專利名稱：太陽能聚光光伏熱泵聯合系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，屬于太陽能 利用技術領域。
背景技術：
太陽能是一種清潔無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭， 充分開發利用太陽能不僅可以節約日益枯竭的常規能源，緩解嚴峻的 資源短缺問題，而且還可以減少污染，保護人類賴以生存的生態環境。 以太陽能為主導的可再生能源的開發利用將在二十一世紀成為與生 物、信息、材料并駕齊驅的最具發展潛力的領域。開發利用太陽能已 成為國際事務的一大主題和世界各國可持續發展的重要戰略決策。
太陽能光電轉換直接將太陽能轉化為電能，是一種方便的太陽能 利用方式，它具有運行安全可靠、無需燃料、無噪聲、無污染、可就 地利用、無需增設輸變電設備、使用維護簡便、規模可大可小等優點， 因而受到了世界各國的重視。但是由于人們采用的聚光光伏發電技術
中商業化太陽能電池的光電轉化率不到20%，剩余80%以上的能量均 以熱能的形式散失掉了 ，而產生的熱能又使聚光太陽能電池的性能下 降，進一步降低了太陽能的利用率，極大的限制了太陽能應用的進一 步推廣。申請人經過研究發現，如果將太陽能的光電轉換和光熱轉換 綜合成一套系統，則系統單位面積內太陽能的綜合效率明顯高于單獨 的光電或者光熱利用系統，因為綜合系統不僅利用了散失掉的熱能， 而且降低了太陽能電池溫度，提高了太陽能電池的輸出功率，結果必 將有力地推進太陽能利用技術的發展。
實用新型內容
本實用新型的目的是提出了一種可以在光電轉換基礎上進一步 將熱能收集以便利用的太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，從而克服現有 聚光光伏發電系統中太陽能利用率不到20%和現有光熱利用系統中綜 合利用效率不高的缺點。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是 一種太陽能聚光 光伏熱泵聯合系統，包括聚光光伏集熱系統和熱泵系統，所述聚光光 伏集熱系統含有安置在自動跟蹤太陽裝置上的聚光器、位于聚光器聚 焦位置附近的太陽能電池組件，所述熱泵系統含有蒸發器，所述聚光 光伏集熱系統還含有太陽能集熱器和連接管路，所述太陽能集熱器位 于太陽能電池組件背部，與熱泵系統的蒸發器耦合相連。
聚光光伏集熱系統的具體結構可參見申請人在另 一份發明專利 (申請號為2007100243395 )中的描述。聚光光伏集熱系統中的集熱 工質可以是水、冷卻油或空氣等其他介質。
整個系統工作時，太陽輻照中的短波輻照-故太陽能電池組件通過 光電轉換形成電流輸出，長波輻照則通過光熱轉換形成熱能被太陽能 集熱器中的集熱工質吸收，集熱工質再通過蒸發器將熱能傳遞給熱泵 系統中的冷卻劑。
本實用新型將聚光光伏的光電利用裝置與熱泵裝置有機結合起 來，不僅使太陽能電池組件工作在較低的溫度范圍，得到有效冷卻， 光電效率和光熱效率同時得以提高；而且太陽輻射通過光熱轉換作為
熱泵的低溫熱源，提高了熱泵循環的蒸發溫度和蒸發壓力，使得熱泵 性能系數得以提高。因此，整套太陽能聚光光伏熱泵聯合系統提高了 綜合利用效率和性能價格比，降低了使用成本，將有利于進行大規模 應用。以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。
圖2為本實用新型實施例二的結構示意圖。
圖3為本實用新型實施例三的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例的太陽能聚光光伏熱泵聯合系統如
圖1所示，包括聚光 光伏集熱系統和熱泵系統，聚光光伏集熱系統由聚光器1、太陽能電 池組件2、自動跟蹤太陽裝置3和太陽能集熱器4組成，熱泵系統由 形成串聯回路的蒸發器5、壓縮機6、冷凝器7和節流閥8組成，為 壓縮式熱泵系統。聚光光伏集熱系統的具體結構可參見申請人在另一 份發明專利(申請號為2007100243395 )中的描述，其中太陽能集熱 器4位于太陽能電池組件2背部，并通過連接管路9與熱泵系統的蒸 發器5耦合相連。太陽能集熱器4中流有集熱工質10，集熱工質IO 可以為水、冷卻油或空氣等介質之一。
如
圖1所示，集熱工質10經過位于太陽能電池組件2背后的太陽能 集熱器4后溫度升高，通過連接管路9進入蒸發器5并對熱泵系統中的 冷卻劑ll進行加熱。同時，集熱工質10經過與冷卻劑11的換熱而溫度 降低，返回后可以對太陽能電池組件2進行再次冷卻，從而實現了聚 光光伏系統集熱工質1 O的循環使用，不僅提高了太陽能電池的輸出功 率以及光伏系統的經濟性，而且由于采用了太陽能作為熱泵系統的低 溫熱源，使得蒸發溫度和蒸發壓力高于普通熱泵，提高了熱泵的性能 系數，同時還可以避免普通熱泵在冬季存在的嚴重結霜現象。 實施例二
本實施例的太陽能聚光光伏熱泵聯合系統與實施例一的基本結
構大體相同，其主要區別在于實施例一熱泵系統中的蒸發器在此實施
