一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置制造方法及图纸

一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置，其主要包括聚光机构、发电机构、散热机构和控制机构，其中散热机构包括冷却通道、第一水箱和第二水箱，冷却通道用于利用流过内部的冷却水吸收太阳能电池热传导至冷却通道内部的热能，第一水箱的位置高于冷却通道且与冷却通道进行管道串联以形成第一冷却回路，第二水箱与冷却通道进行管道串联以形成第二冷却回路；其中控制机构包括控制器和设于第一冷却回路和第二冷却回路上的多个电动阀门，用于控制多个电动阀门以切换第一冷却回路和第二冷却回路。采用散热机构对发电机构产生的热能进行疏散，使得冷却水可以快速吸收太阳能电池热传导至冷却通道内部的热能，达到水冷散热的目的。

A concentrating solar power generation device based on double circuit cooling

【技术实现步骤摘要】
一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置
本专利技术涉及太阳能聚光发电
，具体涉及一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置。
技术介绍
随着全球经济的发展，能源与环境的双重压力影响日趋严重，对新型可再生清洁能源的开发与利用越来越得到人们的重视。太阳能作为一种洁净的可再生的能源具有很光明的利用前景，其有效利用是解决环境问题和能源问题的主要途径之一。在太阳能的利用上，光伏发电技术通过光生伏特效应可将太阳能直接转换为电能，被视为最佳的可持续性发展技术之一，从目前应用情况来看光电转换效率最高的光伏电池是多结太阳能电池。多结太阳能电池由不同半导体材料的PN结构成，按照禁带宽度由大到小从上而下、保证晶格匹配层叠在一起，这些子电池能够分别吸收不同波长范围的太阳光，弥补了单结太阳能电池只能吸收特定波长范围太阳光的缺陷，从而提高光电转换效率。此外，采取聚光方法可以将太阳光汇聚到电池表面，如此不仅可以提高光伏效率，还可以减少昂贵的电池材料的使用量，进一步降低成本。聚光型的多结太阳能电池发电系统很大程度上提高了光电转换效率，但同时也带来了一些问题。高倍率的聚光使得太阳辐射出的能量除了被太阳能电池吸收转化为电能和被反射损失之外，还有很大部分能量转换成了热能，使得聚光太阳能电池的温度迅速上升，最终对电池的光电转化效率以及一系列的输出特性造成影响，同时电池长期工作在高温下也会迅速老化从而减少使用寿命甚至直接损坏。在专利文献(CN201410630950.2)中公开了一种聚光光伏温差发电系统，以及在专利文献(CN201510036289.7)中公开了一种菲涅尔聚光温差发电装置，文献中提及采用温差发电片来回收聚光后产生的热量，提出采用散热片/器来控制系统温度，然而在系统实际运行状态下，高倍率聚光太阳能电池的温度很高，仅仅通过散热片/器和空气换热的冷却方式系统冷却效果并不明显。目前，采用温差发电技术可以很好地利用聚光后产生的这一部分热能，但若系统没有做到有效地冷却，温差发电模块的额外引入会增加热阻而导致太阳能电池的热量更加难以散去。因此，对于聚光太阳能电池发电系统，能否有效散热会直接影响到系统的整体能量转换效率，最终影响太阳能发电技术的实际应用效果。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是如何提高现有聚光太阳能电池的散热效果，以避免过热因素导致的太阳能发电系统的能量转换效率低下的情形发生。