风速传感器，31、真空管入水口，32、真空管出水口，33、出水管，34、蓄电池，35、螺旋吸热管、36、温度传感器，37、补水箱出水孔，38、真空管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

太阳能光热技术是指将太阳光能转化为热能并加以利用。典型的光热应用有太阳能热水器、太阳能灶和太阳能热发电。生活热水在日常生活扮演重要角色，热水的去污效力是冷水的2到5倍，使用热水不仅可以提高人们日常生活的质量和卫生水平，而且可以有效地节约水源。从某种意义上讲，能否用上生活热水是生活质量水平的重要标志。太阳能热水器的普及为人们的日常生活带来了便利，并节省了电力或燃气的消耗，减少了温室气体排放。常见的太阳能热水器主要有真空管集热型和平板集热型。目前，国内80％以上采用的是真空管集热型，而国外则80％是平板集热型。真空管集热型的主要是优点是保温性能好，缺点是截光面积较小；平板型的主要优点是截光面积大，造价低，缺点是保温性能差，冬季需要考虑防冻措施。常见的太阳能热发电主要有塔式热发电、槽式热发电、碟式热发电和菲涅尔式热发电，都是采用了聚光技术但聚光方式有所不同，思路都是通过聚光产生300℃-500℃的中高温气体推动汽轮机转动进而带动发电机发电。另外，还有太阳池电站将蓄热池的热能转换成电能的应用，只是太阳池集热的温度属于中温在80℃-200℃附近，推动汽轮机的是低沸点的工作物质。

目前，太阳能的应用都比较单一，能够综合太阳能发电、贮热的产品还很少见。现有的太阳能系统在功能上和成本上还不能达到人们的期望，太阳能迟迟无法全面推广的主要障碍便是其居高不下的成本。可再生能源发展战略研究项目组的研究表明：太阳能资源的开发利用成本与其利用技术、利用方式有很大的关系。

太阳辐射强度虽然可以达到1000w/㎡左右，但单位面积中的光能密度并不大，所具有的光线温度不高。为保证本发明的实施，采用矩形弧面反射聚光系统确保反射光线落到真空管38中央，真空管38将内部的水加热，提高半导体温差发电片19热端温度，形成高温差，从而提高热电转换效率。由于季节、气候、时间等原因太阳能的随意性较大，太阳强度很不稳定。为了保证本发明的安全运行，采用矩形弧形反射板6自动收缩，控制反射光线的温度在200℃左右，确保真空管38不会因温度过高而烧毁。在真空管38内安装螺旋吸热管35，通过水泵27使水在半导体温差发电片19、贮水箱21内循环，实现热电贮存，达到变焦式太阳能热电储能器所必备的发电、蓄电、供热功能。

参阅图1、图2和图3，为本申请实施例提供的一种太阳能热电储能装置，包括底板1、真空管底座2、电推杆3、伸缩杆4、反光片连接片5、反光片6、进水管7、支撑杆8、补水箱9、支撑杆底板10、滑轮底板11、滑轮连接架12、滑轮13、补水箱入水孔14、冷端水冷头15、冷端出水阀16、热端入水阀17、步进电机18、半导体温差发电片19、热端水冷头20、贮水箱21、贮水箱入水口22、贮水箱出水口23、输水管24、换向阀25、电器元件挂架26、水泵27、真空管连接管28、控制器29、风速传感器30、真空管入水口31、真空管出水口32、出水管33、蓄电池34、螺旋吸热管35、温度传感器36、补水箱出水孔37和真空管38，所述底板1的表面均匀设置有所述支撑杆底板10，所述底板1的底部均匀设置有所述滑轮底板11，所述滑轮底板11底部焊接有所述滑轮连接架12，所述滑轮连接架12的内壁螺接有所述滑轮13，所述底板1的表面由左至右依次设置有所述贮水箱21，贮水箱21用于对水进行存储，所述电器元件挂架26和所述补水箱9，贮水箱21的水随着温度的升高有部分会蒸发，水蒸发后贮水箱21内的水会减少，通过补水箱9进行补充，所述真空管底座2底部均匀设置有所述真空管连接管28，所述真空管连接管28与所述支撑杆底板10之间套接有所述支撑杆8，支撑杆8对真空管底座2进行支撑，从而对真空管38进行支撑，所述电器元件挂架26由上至下依次设置有所述半导体温差发电片19、所述换向阀25和所述水泵27，换向阀25可以使补水箱9的水流入到贮水箱21或螺旋吸热管35内，螺旋吸热管35内的水被反光片6聚焦的光照射升温，换向阀25改变输水管24内水的流通方向，所述底板1的表面中心设置有所述蓄电池34，所述蓄电池34的侧壁设置有所述控制器29，所述半导体温差发电片19的一侧设置有所述热端水冷头20，所述半导体温差发电片19的另一侧设置有所述冷端水冷头15，所述热端水冷头20的顶部设置有所述热端入水阀17，所述冷端水冷头15的侧壁设置有所述冷端出水阀16，水从冷端出水阀16流入到冷端水冷头15内，所述贮水箱21的端头表面设置有所述贮水箱入水口22和所述贮水箱出水口23，所述补水箱9的端面设置有所述补水箱入水孔14和所述补水箱出水孔37，所述真空管底座2的侧壁设置有所述电推杆3，所述电推杆3的端头设置有所述伸缩杆4，所述伸缩杆4的端头设置有所述反光片连接片5，所述反光片连接片5的底部螺接有所述反光片6，所述真空管底座2的顶部设置有所述风速传感器30，所述真空管底座2的一侧设置有所述真空管38，所述真空管底座2的另一侧设置有所述真空管入水口31和所述真空管出水口32，所述真空管底座2的内部设置有所述步进电机18，所述真空管38的内部设置有所述螺旋吸热管35，所述螺旋吸热管35的侧壁设置有所述温度传感器36，温度传感器36对螺旋吸热管35的温度数据进行采集传输至控制器29，所述控制器29的输入端分别与所述风速传感器30和所述温度传感器36电连接，所述控制器29的输出端分别与所述热端入水阀17、所述水泵27、所述换向阀25、所述电推杆3和所述步进电机18电连接，所述热端水冷头20与所述真空管出水口32之间通过所述出水管33连接，所述冷端水冷头15与所述真空管入水口31之间通过所述进水管7连接，所述热端水冷头20与所述贮水箱入水口22之间通过输水管24连接，所述贮水箱出水口23通过所述输水管24与所述换向阀25连接，所述换向阀25通过所述输水管24与所述补水箱入水孔14连接，所述换向阀25通过所述输水管24与所述水泵27连接，所述水泵27通过所述输水管24与所述冷端水冷头15连接，所述半导体温差发电片19通过所述控制器29与所述蓄电池34电连接，阳光照射到反光片6上，反光片6将阳光聚焦到真空管38上，真空管38内部的螺旋吸热管35，将热量吸收，螺旋吸热管35内部水的温度随之升高，水通过水泵27在输水管24、出水管33和进水管7之间循环，水被阳光照射后升温，升温后的水从真空管出水口32流向热端水冷头20，再从热端水冷头20流向贮水箱入水口22，被阳光照射后升高温度的水流入贮水箱21后，升高温度的水与贮水箱21内的水混合，水的温度会降低，贮水箱21内的水再通过水泵27的牵引流经换向阀25，流入到冷端水冷头15内，冷端水冷头15处的水是冷水，热端水冷头20处的水是被阳光照射后升高温度的水，冷端水冷头15与热端水冷头20之间的半导体温差发电片19，由于两端的温差产生半导体温差发电，产生的电通过控制器29内的充电控制电路充入到蓄电池34内。

