太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括聚光光伏集熱系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，聚光光伏集熱系統(tǒng)由聚光器、太陽(yáng)能電池組件、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置和太陽(yáng)能集熱器組成，熱泵系統(tǒng)是由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流閥組成的壓縮式熱泵系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能集熱器位于太陽(yáng)能電池組件背部并通過(guò)連接管路與熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器相連，聚光光伏集熱系統(tǒng)中的集熱工質(zhì)可以是水、冷卻油或空氣等其他介質(zhì)。本實(shí)用新型專利技術(shù)將太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換綜合利用于一套系統(tǒng)，充分利用了散失掉的熱能，而且降低了太陽(yáng)能電池溫度，提高了太陽(yáng)能電池的輸出功率。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)，屬于太陽(yáng)能 利用

技術(shù)介紹
太陽(yáng)能是一種清潔無(wú)污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭， 充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不僅可以節(jié)約日益枯竭的常規(guī)能源，緩解嚴(yán)峻的 資源短缺問(wèn)題，而且還可以減少污染，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。 以太陽(yáng)能為主導(dǎo)的可再生能源的開(kāi)發(fā)利用將在二十一世紀(jì)成為與生 物、信息、材料并駕齊驅(qū)的最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能已 成為國(guó)際事務(wù)的一大主題和世界各國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略決策。太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，是一種方便的太陽(yáng)能 利用方式，它具有運(yùn)行安全可靠、無(wú)需燃料、無(wú)噪聲、無(wú)污染、可就 地利用、無(wú)需增設(shè)輸變電設(shè)備、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、規(guī)模可大可小等優(yōu)點(diǎn)， 因而受到了世界各國(guó)的重視。但是由于人們采用的聚光光伏發(fā)電技術(shù)中商業(yè)化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化率不到20%，剩余80%以上的能量均 以熱能的形式散失掉了 ，而產(chǎn)生的熱能又使聚光太陽(yáng)能電池的性能下 降，進(jìn)一步降低了太陽(yáng)能的利用率，極大的限制了太陽(yáng)能應(yīng)用的進(jìn)一 步推廣。申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，如果將太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換 綜合成一套系統(tǒng)，則系統(tǒng)單位面積內(nèi)太陽(yáng)能的綜合效率明顯高于單獨(dú) 的光電或者光熱利用系統(tǒng)，因?yàn)榫C合系統(tǒng)不僅利用了散失掉的熱能， 而且降低了太陽(yáng)能電池溫度，提高了太陽(yáng)能電池的輸出功率，結(jié)果必 將有力地推進(jìn)太陽(yáng)能利用技術(shù)的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提出了一種可以在光電轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上進(jìn)一步 將熱能收集以便利用的太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有 聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽(yáng)能利用率不到20%和現(xiàn)有光熱利用系統(tǒng)中綜 合利用效率不高的缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案是 一種太陽(yáng)能聚光 光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)，包括聚光光伏集熱系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，所述聚光光 伏集熱系統(tǒng)含有安置在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置上的聚光器、位于聚光器聚 焦位置附近的太陽(yáng)能電池組件，所述熱泵系統(tǒng)含有蒸發(fā)器，所述聚光 光伏集熱系統(tǒng)還含有太陽(yáng)能集熱器和連接管路，所述太陽(yáng)能集熱器位 于太陽(yáng)能電池組件背部，與熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器耦合相連。聚光光伏集熱系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)申請(qǐng)人在另 一份專利技術(shù)專利 (申請(qǐng)?zhí)枮?007100243395 )中的描述。聚光光伏集熱系統(tǒng)中的集熱 工質(zhì)可以是水、冷卻油或空氣等其他介質(zhì)。整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，太陽(yáng)輻照中的短波輻照-故太陽(yáng)能電池組件通過(guò) 光電轉(zhuǎn)換形成電流輸出，長(zhǎng)波輻照則通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換形成熱能被太陽(yáng)能 集熱器中的集熱工質(zhì)吸收，集熱工質(zhì)再通過(guò)蒸發(fā)器將熱能傳遞給熱泵 系統(tǒng)中的冷卻劑。本技術(shù)將聚光光伏的光電利用裝置與熱泵裝置有機(jī)結(jié)合起 來(lái)，不僅使太陽(yáng)能電池組件工作在較低的溫度范圍，得到有效冷卻， 光電效率和光熱效率同時(shí)得以提高；而且太陽(yáng)輻射通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換作為熱泵的低溫?zé)嵩矗岣吡藷岜醚h(huán)的蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力，使得熱泵 性能系數(shù)得以提高。