本发明专利技术提供了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用，所述的系统装置包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池、储能电池和相变材料。利用太阳能全光谱，利用光伏电池直接为储能电池充电。将全光谱其余能量通过太阳光吸收体以热的形式传递给储能电池以及相变储能材料，以让储能电池达到最佳工作温度，并通过相变材料的热管理降低局部过热风险以及存储多余的热量。所提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是低温和极寒温度条件下，可以让储能电池达到最佳工作温度，将光伏发电之外的太阳光余热转化成储能电池容量的提升，实现低效热能到高效热能的转化，从而实现太阳光为储能电池的绿色充电和智能热管理的“碳中和”应用场景。应用场景。应用场景。
【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用
[0001]本专利技术属于发电储能
，涉及一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用。
技术介绍
[0002]21世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。目前，人类使用的最主要能源是不可再生能源，如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料等约占能源总消费量的90%，而可再生能源，如水力、太阳能等只占10%。其中，太阳能是人类取之不尽，用之不绝的可再生能源，不产生任何环境污染，是清洁能源，优越性非常突出。
[0003]面对能源需要和环境保护的双重压力，需要采取提高能源利用率、改善能源结构，发展可再生能源等策略。太阳能光伏发电作为新能源发电的代表，已经正式应用于生产实际中。光伏电源不同于传统电源，它的输出功率随着光照强度、温度等环境因素的改变而剧烈变化，而且具有不可控性，因此，光伏发电若要取代传统能源实现大规模并网发电，它对电网产生的冲击影响是不可忽视的。并且，随着光伏系统在电网中所占比例的不断增大，它对电网带来的影响必须得到有效治理以保证供电的安全可靠。储能系统在光伏发电系统中的应用可以解决光伏发电系统中的供电不平衡问题，以满足符合正常工作的需求。储能系统对于光伏电站的稳定运行至关重要。储能系统不仅保证系统的稳定可靠，还是解决电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径。
[0004]太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用，直接产生电能，不需要消耗燃料和水等物质，使用中不释放包括CO2的任何气体，是对环境无污染 的可再生能源，这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。因此太阳能电池必将成为21世纪的重要新能源。目前一些发达国家采用太阳能电池发出的电并入电网的措施，既能部分平衡高峰用电，又可省去储电的费用。太阳能发电系统一般没有发电机具有的转动部件，所以也不会产生噪音，不容易损坏，便于维护。
[0005]目前的太阳能电池组件主要是用钢化玻璃、EVA封装层、背板及边框将太阳能电池封装成的一个整体，然后应用于并网光伏发电系统或独立光伏发电系统中。在光伏系统中太阳能电池组件作为最重要的一部分，承担着将太阳能转化为电能的重任。太阳能电池组件通过合理的串联和并联，达到光伏发电系统的要求。
[0006]CN208143135U公开了一种发电及储能集成装置，包括依次层叠的上电极层、薄膜光伏器件、第一共用电极层、薄膜储能器件、第二共用电极层、整流器件、第三共用电极层、摩擦发电器件和下电极层；上电极层和第二共用电极层电连接；第二共用电极层和下电极层电连接；第一共用电极层和第三共用电极层电连接。
[0007]CN102163857A公开了一种集成式智能化太阳能发电储能装置，它包括太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括钢化玻璃、背板及固定在钢化玻璃与背板之间的太阳能电池板，所述太阳能电池组件整体配装在框体上，在框体体内封装有锂电池，在背板上设置有
与锂电池相连的智能光伏控制器。
[0008]CN102938480A公开了一种储能太阳能电池组件及制备方法，包括太阳能电池组件本体，薄膜锂电池板以及微型智能控制器，薄膜锂电池板以及微型智能控制器均设于太阳能电池组件本体的背面，薄膜锂电池板内均匀间隔设有薄膜锂电池模块，微型智能控制器还分别与太阳能电池组件本体以及薄膜锂电池板相连。先对太阳能电池组件本体进行封装，分别将薄膜锂电池板以及微型智能控制器安装在太阳能电池组件本体的背面。再将太阳能电池组件本体以及薄膜锂电池板引出的导线分别连接到微型智能控制器上。对上述安装有薄膜锂电池板以及微型智能控制器的太阳能电池组件本体装配铝合金边框。
[0009]目前常见的发电储能系统完全没有考虑到极端的低温环境。而通常采用的储能电池（锂电池），对于温度高度敏感，不同温度下的容量可以相差数百倍，因此，受限于锂电池的温度敏感性，在极端的低温条件下，锂电池几乎无法工作。另一方面，太阳能光谱中只有极少数小于太阳能电池的禁带宽度的光子能够被吸收，其他的以光散射或者热的形式损失掉，导致能量效率极低。
