一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優化系統的制作方法

本實用新型涉及太陽能技術領域，具體來說，涉及一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優化系統。

背景技術：

近年來，隨著世界范圍內太陽能光伏技術和光伏產業的發展，光伏發電不僅能夠解決邊遠地區的用電和特殊用電，而且逐步向并網發電和建筑結合供電的方向迅速發展。與國際上蓬勃發展的光伏發電技術相比，國內平板式光伏發電系統技術已經比較成熟，而聚光光伏發電系統還處于技術開發階段。

太陽能的優點主要體現為以下幾點：

1、發電過程不耗水、不耗氣、不耗煤、不耗柴、不耗油、不耗鈾；

2、無噪聲、無煙塵、無摩擦、無振動、無隱患、無需管理。

太陽能發電是太陽能最高效利用的方式之一，有兩種方式：

1、光伏發電；

2、光熱發電。

太陽能的缺點主要體現在其投資和發電成本高，并且傳統的太陽能熱發電系統工作時電池板溫度過高。利用太陽能來發電，設備成本高，且太陽能利用率較低，不能廣泛應用，除去在特殊場合(如航天器、孤島等)的應用,還不存在和常規能源發電方式進行市場競爭的能力。欲在電力市場占有一席之地,只有通過兩種途徑來實現——大步伐提高轉換率或大幅度降低系統成本。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

針對相關技術中的上述技術問題，本實用新型提出一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優化系統，能夠有效提高太陽能的利用效率，降低太陽能電池板的溫度，可以延長電池板的使用壽命，達到提高電效率和熱效率的目的。

為實現上述技術目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優化系統，包括PV/T(太陽能光伏/熱)模塊、水冷系統和自動追蹤系統；所述PV/T模塊包括太陽能電池板，所述太陽能電池板的前端與熱管的前端相重合，所述熱管的后端從太陽能電池板的后端伸出與水冷塊相連，所述太陽能電池板連 接有控制器和蓄電池，所述控制器與所述蓄電池相連；所述水冷系統包括冷水箱，所述冷水箱的出水口通過管路與給水泵的入水口相連，所述給水泵的出水口通過管路與節流閥的入水口相連，所述節流閥的出水口通過管路與所述水冷塊的入水口相連，所述水冷塊的出水口通過管路與熱水箱的入水口相連；所述自動追蹤系統包括與太陽能電池板相連的聚光器，所述聚光器包括聚光器本體，所述聚光器本體分別與太陽傳感器和電機相連，所述太陽傳感器和電機均與所述控制器相連。

進一步的，所述水冷塊至所述熱水箱的管路中設有流量計，所述流量計的入水口與所述水冷塊的出水口相連，所述流量計的出水口與所述熱水箱的入水口相連。

進一步的，所述聚光器為反射式聚光器。

進一步的，所述控制器為可編程邏輯控制器。

本實用新型的有益效果：本產品解決了傳統太陽能發電系統工作時溫度過高導致發電效率低、組件壽命短的問題；本產品能夠有效提高太陽能的利用效率，降低太陽能電池板的溫度，可以延長電池板的使用壽命，達到提高電效率和熱效率的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據本實用新型實施例所述的基于光伏光熱集熱器的光電光熱優化系統的結構示意圖；

圖2是根據本實用新型實施例所述的聚光器的工作原理圖；

圖3是根據本實用新型實施例的熱管傳熱作用效果圖。

圖中：

1、冷水箱；2、給水泵；3、節流閥；4、水冷塊；5、流量計；6、熱水箱；7、聚光器本體；8、太陽傳感器；9、電機；10、控制器；11、太陽能電池板；12、熱管；13、蓄電池。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1-2所示，根據本實用新型實施例所述的一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優化系統，包括PV/T模塊、水冷系統和自動追蹤系統；所述PV/T模塊包括太陽能電池板11，所述太陽能電池板11的前端與熱管12的前端相重合，所述熱管12的后端從太陽能電池板11的后端伸出與水冷塊4相連，所述太陽能電池板11連接有控制器10和蓄電池13，所述控制器10與所述蓄電池13相連；所述水冷系統包括冷水箱1，所述冷水箱1的出水口通過管路與給水泵2的入水口相連，所述給水泵2的出水口通過管路與節流閥3的入水口相連，所述節流閥3的出水口通過管路與所述水冷塊4的入水口相連，所述水冷塊4的出水口通過管路與熱水箱6的入水口相連；所述自動追蹤系統包括與太陽能電池板11相連的聚光器，所述聚光器包括聚光器本體7，所述聚光器本體7分別與太陽傳感器8和電機9相連，所述太陽傳感器8和電機9均與所述控制器10相連。

其中，所述水冷塊4至所述熱水箱6的管路中設有流量計5，所述流量計5的入水口與所述水冷塊4的出水口相連，所述流量計5的出水口與所述熱水箱6的入水口相連。

其中，所述聚光器為反射式聚光器。

其中，所述控制器10為可編程邏輯控制器。

如圖1所示，本實用新型采用太陽能電池板11與熱管12平行集中集成方式，太陽能電池板11與熱管12平行無間隔平鋪粘接。熱管12前端為蒸發端，液態工質在蒸發端吸收熱量蒸發；熱管12后端為冷凝端，氣態工質在冷凝端放熱冷凝回流至蒸發端。太陽能電池板11前端與熱管12前端相重合，熱管12后端從太陽能電池板5后端伸出與水冷塊7相連。這樣的集成方式在太陽能電池板11長度上各點的溫度不是完全相等，但無間隔地平鋪粘接使太陽能電池板11散發的熱量絕大部分通過熱管12傳遞到水冷塊。

