一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能利用技術領域，尤其涉及一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]據(jù)國際能源機構IEA預測，至2050年，太陽能發(fā)電在全球電力供應中份額將達到30%，而目前占比不到5%，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)蘊藏巨大的市場。面對全球能源尤其是清潔能源需求的巨大缺口，太陽發(fā)電產(chǎn)業(yè)從來都不存在“過剩”的說法，只是因為沒有成本足夠低，能量轉換效率高的技術出現(xiàn)。
[0003]在太陽光全譜范圍內(nèi)目前單結太陽能電池轉換效率的理論極限約為30%，因此太陽能光譜中將超過50%的能量無法得到有效利用。光伏光熱綜合利用是現(xiàn)在太陽能利用的一個大趨勢，例如已公布的中國專利申請第1022589159A號“真空管光伏光熱復合拋物面聚光器”，目的是復合拋物面聚光鏡和光伏光熱相結合的方式，利用冷卻介質(zhì)將光伏電池產(chǎn)生的熱能以及未能被光伏電池吸收的太陽光吸收轉化為熱能，提高太陽能的有效利用率。但是由于光伏光熱與真空管集成在同一模塊上，相互影響，造成了大部分不能光伏電池利用的光損失掉，同時也由于聚光造成光伏電池產(chǎn)生一定的溫升，影響了光電轉換效率。
[0004]目前，光伏光熱綜合利用裝置主要采用太陽光直射光伏電池并在光伏電池背面加裝冷卻系統(tǒng)，由于占太陽能45%的可見光照射到光伏電池上產(chǎn)生電能和熱能，占太陽能50%的近紅外光照射到光伏電池上僅產(chǎn)生熱能，因此近紅外光照射到光熱電池上，大幅度增加了光伏電池的熱負荷和溫升，使光伏電池發(fā)電效率降低，增加了光伏電池冷卻量。例如已公布的中國專利申請第102779885A號“一種太陽能聚光分頻光伏光熱聯(lián)產(chǎn)裝置”，采用了復合拋物面聚光器和太陽能分頻玻璃，目的是將太陽光中的近紅外光在照射到光伏電池前，過濾并回收，從而降低光伏電池的溫升，提高光電轉換效率。但該發(fā)明裝置側重于提高光電轉換效率，光熱裝置在其中只是輔助裝置，其光熱的功能未能得到充分的利用和發(fā)揮，從而未能很好的提高太陽能光伏光熱系統(tǒng)整體的能量轉換效率。
[0005]在保證光伏電池轉換率提升的情況下，如何充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統(tǒng)的能量轉換效率成為了光伏光熱綜合利用領域迫切的技術需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)，以充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統(tǒng)的能量轉換效率。
[0007]本發(fā)明提供的太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)包括聚光裝置、光伏電池組件和分頻集熱裝置，所述分頻集熱裝置設置在所述聚光裝置的聚光位置上方，以及所述光伏電池組件位于所述聚光裝置上和所述分頻集熱裝置的正下方，所述分頻集熱裝置包括分頻裝置和集熱管；
[0008]入射到所述聚光裝置上的太陽光反射并聚集到所述分頻集熱裝置上，所述分頻裝置將所述太陽光分頻為近紅外光和紫外光、可見光，所述近紅外光和紫外光由所述集熱管吸收，轉變?yōu)闊崮?，所述分頻裝置將所述可見光反射到所述光伏電池組件，由所述光伏電池組件轉變?yōu)殡娔堋?br>[0009]優(yōu)選地，所述聚光裝置包括槽形反光鏡，所述槽形反光鏡為連續(xù)式的或分聯(lián)式的，所述槽形反光鏡的內(nèi)表面采用全反射銀表面或鍍鋁薄膜，所述槽形反光鏡的截面形狀包括:拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。
[0010]優(yōu)選地，所述集熱管由同心的內(nèi)管和外管組成，所述內(nèi)管和外管之間是真空的。
[0011]優(yōu)選地，所述聚光裝置包括蝶式聚光器，所述蝶式聚光器的截面形狀包括:拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。
[0012]優(yōu)選地，所述分頻集熱裝置還包括位于所述集熱管上方的真空玻璃罩，所述真空玻璃罩與所述集熱管之間形成真空。
[0013]優(yōu)選地，所述集熱管為渦旋線狀的玻璃管，所述集熱管的進出管分別與所述真空玻璃罩的進出口連接。
[0014]優(yōu)選地，所述聚光裝置還包括支撐裝置，所述支撐裝置支撐所述槽形反光鏡或蝶式聚光器。
[0015]優(yōu)選地，所述支撐裝置包括支撐架、轉動連接件、固定支撐組件和跟蹤及驅(qū)動裝置，所述支撐架支撐所述聚光裝置，所述轉動連接件連接所述支撐架和所述固定支撐組件，所述跟蹤及驅(qū)動裝置連接所述聚光裝置和所述固定支撐組件，所述跟蹤及驅(qū)動裝置根據(jù)所述檢測到的所述太陽光的入射角，調(diào)節(jié)所述聚光裝置的角度。
[0016]優(yōu)選地，所述光伏電池組件與所述槽形反光鏡或蝶式聚光器之間設置有冷卻管道。
[0017]優(yōu)選地，所述集熱管中注滿集熱介質(zhì)。
