一种全季节复合型光伏光热一体化系统的制作方法

本发明涉及太阳能应用领域，特别是一种全季节复合型光伏光热一体化系统，可同时实现太阳能光电利用和光热利用，提高太阳能利用率。

背景技术：

太阳能以其储量丰富且安全环保，成为新能源和可再生能源中的重要组成部分。我国陆地太阳能储量十分丰富，年太阳辐射能高达约1.8万亿千瓦，相当于约4.9万亿吨标准煤。此外，据国家能源局资料显示，截至2016年底，中国太阳能发电累计装机容量7742万千瓦，年发电量约662亿千瓦时，约占全球光伏装机容量的20％。这足以证明太阳能发电作为一种新的发电方式正在被逐渐推广中。

然而，太阳能电池对太阳能的利用率最高约达25％，还有75％的太阳能以热能方式损失，并且太阳能电池在发电的同时本身也会产生热能，导致其发电效率下降。因此，太阳能电池需要作高效散热处理。而在现有的太阳能工程应用中的太阳能电池板大多采用自然散热，其造成的不良后果是，在炎热季节，太阳能电池板的散热不及时，实际工作温度高达60℃-75℃，甚至更高。在这种工作环境下，太阳能电池板的转换效率显著降低，寿命也会明显缩短。

本发明设计的全季节复合型光伏光热一体化系统，通过流体介质的强制循环，不但可以抑制单位时间内系统光电效率的下降率(与单独的光伏发电相比)，还可以将太阳能电池板产生的热能存储在流体内，收集部分热能至蓄热装置中。

技术实现要素：

针对现有技术存在的太阳能电池板的转换效率会随着自身工作温度的升高而减少，且现有空气型集热器在-10℃工况下易结霜，真空管式集热器易过热炸管等问题，提供一种既能够有效降低太阳能板工作温度增加电能输出，又能收集部分热能，并且无季节条件使用限制的复合型光伏光热一体化系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全季节复合型光伏光热一体化系统，包括全季节复合型光伏光热一体化构件、控制单元、逆变单元和蓄热单元，所述全季节复合型光伏光热一体化构件包括用于发电的光电转换部件和金属基板，光电转换部件用粘合剂包封在金属基板上，金属基板设有用于散热的空腔，空腔内部区域作为流体介质流动的流道结构；所述全季节复合型光伏光热一体化构件连接有控制单元和蓄热单元，其中控制单元用于电能的管理和分配，蓄热单元连接散热空腔，并通过泵驱动流体在散热空腔的流道结构内循环流动，将太阳能转换成电能时产生的热能传导存储在流体介质内，既可以有效冷却复合型光伏光热一体化构件，增加电能输出，又可以储存部分热能，实现热电联产；所述控制单元分别与逆变单元和储能单元相连接，全季节复合型光伏光热一体化构件产生的电能通过控制单元，储存在储能单元中，或/和通过逆变单元逆变为交流电，满足用户的交流用电需求，或/和将多余部分通过逆变单元逆变为交流电，实现并网售电。所述复合型光伏光热一体化系统不但能够集成太阳能的光电和光热两种利用方式，还能提高太阳能的利用效率，且系统结构简单，安装使用方便。

优选地，所述流体为气态或者液态或者气液混合态。如环境温度高的季节流体为液体或气液混合态；环境温度低的季节流体为气体。

优选地，所述控制单元与复合型光伏光热一体化构件、储能单元和逆变单元相连接；所述储能单元连接直流用电电路；所述逆变单元连接交流用电电路。

优选地，所述蓄热单元包括管道附件、泵和储热箱体。

优选地，所述泵为直流泵时，由所述储能单元供电，所述泵为交流泵时，所述泵与所述逆变单元相连接。

优选地，所述储能单元可以为铅酸蓄电池或者锂离子电池或者超级电容电池或者镍铬电池等。

采用这种系统结构，所述泵的工作所需用电直接由所述复合型光伏光热一体化构件通过光电转换提供，不需要额外市电供给，能够简化所述复合型光伏光热一体化系统安装和连接结构和节约成本。

