本發(fā)明涉及太陽能光伏光熱綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

聚光型太陽能光伏光熱系統(tǒng)采用聚光技術(shù)，既可以解決太陽輻射能由于能流密度低導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)電量不高的問題，還可以減少太陽能電池的使用量從而降低發(fā)電成本，同時(shí)通過在光伏組件背側(cè)布置冷卻流道來解決組件溫度上升的問題，且回收的熱量還可以二次利用，因此該系統(tǒng)在太陽能利用領(lǐng)域引起了不小的關(guān)注。但是，傳統(tǒng)聚光型太陽能光伏光熱系統(tǒng)的熱采集器主要從光伏組件背面獲取熱量，所以熱采集器的溫度受限于光伏組件的溫度。這是因?yàn)闉榱司S持光伏組件的高效運(yùn)行，太陽能電池的工作溫度不能太高，進(jìn)而其背面冷卻流道中換熱工質(zhì)的出口溫度也就不會(huì)太高，獲得的熱能品位相應(yīng)很低。因此，為了獲得較高光伏轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)獲得高品位的熱能以提高太陽能的綜合利用效率，把新的技術(shù)和方法應(yīng)用于聚光型太陽能光伏光熱系統(tǒng)以解決光伏單元和光熱單元的熱耦合問題是非常必要的。其中，太陽能光譜分頻技術(shù)在解決傳統(tǒng)聚光型太陽能光伏光熱系統(tǒng)熱耦合問題上被寄予厚望。

但是，目前研究的基于太陽能光譜分頻技術(shù)聚光型太陽能光伏光熱系統(tǒng)多采用單一分頻器(多層薄膜固體干涉濾光或選擇性吸收液體濾光)，而實(shí)際上不同的單一分頻器因各有優(yōu)劣要實(shí)現(xiàn)太陽輻射寬光譜分頻困難重重。中國專利“一種太陽能聚光分頻光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)cn102779885a)已提出采用復(fù)合分頻來實(shí)現(xiàn)光伏光熱聯(lián)產(chǎn)，但是他們所用的太陽能分頻玻璃和液體分頻器水均只能吸收近紅外光，沒有起到吸收電池非響應(yīng)短波段光的作用，無法實(shí)現(xiàn)太陽輻射寬光譜分頻，這樣聚光型太陽能光伏光熱系統(tǒng)綜合效率提升受到限制，因此需要對(duì)復(fù)合分頻器組合進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。此外，上述專利(申請(qǐng)公布號(hào)cn102779885a)采用的是復(fù)合拋物面聚光器，屬于低倍聚光器，將此聚光器應(yīng)用在太陽能光譜分頻型光伏光熱系統(tǒng)中不具有效率和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閛tanicar等在《appliedenergy》(應(yīng)用能源)(2015年140卷2期)上發(fā)表的“envisioningadvancedsolarelectricitygeneration:parametricstudiesofcpv/tsystemswithspectralfilteringandhightemperaturepv”一文中指出采用光譜分頻技術(shù)聚光型光伏光熱系統(tǒng)要在高倍聚光條件下才凸顯優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)太陽輻射寬光譜分頻，降低聚光電池組件溫度的同時(shí)輸出更高品位的熱能，而且熱能的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存均在濾光液內(nèi)進(jìn)行，避免了二次換熱引起的效率損失，提高了熱效率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，包括碟式聚光器和復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器，所述復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器接收用碟式聚光器匯聚的太陽光線；所述碟式聚光器為高倍聚光器；所述復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器包括高透光玻璃外管、高透光玻璃內(nèi)管、固體分頻器、液體分頻器、反射壁面、硅膠封裝劑、聚光硅電池、光伏電池電路板、聚光硅電池冷卻水流道和保溫層；所述高透光玻璃外管上貼有第一減反射層，所述高透光玻璃內(nèi)管上貼有第二減反射層；所述固體分頻器由可吸收短波長光，但聚光硅電池高響應(yīng)波段可透過的材料構(gòu)成；所述液體分頻器由可吸收近紅外波長光，但聚光硅電池高響應(yīng)波段可透過的材料構(gòu)成；所述高透光玻璃內(nèi)管在高透光玻璃外管內(nèi)部，所述固體分頻器置于所述高透光玻璃內(nèi)管內(nèi)部，所述液體分頻器為液體，在所述高透光玻璃內(nèi)管內(nèi)部流動(dòng)；所述光伏電池電路板固定在金屬壁上，所述聚光硅電池與光伏電池電路板連接；所述金屬壁通過所述反射壁面固定在所述高透光玻璃外管上，且正對(duì)于所述碟式聚光器；所述硅膠封裝劑設(shè)置在所述高透光玻璃外管和所述聚光硅電池之間；所述聚光硅電池冷卻水流道設(shè)在金屬壁上，用于通過所述金屬壁與光伏電池電路板進(jìn)行熱交換；所述聚光硅電池冷卻水流道包裹保溫層。

