本實用新型屬于太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于分形換熱器的聚光太陽能光電光熱一體化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電在利用率上較低，光電轉(zhuǎn)化效率為10％-20％,其它大部分能量以熱能形式散失。直接采用單晶硅發(fā)電的太陽能利用效率較低，而且太陽能電池板的成本較高。

與獨立的光伏發(fā)電和熱利用相比，太陽能光伏光熱一體化PV/T(Photovoltaic Thermal，光電/光熱)系統(tǒng)具有相對較高的綜合利用率。采用聚光太陽能光伏發(fā)電技術(shù)可以降低發(fā)電成本，提高系統(tǒng)的熱電綜合能量利用效率。但聚光條件下會使電池溫度升高，一定程度上降低電池光電轉(zhuǎn)換效率和電池使用壽命。

為了降低電池溫度，目前常規(guī)的冷卻方式有被動式自然冷卻和主動式冷卻，如水冷或強制風(fēng)冷，上述冷卻方式冷卻效果差，會在電池表面形成比較大的溫差，降低電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種基于分形換熱器的聚光太陽能光電光熱一體化系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

基于分形換熱器的聚光太陽能光電光熱一體化系統(tǒng)，包括支撐裝置、PV/T模塊、聚光模塊和水循環(huán)模塊；

所述支撐裝置包括架體和支撐桿，所述支撐桿上端固定有萬向節(jié)，所述聚光模塊與所述萬向節(jié)固定連接，所述支撐桿下端固定在所述架體上，所述PV/T模塊放置在所述架體上且位于所述聚光模塊下方；

所述PV/T模塊，所述PV/T模塊為光電/光熱模塊(Photovoltaic Thermal)，所述PV/T模塊包括絕熱纖維棉、玻璃外罩、太陽能電池板和分形換熱器，所述分形換熱器一端設(shè)有進(jìn)水口，所述分形換熱器另一端設(shè)有出水口，所述絕熱纖維棉鋪設(shè)在所述分形換熱器底部，所述太陽能電池板放置在所述分形換熱器上面，所述太陽能電池板和所述分形換熱器通過導(dǎo)熱膠連接，所述玻璃外罩罩在所述太陽能電池板上方；

所述水循環(huán)模塊包括恒溫水槽、智能水溫控制器、進(jìn)水管、出水管、流量計、第一壓力表和第二壓力表，所述智能水溫控制器與所述恒溫水槽連通，所述進(jìn)水管一端與所述恒溫水槽連通，所述進(jìn)水管另一端與所述分形換熱器的出水口連通，所述出水管一端與所述恒溫水槽連通，所述出水管另一端與所述分形換熱器的進(jìn)水口連通，所述流量計和所述第一壓力表設(shè)置在所述出水管上，所述第二壓力表設(shè)置在所述進(jìn)水管上。

優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集儀、輻射測量儀和計算機(jī)，所述分形換熱器上開設(shè)有測溫孔，所述測溫孔內(nèi)插有熱電偶，所述數(shù)據(jù)采集儀與所述計算機(jī)及所述熱電偶通過導(dǎo)線電連接，所述輻射測量儀與所述太陽能電池板及所述數(shù)據(jù)采集儀通過導(dǎo)線電連接。

優(yōu)選地，所述太陽能電池板外接一個電阻或燈泡。

優(yōu)選地，所述聚光模塊為復(fù)合拋物面聚光器或菲涅爾透鏡。

本實用新型提供的基于分形換熱器的聚光太陽能光電光熱一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理，將太陽能電池板與分形換熱器相粘合，太陽能電池板上加封裝玻璃外罩，將PV/T模塊放置在太陽光下，一方面太陽能電池板不斷吸收聚光模塊的能量，溫度升高；另一方面，分形換熱器流通傳熱工質(zhì)，使得分形換熱器對太陽能電池板不斷冷卻，傳熱工質(zhì)不斷升溫，使得太陽能電池板散熱均勻。

該系統(tǒng)采用廉價的聚光材料取代昂貴的太陽能電池板來增大采光面積，同時結(jié)合分形換熱器來為聚光后的高溫太陽能電池板冷卻，對冷卻后的傳熱工質(zhì)充分利用，提高了太陽能電池使用壽命、光能轉(zhuǎn)換效率和電池散熱均勻，為太陽能電池的普及應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件，該系統(tǒng)體積小、制造成本低、便于推廣使用。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1的基于分形換熱器的聚光太陽能光電光熱一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為PV/T模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型的技術(shù)方案和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定或限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體式連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上，在此不再詳述。