优选地，所述全季节复合型光伏光热一体化构件包括透明覆盖层、光电转换部件、粘合剂、金属基板层、保温层和金属边框；所述透明覆盖层包括两层且中间有间隙；所述金属基板层内设有散热空腔；两层透明覆盖层在最上面，透明覆盖层的下面依次为粘合剂包覆的光电转换部件、金属基板层、保温层，透明覆盖层、粘合剂、金属基板层、保温层上述叠层的外部边框采用金属边框封装；即所述复合型光伏光热一体化构件按照图2所示顺序绝缘封装。

优选地，所述金属基板层表面作绝缘吸热涂层处理，如三氧化二铝涂层等。

优选地，所述金属基板内设空腔为纵横贯通排列的流道，且金属基板对角线两侧设有进出水口，用于流体管道连接。

优选地，所述金属基板材质可为铸铝或者铜或者不锈钢或者铝合金或者铸铁或者钢等。

优选地，所述金属基板的内置空腔垂直流体流动方向的截面为圆形或者扇形或者椭圆形或者方形或者多边形。

优选地，所述透明覆盖层可为钢化玻璃或者透明树脂。

优选地，所述粘接剂为eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)胶，其具有粘着力强、耐久性好、光透性好等优点。

优选地，所述光伏单元可为单晶硅片或者多晶硅片或者非晶硅片或者砷化镓片或者碲化镉片或者铜铟镓硒片或者铜锌锡硫片或者有机光伏片。

优选地，所述保温层可为聚氨酯泡沫或者玻璃纤维或者岩棉或者珍珠棉，厚度为20mm-60mm。

优选地，所述金属边框可为断桥铝或者铝合金或者塑钢或者不锈钢或者玻璃钢。

附图说明

图1为本发明所述的全季节复合型光伏光热一体化系统的结构示意图；

图2为本发明所述的全季节复合型光伏光热一体化装置的结构示意图

图中标记：1-全季节复合型光伏光热一体化构件，2-控制单元，3-储能单元，4-逆变单元，5-交流用电，6-市电并网，7-泵，8-蓄热单元，9-储热箱体，10-管道附件，11-透明覆盖层，12-光电转化部件，13-粘合剂，14-金属基板，15-空腔，16-保温层，17-金属边框。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本发明所述的一种全季节复合型光伏光热一体化系统，包括复合型光伏光热一体化构件1、控制单元2、储能单元3、逆变单元4、交流用电5、市电并网6、泵7和蓄热单元8。所述控制单元2为市售太阳能控制器的一种，可将全季节复合型光伏光热一体化构件1产生的电能通过直流-直流变换存储在蓄储能单元3中，也可以连接逆变单元通过直流-交流变换供给交流用电5，还可以将逆变的交流电实现市电并网6；所述储能单元为蓄电池或蓄电池组；所述泵7驱动流体在全季节复合型光伏光热一体化构件1的空腔15和流体管道中循环流动，可将光伏光热一体化构件1产生的热能储存在蓄热单元8中；所述蓄热单元8为保温承压箱体；所述流体可为空气和水，环境温度高的季节流体为水；环境温度低的季节流体为空气；所述泵可为直流泵或交流泵，直流泵时由储能单元3供电，交流泵时与逆变单元4连接，实现全季节复合型光伏光热一体化构件发电直接供给系统用电，不需要额外市电消耗；所述全季节复合型光伏光热一体化系统不但能够集成太阳能的光电和光热两种利用方式，还能提高太阳能的利用效率，且系统结构简单，安装使用方便。

所述全季节复合型光伏光热一体化构件1包括透明覆盖层11、光电转换部件12、粘合剂13、金属基板14、保温层16和金属边框17，其中金属基板14内设空腔15，用于流体介质循环流动将光电转换部件产生的热能带走。所述透明覆盖层11包括两层，均为钢化玻璃，其中一层用于全季节复合型光伏光热一体化构件的盖板，另一层用于封装全季节复合型光伏光热一体化构件；所述光电转换部件12为市售太阳能电池的一种即可；所述粘合剂12为eva胶，厚度为0.4mm-0.5mm；所述金属基板14采用模铸法一次成型，厚度为10mm，内置空腔15，用于流体介质循环冷却，空腔深度6mm，其截面形状为类正方形(边缘圆角处理)；所述保温层16为聚氨酯泡沫，厚度为30mm；所述金属边框17为断桥铝型材，用于封装固定全季节复合型光伏光热一体化构件1，使其整体绝缘性能良好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。