为解决上述技术问题，本申请提供一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置，其包括：聚光机构，用于将接收到的太阳光汇聚成一路聚合光；发电机构，包括太阳能电池，所述太阳能电池设于所述聚合光的光路上，用于将所述聚合光转化成电能；散热机构，包括冷却通道、第一水箱和第二水箱；所述太阳能电池固定在所述冷却通道的外表面，所述冷却通道用于利用流过内部的冷却水吸收所述太阳能电池热传导至所述冷却通道内部的热能；所述第一水箱的位置高于所述冷却通道且与所述冷却通道进行管道串联以形成第一冷却回路，所述第一冷却回路用于通过冷却水的静压差和密度差驱动冷却水在所述冷却通道内流动；所述第二水箱与所述冷却通道进行管道串联以形成第二冷却回路，所述第二冷却回路用于通过泵机驱动冷却水在所述冷却通道内流动；控制机构，包括控制器和设于所述第一冷却回路和所述第二冷却回路上的多个电动阀门；所述控制器用于控制多个所述电动阀门以切换所述第一冷却回路和所述第二冷却回路。所述发电机构还包括温差发电器件和蓄电池；所述温差发电器件设于所述太阳能电池和所述冷却通道之间，用于利用面向所述太阳能电池的贴合面和面向所述冷却通道的贴合面之间的温差产生电能；所述太阳能电池和所述温差发电器件均与所述蓄电池连接，所述蓄电池用于存储所述太阳能电池和所述温差发电器件产生的电能。所述温差发电器件面向所述太阳能电池的贴合面和面向所述冷却通道的贴合面均涂覆有导热硅脂，以便于所述太阳能电池热传导至所述温差发电器件，以及便于热传导至所述冷却通道的内部。所述冷却通道的内部设有多个翅片，所述翅片用于增强所述冷却通道的换热性能。所述的聚光太阳能发电装置还包括追踪机构，所述追踪机构包括转动单元和太阳追踪单元，所述转动单元的末端形成有固定安装所述发电机构和所述聚光机构的连接部，所述太阳追踪单元用于控制所述转动单元进行转动以使得所述聚光机构时刻正对于太阳。所述聚光机构的太阳光接收面上设有菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜的聚光倍率在100-300倍的范围内。所述散热机构的第一水箱为环形密封结构，且固定在所述转动单元的连接部上，所述聚合光穿过所述第一水箱的环形中央区域以到达所述太阳能电池的表面。所述控制机构还包括温度传感器和/或辐照度传感器，所述温度传感器用于检测所述太阳能电池的表面温度，所述辐照度传感器用于检测所述太阳能电池的表面辐照度；所述控制机构的控制器与所述温度传感器和/或所述辐照度传感器信号连接，所述控制器用于根据所述表面温度或所述表面辐照度控制多个所述电动阀门以切换所述第一冷却回路和所述第二冷却回路。所述控制器在判断所述表面温度超过预设的第一值，或者判断所述表面辐照度超过预设的第二值时，控制多个所述电动阀门关闭所述第一冷却回路且开启所述第二冷却回路；反之，所述控制器控制多个所述电动阀门开启所述第一冷却回路且关闭所述第二冷却回路。所述控制机构还包括设于所述第二冷却回路上的流速传感器，在所述控制器控制开启所述第二冷却回路时，所述控制器根据所述表面温度或所述表面辐照度控制所述第二冷却回路上的泵机功率，使得冷却水的流速与所述表面温度或所述表面辐照度呈正相关的控制关系。本申请的有益效果是：依据上述实施例的一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置，其主要包括聚光机构、发电机构、散热机构和控制机构，其中散热机构包括冷却通道、第一水箱和第二水箱，冷却通道用于利用流过内部的冷却水吸收太阳能电池热传导至冷却通道内部的热能，第一水箱的位置高于冷却通道且与冷却通道进行管道串联以形成第一冷却回路，第二水箱与冷却通道进行管道串联以形成第二冷却回路；其中控制机构包括控制器和设于第一冷却回路和第二冷却回路上的多个电动阀门，用于控制多个电动阀门以切换第一冷却回路和第二冷却回路。