實施例1

本實用新型提供了基于分形換熱器的聚光太陽能光電光熱一體化系統(tǒng)，具體如圖1和圖2所示，包括支撐裝置、PV/T模塊11、聚光模塊6和水循環(huán)模塊，本實施中聚光模塊6為復(fù)合拋物面聚光器或菲涅爾透鏡。

支撐裝置包括架體17和支撐桿18，支撐桿18上端固定有萬向節(jié)，聚光模塊6與萬向節(jié)固定連接，支撐桿18下端固定在架體17上，PV/T模塊11放置在架體17上且位于聚光模塊6下方。本實施例中，萬向節(jié)為現(xiàn)有元件，可實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)，由于光線的方位角會隨時變化，通過萬向節(jié)可調(diào)節(jié)聚光模塊6的空間位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)聚光強度和光斑形狀，在聚光模塊6聚焦時應(yīng)該防止局部高溫“熱斑”現(xiàn)象發(fā)生，損壞太陽能電池板。

PV/T模塊11包括絕熱纖維棉11、玻璃外罩12、太陽能電池板13和分形換熱器14，本實施例中分形換熱器14為現(xiàn)有分形樹枝通道換熱器，其內(nèi)部設(shè)有分形分叉網(wǎng)絡(luò)管路，分形換熱器14在每個分支下都有2個小分支，分形換熱器14上下通道結(jié)構(gòu)相同，最后通過流體通過最末端的小孔連接起來，形成一個一端設(shè)有進(jìn)水口、另一端設(shè)有出水口的換熱器，由于分形換熱器的通道尺寸是逐級減小的，工質(zhì)中應(yīng)避免大顆粒物存在而堵塞管道。絕熱纖維棉11鋪設(shè)在分形換熱器14底部，太陽能電池板13放置在分形換熱器14上面，太陽能電池板13和分形換熱器14通過導(dǎo)熱膠連接，玻璃外罩12罩在太陽能電池板13上方。

水循環(huán)模塊包括恒溫水槽1、智能水溫控制器19、進(jìn)水管15、出水管16、流量計8、第一壓力表7和第二壓力表9，智能水溫控制器19與恒溫水槽1連通，進(jìn)水管15一端與恒溫水槽1連通，進(jìn)水管15另一端與分形換熱器14的出水口連通，出水管16一端與恒溫水槽1連通，出水管16另一端與分形換熱器14的進(jìn)水口連通，流量計8和第一壓力表7設(shè)置在出水管16上，第二壓力表9設(shè)置在進(jìn)水管15上。本實施例中智能水溫控制器19為現(xiàn)有元件，通過智能水溫控制器19來對恒溫水槽1中的水進(jìn)行加熱、冷卻、測溫等進(jìn)而調(diào)節(jié)設(shè)定水的溫度。

進(jìn)一步地，為了方便采集數(shù)據(jù)，本實施例中還包括數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集儀3、輻射測量儀4和計算機(jī)5，分形換熱器14上開設(shè)有測溫孔，測溫孔內(nèi)插有熱電偶，數(shù)據(jù)采集儀3與計算機(jī)5及熱電偶通過導(dǎo)線電連接，輻射測量儀4與太陽能電池板13及數(shù)據(jù)采集儀3通過導(dǎo)線電連接，輻射測量儀4采集太陽能電池板13的電壓信號并將其傳遞給數(shù)據(jù)采集儀3，數(shù)據(jù)采集儀3再將采集到的信號發(fā)送給計算機(jī)5。

本實施例中，太陽能電池板13外接一個電阻或燈泡，用萬用電表2測量電阻的電壓或電流。。

本聚光太陽能PV/T系統(tǒng)的工作原理為：

當(dāng)光線透過聚光模塊6后折射到PV/T模塊10的玻璃外罩12上，透過玻璃外罩12，最后被太陽能電池板13吸收；在太陽能電池板13上加蓋玻璃外罩12的目的是減小太陽能電池板13與環(huán)境之間的對流傳熱；恒溫水槽1輸送恒溫水，由于水在強制對流下的傳熱系數(shù)高，可將PV/T模塊10產(chǎn)生的熱量及時帶走并對太陽能電池板13冷卻，恒溫水槽1中的水吸熱后升溫，升溫后的水可充分利用；數(shù)據(jù)采集儀3將采集的數(shù)據(jù)最后匯總到計算機(jī)5進(jìn)行后處理。整個過程中即能利用太陽能電池板的電能，又能利用傳熱工質(zhì)的熱能，同時采用廉價的聚光方式節(jié)省了發(fā)電成本。

以上所述實施例僅為本實用新型較佳的具體實施方式，本實用新型的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換，均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。