太陽能電池板11與熱管12平行集中集成方式可廣泛用于家用，將光熱利用與對光伏電池的散熱保護結合起來，以充分利用太陽能電池板11自身升溫的廢熱，在保證光伏發電效率的同時使得總系統的可用火用大大提高。實現CPC-PV/T系統光熱部分的終端產品為溫度在45℃左右的熱水。

采用太陽能電池板11與熱管12平行集中集成方式，需要根據太陽能電池板11的尺寸確定熱管12的尺寸。熱管12必須是長條扁狀，若熱管12為方形或者太厚，熱管12內部的工質在蒸發和冷凝的時候會發生流動混亂的情況，從而無法正常傳熱。

假設太陽能電池板11長為x，寬為y，單位mm；熱管長為m，寬為n，單位mm。具體實施時以太陽能電池板11為前提，要求熱管12幾何尺寸滿足以下關系加工即可：

如圖3所示，本實用新型針對于傳統的太陽能光伏發電的局限性,提出使太陽能光伏發電和熱量重利用結合的“光-電-熱”高效發電模式，并對熱管大小排列集成方式進行了著重的研究與設計,從而有效彌補了太陽能的不穩定性,充分利用太陽能的光伏發電來節省部分化石燃料，降低火力發電站的運行成本。

本產品由自動追蹤系統、PV/T光熱系統和水冷系統組成。PV/T系統保證太陽能電池板11的發電效率，同時吸收的廢熱由水冷系統再次利用，通過對跟蹤系統的控制來保證太陽能電池板11受到最大的輻照強度。下文分別對聚光系統、自動追蹤系統、PV/T光熱系統、水冷系統組成進行分別介紹：

一、自動追蹤系統

自動跟蹤系統指使聚光器的軸線始終對準太陽光線。本裝置采用的跟蹤太陽的方法為光電跟蹤，即通過太陽傳感器(光敏電阻)8作為反饋信號控制電機9運轉，使聚光器軸線對準太陽光線。該跟蹤方式可以實現大范圍內各種天氣情況下的自動跟蹤，可以滿足各種需要控制跟蹤裝置的系統。

反射式聚光器具有制造成本低，加工方便，便于安裝等優點，可分為平板、旋轉拋物面、組合拋物面和拋物槽等，考慮到聚光精度，我們采用拋物面型線聚焦反射式聚光器。

點聚光結構的聚光器一般要求雙軸跟蹤，線聚光結構的聚光器僅需單軸跟蹤。由于本裝置采用了線聚光結構的聚光器，所以使用水平軸旋轉結構的單軸跟蹤。

本裝置的聚光器的主要反射材料是鍍銀面和鍍鋁面。充分利用太陽能輻射的散射部分。通過聚光器獲得理想的發電效率。

二、PV/T模塊

在PV/T系統中，以水為介質可獲得比以空氣為介質更好的電池冷卻效果。但是對于傳統的水冷型PV/T系統而言，當外界溫度較低時，銅管里的水就會凍結，對管道造成傷害的同時會引起電池板芯形變造成電池損壞，同時，傳統的水冷型PV/T系統冷卻水直接與管道接觸，會造成管道的腐蝕，降低使用壽命。

熱管12是依靠自身內部工作液體相變來實現傳熱的傳熱元件，具有很高的導熱性、優良的等溫性、熱流密度可變性。適合用于聚光條件下太陽能電池板11的冷卻。

本裝置將熱管12蒸發端與太陽能電池板11用硅酮粘合劑相連接，冷凝端與水冷系統接觸換熱，構成PV/T光熱系統。由于熱管12蒸發端內部發生的是工質的相變傳熱，沿熱管傳熱方向溫度梯度很小，使得太陽能電池板11溫度較均勻。有效提高組件光電轉換效率。

三、水冷系統

水冷系統由冷水箱1，管道，給水泵2，調節閥3，流量計5，熱水箱6構成，來自冷水箱1的冷水被給水泵2帶動流過管道。當熱管的冷凝端與水冷系統換熱后，冷水吸收光伏電池的廢熱，溫度升高，進入熱水箱6，作為生活用水儲存，通過調節流速可得到不同溫度的終端熱水。由于冷卻水直接從集熱器頂部的集管流出，并未進入集熱器內部，因此可以大大縮短系統的水路長度，減小了儲存在系統管路內的熱水量，提高了系統的熱水可利用率。

綜上所述，借助于本實用新型的上述技術方案，本產品解決了傳統太陽能發電系統工作時溫度過高導致發電效率低、組件壽命短的問題；本產品能夠有效提高太陽能的利用效率，降低太陽能電池板的溫度，可以延長電池板的使用壽命，達到提高電效率和熱效率的目的。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。