本发明属于太阳能综合利用系统,充分利用光伏组件的发电效能,提高光电转化率,并同时利用光热转化,实现能源的二次利用,大大提升了太阳能的利用率,同时解决供电及供暖需求。
背景技术:
目前随着能源局光热电价的出台,第一批光热发电发电项目也将在18年底竣工,但光热系统的发电转化效率较光伏发电来说并没有较大提升,综合效能在15%-18%之间,唯一优势在于热储存成本较低,可作为调峰电站使用,但又存在建造成本较高问题,而光伏发电经过多年发展,目前成本已经接近风电,甚至逼近火电成本,但综合太阳能利用效率依然受制于物理特性而没有大的提高,晶硅发电效率在14%-17%左右,而且目前直接储电成本太高,如法实现大规模存储功能。如何提高太阳能综合利用效率,并可实现太阳能存储,解决太阳能发电不连续性成为目前太阳能利用的又一课题。目前国际国内也有一些高倍聚光系统的研究,但仅可提高发电效率,综合利用成本偏高,并没有很好结局储能问题,本发明利用塔式结构,在提升光电转换效率同时,利用光热技术解决热水及采暖问题。
技术路径
本发明通过模块化塔式结构,用多面定目镜集中太阳光到目标点,达到高倍聚光效果,提升目标点的聚光比,从而直接提高光电转化率,在电池片背面采用超导材料,将热量传递至背后集热管,集热管中采用水共治做导热介质,出口温度保持在80摄氏度,可以提供热水及供暖,除去电池片表面空气对流热损耗外,其余能源均可作为利用能源,其中电池片直接光热转换效率达到30%-40%,热能换热利用率达到40%,综合能源利用率达到70%以上,并带有储能效果,实现太阳能的连续利用,同时降低成本。其中定日镜采用自主研发的全自动追踪系统。综合发电成本低于火电,是未来太阳能利用的新方向。
具体实施方式
整体结构布局:系统采用中央聚光集热塔方式,在中央建立塔式钢结构支撑,顶部放置集热器,集热器外表面采用薄膜发电组件,与内部换热系统相连。塔周围地面放置定日追踪系统,将太阳光反射到集热器,并实时对准,集热器内部高温水通过循环系统进入保温水箱。
1.定日镜部分
定日镜采用全自主研发系统,可在辐照达到阈值时自动启动系统,并将太阳光精确反射到集热发电器上。定日镜机械部分采用双轴系统,控制部分采用自主研发的孔式传感器控制,自动矫正,所有执行动作均根据天气及阳光情况自动调整。
2.光伏电池组件
光伏组件采用薄膜发电电池组件,组件通过高导热性硅胶,固定在集热器外表面,集热器放置于塔顶,通过地面多面定日镜汇聚的反射光束,达到200倍以上的聚光效果,把光电转化效率提升到35%。
3.集热换热器
集热器放置于塔顶内部采用管式结构,通过水循环进行换热,冷水通过管道进入集热器中,把光伏电池板的热量进行换热系统换热到水中,同时排除集热器,循环水量采用流量阀控制,通过温度检测,保持电池板组件的温度控制在80摄氏度以下。
4.供暖系统
采用不锈钢保温材料保温水箱,在塔顶通过换热的高温水通过管道进入保温水箱,提供热水及供暖使用。
附图说明
图1是光伏光热互补图。