第一方面，采用散热机构对发电机构产生的热能进行疏散，使得冷却水可以快速吸收太阳能电池热传导至冷却通道内部的热能，达到水冷散热的目的；第二方面，由于在散热机构中设置了第一冷却回路和第二冷却回路，使得控制机构可以自由地切换第一冷却回路和第二冷却回路，利于满足不同情形下的冷却要求；第三方面，第一冷却回路通过冷却水的静压差和密度差驱动冷却水在冷却通道内流动，第二冷却回路通过泵机驱动冷却水在冷却通道内流动，如此使得第一冷却回路适用于发热量不高的应用情形且能够降低回路运行成本，而第二冷却回路适用于发热量较高的应用情形且能够达到大散热量的应用要求；第四方面，由于控制器根据表面温度或表面辐照度控制多个电动阀门来切换第一冷却回路和第二冷却回路，使得系统趋于自动化和智能化，利于实现智能调控的应用需求；第五方面，在太阳能电池和冷却通道之间设置了温差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置，其特征在于，包括：/n聚光机构，用于将接收到的太阳光汇聚成一路聚合光；/n发电机构，包括太阳能电池，所述太阳能电池设于所述聚合光的光路上，用于将所述聚合光转化成电能；/n散热机构，包括冷却通道、第一水箱和第二水箱；所述太阳能电池固定在所述冷却通道的外表面，所述冷却通道用于利用流过内部的冷却水吸收所述太阳能电池热传导至所述冷却通道内部的热能；所述第一水箱的位置高于所述冷却通道且与所述冷却通道进行管道串联以形成第一冷却回路，所述第一冷却回路用于通过冷却水的静压差和密度差驱动冷却水在所述冷却通道内流动；所述第二水箱与所述冷却通道进行管道串联以形成第二冷却回路，所述第二冷却回路用于通过泵机驱动冷却水在所述冷却通道内流动；/n控制机构，包括控制器和设于所述第一冷却回路和所述第二冷却回路上的多个电动阀门；所述控制器用于控制多个所述电动阀门以切换所述第一冷却回路和所述第二冷却回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双回路冷却的聚光太阳能发电装置，其特征在于，包括：
聚光机构，用于将接收到的太阳光汇聚成一路聚合光；
发电机构，包括太阳能电池，所述太阳能电池设于所述聚合光的光路上，用于将所述聚合光转化成电能；
散热机构，包括冷却通道、第一水箱和第二水箱；所述太阳能电池固定在所述冷却通道的外表面，所述冷却通道用于利用流过内部的冷却水吸收所述太阳能电池热传导至所述冷却通道内部的热能；所述第一水箱的位置高于所述冷却通道且与所述冷却通道进行管道串联以形成第一冷却回路，所述第一冷却回路用于通过冷却水的静压差和密度差驱动冷却水在所述冷却通道内流动；所述第二水箱与所述冷却通道进行管道串联以形成第二冷却回路，所述第二冷却回路用于通过泵机驱动冷却水在所述冷却通道内流动；
控制机构，包括控制器和设于所述第一冷却回路和所述第二冷却回路上的多个电动阀门；所述控制器用于控制多个所述电动阀门以切换所述第一冷却回路和所述第二冷却回路。


2.如权利要求1所述的聚光太阳能发电装置，其特征在于，所述发电机构还包括温差发电器件和蓄电池；
所述温差发电器件设于所述太阳能电池和所述冷却通道之间，用于利用面向所述太阳能电池的贴合面和面向所述冷却通道的贴合面之间的温差产生电能；
所述太阳能电池和所述温差发电器件均与所述蓄电池连接，所述蓄电池用于存储所述太阳能电池和所述温差发电器件产生的电能。


3.如权利要求2所述的聚光太阳能发电装置，其特征在于，所述温差发电器件面向所述太阳能电池的贴合面和面向所述冷却通道的贴合面均涂覆有导热硅脂，以便于所述太阳能电池热传导至所述温差发电器件，以及便于热传导至所述冷却通道的内部。


4.如权利要求3所述的聚光太阳能发电装置，其特征在于，所述冷却通道的内部设有多个翅片，所述翅片用于增强所述冷却通道的换热性能。


5.如权利要求1-4中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鹏，高辉辉，佟浩，孙魏，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44