進(jìn)一步，所述高透光玻璃外管和所述高透光玻璃內(nèi)管之間設(shè)有真空層。

進(jìn)一步，所述高透光玻璃外管和所述高透光玻璃內(nèi)管采用石英玻璃或硼硅酸鹽玻璃。

進(jìn)一步，所述固體分頻器材料采用cdsxse1-x半導(dǎo)體微晶摻雜玻璃。

進(jìn)一步，所述液體分頻器材料采用丙二醇或乙二醇。

進(jìn)一步，所述固體分頻器吸收的短波長光范圍為280nm-600nm。

進(jìn)一步，所述液體分頻器吸收的近紅外波長光范圍為1100nm-2500nm。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明所述的基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，可以采用固體分頻器吸收短波長光并使聚光硅電池高響應(yīng)波段透過和液體分頻器吸收其它近紅外波長光并使聚光硅電池高響應(yīng)波段透過，實(shí)現(xiàn)太陽輻射寬光譜分頻，降低聚光電池組件溫度的同時(shí)輸出更高品位的熱能。

2.本發(fā)明所述的基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，不僅可以高性價(jià)比地實(shí)現(xiàn)太陽輻射寬光譜分頻，而且熱能的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存均在濾光液內(nèi)進(jìn)行，避免了二次換熱引起的效率損失，提高了熱效率。

3.本發(fā)明所述的基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，把固體分頻器設(shè)置在流有分頻液的高透光玻璃內(nèi)管中部可使固體分頻器吸收短波輻射后進(jìn)一步把熱量傳遞給周圍的分頻液，提供更高品位的熱能。

4.本發(fā)明所述的基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，采用碟式高倍聚光器可以提供高的太陽輻射能流密度，不僅使輸出的電能增加，而且輸出的熱能溫度預(yù)計(jì)可高達(dá)120℃，所以聚光型光伏光熱系統(tǒng)的光電、光熱轉(zhuǎn)換效率均會(huì)提高，系統(tǒng)成本會(huì)進(jìn)一步降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置原理圖。

