本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著世界范圍內(nèi)太陽(yáng)能光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏發(fā)電不僅能夠解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電和特殊用電，而且逐步向并網(wǎng)發(fā)電和建筑結(jié)合供電的方向迅速發(fā)展。與國(guó)際上蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電技術(shù)相比，國(guó)內(nèi)平板式光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)還處于技術(shù)開(kāi)發(fā)階段。

太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

1、發(fā)電過(guò)程不耗水、不耗氣、不耗煤、不耗柴、不耗油、不耗鈾；

2、無(wú)噪聲、無(wú)煙塵、無(wú)摩擦、無(wú)振動(dòng)、無(wú)隱患、無(wú)需管理。

太陽(yáng)能發(fā)電是太陽(yáng)能最高效利用的方式之一，有兩種方式：

1、光伏發(fā)電；

2、光熱發(fā)電。

太陽(yáng)能的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在其投資和發(fā)電成本高，并且傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)電池板溫度過(guò)高。利用太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電，設(shè)備成本高，且太陽(yáng)能利用率較低，不能廣泛應(yīng)用，除去在特殊場(chǎng)合(如航天器、孤島等)的應(yīng)用,還不存在和常規(guī)能源發(fā)電方式進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力。欲在電力市場(chǎng)占有一席之地,只有通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)——大步伐提高轉(zhuǎn)換率或大幅度降低系統(tǒng)成本。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優(yōu)化系統(tǒng)，能夠有效提高太陽(yáng)能的利用效率，降低太陽(yáng)能電池板的溫度，可以延長(zhǎng)電池板的使用壽命，達(dá)到提高電效率和熱效率的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優(yōu)化系統(tǒng)，包括PV/T(太陽(yáng)能光伏/熱)模塊、水冷系統(tǒng)和自動(dòng)追蹤系統(tǒng)；所述PV/T模塊包括太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)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(yáng)能電池板的后端伸出與水冷塊相連，所述太陽(yáng)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(tǒng)包括冷水箱，所述冷水箱的出水口通過(guò)管路與給水泵的入水口相連，所述給水泵的出水口通過(guò)管路與節(jié)流閥的入水口相連，所述節(jié)流閥的出水口通過(guò)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(guò)管路與熱水箱的入水口相連；所述自動(dòng)追蹤系統(tǒng)包括與太陽(yáng)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(yáng)傳感器和電機(jī)相連，所述太陽(yáng)傳感器和電機(jī)均與所述控制器相連。

進(jìn)一步的，所述水冷塊至所述熱水箱的管路中設(shè)有流量計(jì)，所述流量計(jì)的入水口與所述水冷塊的出水口相連，所述流量計(jì)的出水口與所述熱水箱的入水口相連。

進(jìn)一步的，所述聚光器為反射式聚光器。

進(jìn)一步的，所述控制器為可編程邏輯控制器。

本實(shí)用新型的有益效果：本產(chǎn)品解決了傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)溫度過(guò)高導(dǎo)致發(fā)電效率低、組件壽命短的問(wèn)題；本產(chǎn)品能夠有效提高太陽(yáng)能的利用效率，降低太陽(yáng)能電池板的溫度，可以延長(zhǎng)電池板的使用壽命，達(dá)到提高電效率和熱效率的目的。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的基于光伏光熱集熱器的光電光熱優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的聚光器的工作原理圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱管傳熱作用效果圖。

圖中：

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

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1-2所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種基于光伏光熱集熱器的光電光熱優(yōu)化系統(tǒng)，包括PV/T模塊、水冷系統(tǒng)和自動(dòng)追蹤系統(tǒng)；所述PV/T模塊包括太陽(yáng)能電池板11，所述太陽(yáng)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(yáng)能電池板11的后端伸出與水冷塊4相連，所述太陽(yáng)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(tǒng)包括冷水箱1，所述冷水箱1的出水口通過(guò)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(guò)管路與節(jié)流閥3的入水口相連，所述節(jié)流閥3的出水口通過(guò)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(guò)管路與熱水箱6的入水口相連；所述自動(dòng)追蹤系統(tǒng)包括與太陽(yáng)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(yáng)傳感器8和電機(jī)9相連，所述太陽(yáng)傳感器8和電機(jī)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(shè)有流量計(jì)5，所述流量計(jì)5的入水口與所述水冷塊4的出水口相連，所述流量計(jì)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(shí)用新型采用太陽(yáng)能電池板11與熱管12平行集中集成方式，太陽(yáng)能電池板11與熱管12平行無(wú)間隔平鋪粘接。熱管12前端為蒸發(fā)端，液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)端吸收熱量蒸發(fā)；熱管12后端為冷凝端，氣態(tài)工質(zhì)在冷凝端放熱冷凝回流至蒸發(fā)端。太陽(yáng)能電池板11前端與熱管12前端相重合，熱管12后端從太陽(yáng)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(yáng)能電池板11長(zhǎng)度上各點(diǎn)的溫度不是完全相等，但無(wú)間隔地平鋪粘接使太陽(yáng)能電池板11散發(fā)的熱量絕大部分通過(guò)熱管12傳遞到水冷塊。

太陽(yáng)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(duì)光伏電池的散熱保護(hù)結(jié)合起來(lái)，以充分利用太陽(yáng)能電池板11自身升溫的廢熱，在保證光伏發(fā)電效率的同時(shí)使得總系統(tǒng)的可用火用大大提高。實(shí)現(xiàn)CPC-PV/T系統(tǒng)光熱部分的終端產(chǎn)品為溫度在45℃左右的熱水。