技术实现思路
[0010]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置及其应用，本专利技术提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是针对低温条件下，通过调控热聚焦的倍数，可以让普通的锂离子电池达到最佳温度，从而大幅度增加此类系统装置的适用场景。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，所述的系统装置包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池模块和储能电池，所述的储能电池外周包裹相变材料层。
[0012]所述的太阳能电池模块包括由上至下间隔设置的玻璃层和太阳能电池，所述的玻璃层和太阳能电池之间形成第一夹层空间。
[0013]本专利技术设计了一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，该系统装置适用于低温的极端环境，利用太阳能全光谱，将太阳能电池模块，直接为储能电池系统提供电能。具体而言，本专利技术提供的系统装置的优势在于：（1）将全光谱其余能量以热的形式传递给储能电池系统进行保温，以让其达到最佳工作温度，同时储能电池周围的相变材料层会对储能电池进行保温并热储能，降低电池局部过热的风险并存储多余的热量，向储能电池充电，提升其续航能力。
[0014]（2）本专利技术在太阳能电池上方安装高透光的玻璃层，在二者之间形成第一夹层空间，用于保温，因此本专利技术提供的系统装置具有广泛的温度适用性，特别是针对低温条件下，通过调控热聚焦（太阳能电池面积与储能电池面积的比值）的倍数，可以让储能电池达到最佳温度，从而大幅度增加此类系统装置的适用场景以及能量效率。
[0015]需要说明的是，本专利技术对储能电池的类型不作具体要求和特殊限定，包括但不限于铅酸电池、锂电池、镍镉电池和镍氢电池等等。通过太阳能电池模块向储能电池充电。
[0016]另外，本专利技术对系统装置的使用场景不作具体要求和特殊限定，包括但不限于电动汽车车顶、充电桩、光伏储能电站和手机壳。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的第一夹层空间内为空气环境或真空环境。
[0018]优选地，所述的第一夹层空间的厚度为0.4~1cm，例如可以是0.4cm、0.45cm、0.5cm、0.55cm、0.6cm、0.65cm、0.7cm、0.75cm、0.8cm、0.85cm、0.9cm或1cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的太阳能电池为薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池模块还包括位于太阳能电池下方的选择吸收层，所述的太阳能电池与选择吸收层间隔设置，形成第二夹层空间，所述的选择吸收层与储能电池紧贴设置。
[0020]优选地，所述的第二夹层空间内为空气环境或真空环境。
[0021]优选地，所述的第二夹层空间的厚度为0.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能的储能电池充电与热管理的系统装置，其特征在于，所述的系统装置包括由上至下依次层叠设置的太阳能电池模块和储能电池，所述的储能电池外周包裹相变材料层；所述的太阳能电池模块包括由上至下间隔设置的玻璃层和太阳能电池，所述的玻璃层和太阳能电池之间形成第一夹层空间。2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述的第一夹层空间内为空气环境或真空环境；优选地，所述的第一夹层空间的厚度为0.4~1cm。3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于，所述的太阳能电池为薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池模块还包括位于太阳能电池下方的选择吸收层，所述的太阳能电池与选择吸收层间隔设置，形成第二夹层空间，所述的选择吸收层与储能电池紧贴设置；优选地，所述的第二夹层空间内为空气环境或真空环境；优选地，所述的第二夹层空间的厚度为0.4~1cm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的太阳能电池为非薄膜型太阳能电池，所述的太阳能电池与储能电池紧贴设置；优选地，所述的非薄膜型太阳能电池包括硅电池或叠层太阳能电池。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的系统装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：何祝兵，朱煜东，韩兵，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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