圖中：

1-碟式聚光器；2-第一減反射層；3-高透光玻璃外管；4-真空層；5-第二減反射層；6-高透光玻璃內(nèi)管；7-固體分頻器；8-液體分頻器；9-反射壁面；10-金屬壁；11-硅膠封裝劑；12-聚光硅電池；13-光伏電池電路板；14-聚光硅電池冷卻水流道；15-保溫層；16-復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1所示，一種基于碟式聚光的復(fù)合分頻太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置，包括碟式聚光器1和復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器16，所述復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器16接收用碟式聚光器1匯聚的太陽光線；所述碟式聚光器1為高倍聚光器；所述復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器16包括高透光玻璃外管3、高透光玻璃內(nèi)管6、固體分頻器7、液體分頻器8、反射壁面9、硅膠封裝劑11、聚光硅電池12、光伏電池電路板13、聚光硅電池冷卻水流道14和保溫層15；所述高透光玻璃外管3上貼有第一減反射層2，所述高透光玻璃內(nèi)管6上貼有第二減反射層5；所述固體分頻器7由可吸收短波長光，但聚光硅電池高響應(yīng)波段可透過的材料構(gòu)成，所述固體分頻器7材料優(yōu)先采用cdsxse1-x半導(dǎo)體微晶摻雜玻璃；所述固體分頻器7吸收的短波長光范圍為280nm-600nm。所述液體分頻器8由可吸收近紅外波長光，但聚光硅電池高響應(yīng)波段可透過的材料構(gòu)成；所述液體分頻器8優(yōu)先采用丙二醇或乙二醇；所述液體分頻器(8)吸收的近紅外波長光范圍為1100nm-2500nm。所述高透光玻璃內(nèi)管6在高透光玻璃外管3內(nèi)部，所述固體分頻器7置于所述高透光玻璃內(nèi)管6內(nèi)部，所述液體分頻器8為液體，在所述高透光玻璃內(nèi)管6內(nèi)部流動(dòng)；把固體分頻器設(shè)置在流有分頻液的高透光玻璃內(nèi)管中部可使固體分頻器吸收短波輻射后進(jìn)一步把熱量傳遞給周圍的分頻液，提供更高品位的熱能。所述光伏電池電路板13固定在金屬壁10上，所述聚光硅電池12與光伏電池電路板13連接；所述金屬壁10通過所述反射壁面9固定在所述高透光玻璃外管3上，且正對(duì)于所述碟式聚光器1，也就是可以使得經(jīng)過碟式聚光器1拋物面的陽光照射在所述高透光玻璃外管3上；所述硅膠封裝劑11設(shè)置在所述高透光玻璃外管3和所述聚光硅電池12之間；所述聚光硅電池冷卻水流道14設(shè)在金屬壁10上，用于通過所述金屬壁10與光伏電池電路板13進(jìn)行熱交換；所述聚光硅電池冷卻水流道14包裹保溫層15。由于固體分頻器7和液體分頻器8共同作用，實(shí)現(xiàn)太陽輻射寬光譜分頻，降低聚光電池組件溫度的同時(shí)輸出更高品位的熱能，而且熱能的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存均在濾光液內(nèi)進(jìn)行，避免了二次換熱引起的效率損失，提高了熱效率。

為了提高透光度，所述高透光玻璃外管3和所述高透光玻璃內(nèi)管6采用石英玻璃或硼硅酸鹽玻璃。

為了減少高透光玻璃外管3和高透光玻璃內(nèi)管6之間的能量損失，所述高透光玻璃外管3和所述高透光玻璃內(nèi)管6之間設(shè)有真空層4。

工作原理：

來自碟式聚光器1的匯聚太陽光通過復(fù)合分頻太陽能光伏光熱接收器16中均采用石英玻璃或硼硅酸鹽玻璃的高透光玻璃外管3和高透光玻璃內(nèi)管6，進(jìn)一步匯聚到高透光玻璃內(nèi)管6中的固體分頻器7和液體分頻器8。其中，太陽光譜中280nm至600nm范圍內(nèi)的短波長光和1100nm至2500nm范圍內(nèi)的其它近紅外波長光被液體分頻器8和固體分頻器7吸收，并轉(zhuǎn)化為高品位熱能，在高透光玻璃外管3和高透光玻璃內(nèi)管6間設(shè)置真空層4起到保溫作用。為了提高系統(tǒng)光學(xué)效率，在高透光玻璃外管3和高透光玻璃內(nèi)管6上分別設(shè)置有第一減反射層2、第二減反射層5。600nm至1100nm范圍內(nèi)的光穿過高透光玻璃外管3、高透光玻璃內(nèi)管6、硅膠封裝劑11后入射到聚光硅電池12上，對(duì)于入射角較大的光線還要先經(jīng)由反射壁面9后匯聚到聚光硅電池12上，并轉(zhuǎn)變成電能和熱量；其中，電能提供給用戶使用；熱能經(jīng)電池電路板13和金屬壁10傳遞到聚光硅電池冷卻水流道14內(nèi)的水工質(zhì)，聚光硅電池冷卻水流道14外表面設(shè)置有保溫層15以減少熱損失。還可以在聚光硅電池冷卻水流道14與高透光玻璃內(nèi)管6之間設(shè)有熱交換器，使流出聚光硅電池冷卻水流道14中的熱水用來預(yù)熱液體分頻器8中的液體。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。