采用太陽(yáng)能電池板11與熱管12平行集中集成方式，需要根據(jù)太陽(yáng)能電池板11的尺寸確定熱管12的尺寸。熱管12必須是長(zhǎng)條扁狀，若熱管12為方形或者太厚，熱管12內(nèi)部的工質(zhì)在蒸發(fā)和冷凝的時(shí)候會(huì)發(fā)生流動(dòng)混亂的情況，從而無(wú)法正常傳熱。

假設(shè)太陽(yáng)能電池板11長(zhǎng)為x，寬為y，單位mm；熱管長(zhǎng)為m，寬為n，單位mm。具體實(shí)施時(shí)以太陽(yáng)能電池板11為前提，要求熱管12幾何尺寸滿(mǎn)足以下關(guān)系加工即可：

如圖3所示，本實(shí)用新型針對(duì)于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電的局限性,提出使太陽(yáng)能光伏發(fā)電和熱量重利用結(jié)合的“光-電-熱”高效發(fā)電模式，并對(duì)熱管大小排列集成方式進(jìn)行了著重的研究與設(shè)計(jì),從而有效彌補(bǔ)了太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性,充分利用太陽(yáng)能的光伏發(fā)電來(lái)節(jié)省部分化石燃料，降低火力發(fā)電站的運(yùn)行成本。

本產(chǎn)品由自動(dòng)追蹤系統(tǒng)、PV/T光熱系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)組成。PV/T系統(tǒng)保證太陽(yáng)能電池板11的發(fā)電效率，同時(shí)吸收的廢熱由水冷系統(tǒng)再次利用，通過(guò)對(duì)跟蹤系統(tǒng)的控制來(lái)保證太陽(yáng)能電池板11受到最大的輻照強(qiáng)度。下文分別對(duì)聚光系統(tǒng)、自動(dòng)追蹤系統(tǒng)、PV/T光熱系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)組成進(jìn)行分別介紹：

一、自動(dòng)追蹤系統(tǒng)

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)指使聚光器的軸線始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)光線。本裝置采用的跟蹤太陽(yáng)的方法為光電跟蹤，即通過(guò)太陽(yáng)傳感器(光敏電阻)8作為反饋信號(hào)控制電機(jī)9運(yùn)轉(zhuǎn)，使聚光器軸線對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)光線。該跟蹤方式可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)各種天氣情況下的自動(dòng)跟蹤，可以滿(mǎn)足各種需要控制跟蹤裝置的系統(tǒng)。

反射式聚光器具有制造成本低，加工方便，便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，可分為平板、旋轉(zhuǎn)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(diǎn)聚光結(jié)構(gòu)的聚光器一般要求雙軸跟蹤，線聚光結(jié)構(gòu)的聚光器僅需單軸跟蹤。由于本裝置采用了線聚光結(jié)構(gòu)的聚光器，所以使用水平軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)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(yáng)能輻射的散射部分。通過(guò)聚光器獲得理想的發(fā)電效率。

二、PV/T模塊

在PV/T系統(tǒng)中，以水為介質(zhì)可獲得比以空氣為介質(zhì)更好的電池冷卻效果。但是對(duì)于傳統(tǒng)的水冷型PV/T系統(tǒng)而言，當(dāng)外界溫度較低時(shí)，銅管里的水就會(huì)凍結(jié)，對(duì)管道造成傷害的同時(shí)會(huì)引起電池板芯形變?cè)斐呻姵負(fù)p壞，同時(shí)，傳統(tǒng)的水冷型PV/T系統(tǒng)冷卻水直接與管道接觸，會(huì)造成管道的腐蝕，降低使用壽命。

熱管12是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有很高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、熱流密度可變性。適合用于聚光條件下太陽(yáng)能電池板11的冷卻。

本裝置將熱管12蒸發(fā)端與太陽(yáng)能電池板11用硅酮粘合劑相連接，冷凝端與水冷系統(tǒng)接觸換熱，構(gòu)成PV/T光熱系統(tǒng)。由于熱管12蒸發(fā)端內(nèi)部發(fā)生的是工質(zhì)的相變傳熱，沿?zé)峁軅鳠岱较驕囟忍荻群苄?，使得太?yáng)能電池板11溫度較均勻。有效提高組件光電轉(zhuǎn)換效率。

三、水冷系統(tǒng)

水冷系統(tǒng)由冷水箱1，管道，給水泵2，調(diào)節(jié)閥3，流量計(jì)5，熱水箱6構(gòu)成，來(lái)自冷水箱1的冷水被給水泵2帶動(dòng)流過(guò)管道。當(dāng)熱管的冷凝端與水冷系統(tǒng)換熱后，冷水吸收光伏電池的廢熱，溫度升高，進(jìn)入熱水箱6，作為生活用水儲(chǔ)存，通過(guò)調(diào)節(jié)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(jìn)入集熱器內(nèi)部，因此可以大大縮短系統(tǒng)的水路長(zhǎng)度，減小了儲(chǔ)存在系統(tǒng)管路內(nèi)的熱水量，提高了系統(tǒng)的熱水可利用率。

綜上所述，借助于本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，本產(chǎn)品解決了傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)溫度過(guò)高導(dǎo)致發(fā)電效率低、組件壽命短的問(wèn)題；本產(chǎn)品能夠有效提高太陽(yáng)能的利用效率，降低太陽(yáng)能電池板的溫度，可以延長(zhǎng)電池板的使用壽命，達(dá)到提高電效率和熱效率的目的。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。