[0018]可見，根據(jù)本發(fā)明提供的一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和特點:
[0019]采用太陽光譜分光技術，通過光譜分光器件將可見光與太陽光中的紅外光和紫外光分離開來。
[0020]通過聚光裝置，將太陽光進行聚集，提高能量密度。對光伏電池來說可以減小電池面積，同時提高轉換效率；對于光熱轉換而言可以提高集熱效率，進而提高高溫熱源溫度。
[0021]先通過聚光裝置將太陽光子聚焦到太陽光譜分光器件上，獲得高能量密度的光子流。光子流經(jīng)過太陽光譜分光器件的分光之后，可見光波段光子反射出來，照射到光伏電池上，獲得吸收；紫外和紅外光子則透過，被集熱器所吸收。從而實現(xiàn)了太陽光譜中不同波段的光子的分段有效利用。
[0022]本發(fā)明裝置能獨立控制光伏和光熱轉換，主動有效利用占太陽光譜50%以上的紅外光和紫外光作為集熱源，同時將剩余的可見光光子用于光伏電池，充分各部分波段光子的各自優(yōu)勢。同時能將光伏和光熱有機結合在整個系統(tǒng)中，從而可以最大限度的獲得更優(yōu)化的太陽能轉換效率。
[0023]本發(fā)明將太陽光譜分光器件和集熱器件結合在一起，光伏組件和聚光鏡面結合在一起，可以高效低損耗的分離和吸收太陽光子，從而保障了總體能量轉換效率。
[0024]本發(fā)明采用的聚光裝置為具有廣泛應用前景的槽式和鍋式聚光器件，以及配備的單軸太陽跟蹤系統(tǒng)，在保障必要的聚光倍數(shù)情況下，具有較大成本優(yōu)勢或成本下降潛力。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述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發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的結構示意圖；
[0027]圖2為圖1所示光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的剖面圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實施例提供的另一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的結構不意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明實施例提供的又一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的結構不意圖；
[0030]圖5為圖4所示光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的局部示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明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發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]下面結合圖1-圖5，對本發(fā)明提供的太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)進行詳細描述:
[0033]請參閱圖1和圖2，為本發(fā)明實施例提供的一種太陽能全光譜分頻調(diào)控的光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)的結構示意圖及其剖面圖，該系統(tǒng)包括聚光裝置、光伏電池組件21和分頻集熱裝置，分頻集熱裝置設置在聚光裝置的聚光位置上方，以及光伏電池組件21位于聚光裝置上和分頻集熱裝置的正下方，分頻集熱裝置包括分頻裝置31和集熱管322 ;
[0034]入射到聚光裝置上的太陽光被反射并聚集到分頻集熱裝置上，分頻裝置31將太陽光分離為近紅外光和紫外光、可見光，近紅外光和紫外光直接透過分頻裝置31被集熱管322吸收，轉變?yōu)闊崮?，分頻裝置31將可見光反射到光伏電池組件21，由光伏電池組件21轉變?yōu)殡娔堋?br>[0035]該光伏光熱聯(lián)合系統(tǒng)與水平面具有一定的角度，其角度范圍:0° -90°，該角度可通過手動進行調(diào)節(jié)。
[0036]該聚光裝置包括槽形反光鏡11和支撐裝置，該支撐裝置支撐該槽形反光鏡11。
[0037]該槽形反光鏡11的截面形狀可以但不限于拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。在圖1所示的實施例中，該槽形反光鏡11是連續(xù)式的，其內(nèi)表面采用全反射銀表面或鍍鋁薄膜。
[0038]該支撐裝置包括支撐架12、轉動連接件13、固定支撐組件和跟蹤及驅(qū)動裝置，該支撐架12為槽形面支撐架，該固定支撐組件包括:底座142，在底座142上設有支撐立柱141，在支撐立柱141上方設有支撐板140，在支撐立柱141上端還設有跟蹤及驅(qū)動裝置。該跟蹤及驅(qū)動裝置包括在支撐立柱141上端設有的旋轉電機151、止推軸承150和太陽光跟蹤檢測器152，其旋轉電機151通過轉動連接件13與支撐架12進行剛性連接。該跟蹤及驅(qū)動裝置可根據(jù)太陽光跟蹤檢測器檢測到的太陽光入射角，通過旋轉電機的旋轉帶動，自行調(diào)節(jié)聚光裝置的角度，確保太陽光和槽