所述支撑杆底板10的数量至少为4个，4个支撑杆底板10实现了对真空管底座2进行支撑的效果，4个点对真空管底座2进行支撑，有效的增强了真空管底座2的稳定性，防止在转动反光片6和伸缩反光片6的过程中，装置不稳定晃动。

所述反光片6为弧形，弧形的反光片6可以实现对阳光的聚焦，实现将阳光反射到真空管38上的效果。

所述真空管底座2的数量至少为2个，真空管38的通过两端的真空管底座2与支撑杆8连接，也就是通过支撑杆8对真空管38进行支撑。

所述底板1与所述支撑杆8之间的角度范围为60度至75度之间，由于真空管38内还设置有螺旋吸热管35，螺旋吸热管35内还有水，所以真空管38的重量很大，支撑杆8在对螺旋吸热管35支撑时，如果角度过小，或者过大，都会给支撑杆8造成多余的负重，所以选择60度至75度之间，这个区间范围内的支撑角度，最利于支撑杆8对真空管38进行支撑。

所述底板1的表面为矩形，底板1与反光片6之间需要安装很多的电器元件，矩形的底板1利于安装更多的电器元件。

温差发电的原理：将两种不同类型的热电转换材料n和p的一端结合并将其置于高温环境，另一端置于低温环境。由于高温端的热激发作用较强，此端的空穴和电子浓度比低温端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在高、低温两端形成电势差。将许多对p型n型热电转换材料连接起来组成模块，就可得到足够高的电压，形成一个温差发电机。

本申请的工作顺序，将反光片6对着太阳，阳光照射在矩面弧形的反光片6上，反光片6将太阳光反射、聚焦到真空管38上，真空管38内的螺旋吸热管35将热量传给管中水，水通过水泵27输送到半导体温差发电片19的热端水冷头后20进入贮水箱，贮水箱21中的冷水在水泵27的作用下，流经半导体温差发电片19的冷端水冷头15后进入真空管38内的螺旋吸热管35中加热，如此不断循环，在半导体温差发电片19的冷热两端形成温差，使之发电，并将电能通过控制器29充电控制电路储存到蓄电池34中，半导体温差发电片19发电的同时，水被循环加热贮存在贮水箱21中。当温度传感器36检测到真空管38内的温度过高时(温度不能超过200c℃)，控制器29就会启动步进电机18，步进电机18带动反光片6转动，从而实现随着阳光照射角度调整反光片6的位置，控制器29还启动电推杆3，电推杆3伸缩带动伸缩杆4，伸缩杆4带动反光片6，收缩反光片6减少面积，光能量减少，温度下降，保证真空管38不至于烧坏；当温度传感器36检测到半导体温差发电片19的温度过低时，控制器29又会启动步进电机18，改变反光片6的角度，通过电推杆3扩大反光片6增加面积，光能量增加，温度升高，保证半导体温差发电片19在大温差下工作，提高热电转换效率。当夏天太阳光过于猛烈的时候，贮水箱21中的水温达到设定要求后，会自动切换到补水箱9，主要用于热电转换，将电能贮存在蓄电池34中。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。