例中位于太陽能電池組件2背部，并與太陽能電池組件一起構成一體 式太陽能集熱蒸發器12。例如，可以將太陽能電池組件、太陽能集 熱器和熱泵蒸發器層壓為一體，使之構成一體式太陽能集熱蒸發器， 如圖2所示，冷卻劑11進入位于太陽能電池組件2背后的太陽 能集熱蒸發器12，經太陽能電池組件2加熱后吸熱蒸發，帶走太陽 能電池組件2因聚光而產生的大量熱量，使其工作溫度維持在一個較 低的范圍，從而提高了太陽能電池組件2的輸出功率，進而提高了光 伏系統的經濟性。相對于實施例一而言，本實施例少了一次換熱器換 熱的過程，進一步提高了太陽能聚光光伏熱泵聯合系統對太陽能的利
用率，而且與實施例--樣，由于采用了太陽能作為熱泵系統的低溫
熱源，使得蒸發溫度和蒸發壓力高于普通熱泵，提高了熱泵的性能系
數，還避免了冬季的結霜現象。
實施例三
本實施例的太陽能聚光光伏熱泵聯合系統與實施例一的基本結 構也大體相同，其主要區別在于熱泵系統是由發生器13、溶液泵14、 吸收器15、節流閥8、冷凝器7和蒸發器5、分凝器16、精餾器17、 過冷器18和熱交換器19組成的吸收式熱泵系統。聚光光伏集熱系統 仍由聚光器l、太陽能電池組件2、自動跟蹤太陽裝置3和太陽能集 熱器4組成，其中太陽能集熱器4位于太陽能電池組件2背部并通過 連接管路9與吸收式熱泵系統的蒸發器5相連，太陽能集熱器4中流 有集熱工質IO，集熱工質10為水、冷卻油或空氣等介質。
工作時，發生器13產生的制冷劑蒸汽中帶有吸收劑蒸汽，為得 到純度高的制冷劑蒸汽，熱泵系統中設置了分凝器16和精餾器17。 制冷劑蒸汽進入冷凝器7中放出熱量，冷凝器7出來的液體經過過冷
器18被過冷卻，然后經節流閥8節流降低壓力，進入蒸發器5中， 從聚光光伏集熱系統引來的低位熱源吸收熱量，吸收器15中，稀溶 液吸收制冷劑蒸汽后變成濃溶液，由溶液泵升壓，再經熱交換器19 輸送到發生器13中，而發生器13中的濃溶液由于制冷劑汽化而轉變 為稀溶液，這些稀溶液經熱交換器19和節流閥8節流后進入吸收器 15。聚光光伏集熱系統的集熱工質IO在熱泵的蒸發器5中放出熱量， 溫度降低后可以重復冷卻太陽能電池組件2，實現循環利用。
除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等 同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范 圍。
權利要求1、一種太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，包括聚光光伏集熱系統和熱泵系統，所述聚光光伏集熱系統含有安置在自動跟蹤太陽裝置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太陽能電池組件，所述熱泵系統含有蒸發器，其特征在于所述聚光光伏集熱系統還含有太陽能集熱器和連接管路，所述太陽能集熱器位于太陽能電池組件背部，與熱泵系統的蒸發器耦合相連。
2、 根據權利要求1所述太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，其特征 在于所述熱泵系統為由連接管路串聯的蒸發器、壓縮機、冷凝器和 節流閥組成的壓縮式熱泵系統。
3、 根據權利要求1或2所述太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，其 特征在于所述熱泵系統中的蒸發器位于太陽能電池組件背部，與太 陽能電池組件一起構成一體式太陽能集熱蒸發器。
4、 根據權利要求3所述太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，其特征 在于所述太陽能電池組件、太陽能集熱器和熱泵蒸發器層壓為一體， 構成一體式太陽能集熱蒸發器。
5、 根據權利要求1所述太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，其特征 在于所述熱泵系統為由發生器、溶液泵、吸收器、節流閥、冷凝器、 蒸發器、分凝器、精餾器、過冷器、熱交換器組成的吸收式熱泵系統； 所述太陽能集熱器位于太陽能電池組件背部，并通過連接管路與熱泵 系統的蒸發器耦合相連。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能聚光光伏熱泵聯合系統，屬于太陽能利用技術領域。該系統包括聚光光伏集熱系統和熱泵系統，聚光光伏集熱系統由聚光器、太陽能電池組件、自動跟蹤太陽裝置和太陽能集熱器組成，熱泵系統是由蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥組成的壓縮式熱泵系統，所述太陽能集熱器位于太陽能電池組件背部并通過連接管路與熱泵系統的蒸發器相連，聚光光伏集熱系統中的集熱工質可以是水、冷卻油或空氣等其他介質。本實用新型將太陽能的光電轉換和光熱轉換綜合利用于一套系統，充分利用了散失掉的熱能，而且降低了太陽能電池溫度，提高了太陽能電池的輸出功率。
文檔編號F25B30/04GK201062902SQ200720040299
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年7月6日
發明者劉曉暉, 孫利國, 華 張, 張振遠, 張耀明, 寧 徐, 斌 杜, 王文斌, 強 陳 申請人:張耀明;孫利國