因此，整套太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)提高了 綜合利用效率和性能價(jià)格比，降低了使用成本，將有利于進(jìn)行大規(guī)模 應(yīng)用。以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。 附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本技術(shù)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本技術(shù)實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例一本實(shí)施例的太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)如圖1所示，包括聚光 光伏集熱系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，聚光光伏集熱系統(tǒng)由聚光器1、太陽(yáng)能電 池組件2、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置3和太陽(yáng)能集熱器4組成，熱泵系統(tǒng)由 形成串聯(lián)回路的蒸發(fā)器5、壓縮機(jī)6、冷凝器7和節(jié)流閥8組成，為 壓縮式熱泵系統(tǒng)。聚光光伏集熱系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)申請(qǐng)人在另一 份專利技術(shù)專利(申請(qǐng)?zhí)枮?007100243395 )中的描述，其中太陽(yáng)能集熱 器4位于太陽(yáng)能電池組件2背部，并通過(guò)連接管路9與熱泵系統(tǒng)的蒸 發(fā)器5耦合相連。太陽(yáng)能集熱器4中流有集熱工質(zhì)10，集熱工質(zhì)IO 可以為水、冷卻油或空氣等介質(zhì)之一。如圖1所示，集熱工質(zhì)10經(jīng)過(guò)位于太陽(yáng)能電池組件2背后的太陽(yáng)能 集熱器4后溫度升高，通過(guò)連接管路9進(jìn)入蒸發(fā)器5并對(duì)熱泵系統(tǒng)中的 冷卻劑ll進(jìn)行加熱。同時(shí)，集熱工質(zhì)10經(jīng)過(guò)與冷卻劑11的換熱而溫度 降低，返回后可以對(duì)太陽(yáng)能電池組件2進(jìn)行再次冷卻，從而實(shí)現(xiàn)了聚 光光伏系統(tǒng)集熱工質(zhì)1 O的循環(huán)使用，不僅提高了太陽(yáng)能電池的輸出功 率以及光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，而且由于采用了太陽(yáng)能作為熱泵系統(tǒng)的低 溫?zé)嵩矗沟谜舭l(fā)溫度和蒸發(fā)壓力高于普通熱泵，提高了熱泵的性能 系數(shù)，同時(shí)還可以避免普通熱泵在冬季存在的嚴(yán)重結(jié)霜現(xiàn)象。 實(shí)施例二本實(shí)施例的太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)與實(shí)施例一的基本結(jié)構(gòu)大體相同，其主要區(qū)別在于實(shí)施例一熱泵系統(tǒng)中的蒸發(fā)器在此實(shí)施例中位于太陽(yáng)能電池組件2背部，并與太陽(yáng)能電池組件一起構(gòu)成一體 式太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器12。例如，可以將太陽(yáng)能電池組件、太陽(yáng)能集 熱器和熱泵蒸發(fā)器層壓為一體，使之構(gòu)成一體式太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器， 如圖2所示，冷卻劑11進(jìn)入位于太陽(yáng)能電池組件2背后的太陽(yáng) 能集熱蒸發(fā)器12，經(jīng)太陽(yáng)能電池組件2加熱后吸熱蒸發(fā)，帶走太陽(yáng) 能電池組件2因聚光而產(chǎn)生的大量熱量，使其工作溫度維持在一個(gè)較 低的范圍，從而提高了太陽(yáng)能電池組件2的輸出功率，進(jìn)而提高了光 伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。相對(duì)于實(shí)施例一而言，本實(shí)施例少了一次換熱器換 熱的過(guò)程，進(jìn)一步提高了太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的利用率，而且與實(shí)施例--樣，由于采用了太陽(yáng)能作為熱泵系統(tǒng)的低溫?zé)嵩矗沟谜舭l(fā)溫度和蒸發(fā)壓力高于普通熱泵，提高了熱泵的性能系數(shù)，還避免了冬季的結(jié)霜現(xiàn)象。實(shí)施例三本實(shí)施例的太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)與實(shí)施例一的基本結(jié) 構(gòu)也大體相同，其主要區(qū)別在于熱泵系統(tǒng)是由發(fā)生器13、溶液泵14、 吸收器15、節(jié)流閥8、冷凝器7和蒸發(fā)器5、分凝器16、精餾器17、 過(guò)冷器18和熱交換器19組成的吸收式熱泵系統(tǒng)。聚光光伏集熱系統(tǒng) 仍由聚光器l、太陽(yáng)能電池組件2、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置3和太陽(yáng)能集 熱器4組成，其中太陽(yáng)能集熱器4位于太陽(yáng)能電池組件2背部并通過(guò) 連接管路9與吸收式熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器5相連，太陽(yáng)能集熱器4中流 有集熱工質(zhì)IO，集熱工質(zhì)10為水、冷卻油或空氣等介質(zhì)。工作時(shí)，發(fā)生器13產(chǎn)生的制冷劑蒸汽中帶有吸收劑蒸汽，為得 到純度高的制冷劑蒸汽，熱泵系統(tǒng)中設(shè)置了分凝器16和精餾器17。 制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器7中放出熱量，冷凝器7出來(lái)的液體經(jīng)過(guò)過(guò)冷器18被過(guò)冷卻，然后經(jīng)節(jié)流閥8節(jié)流降低壓力，進(jìn)入蒸發(fā)器5中， 從聚光光伏集熱系統(tǒng)引來(lái)的低位熱源吸收熱量，吸收器15中，稀溶 液吸收制冷劑蒸汽后變成濃溶液，由溶液泵升壓，再經(jīng)熱交換器19 輸送到發(fā)生器13中，而發(fā)生器13中的濃溶液由于制冷劑汽化而轉(zhuǎn)變 為稀溶液，這些稀溶液經(jīng)熱交換器19和節(jié)流閥8節(jié)流后進(jìn)入吸收器 15。聚光光伏集熱系統(tǒng)的集熱工質(zhì)IO在熱泵的蒸發(fā)器5中放出熱量， 溫度降低后可以重復(fù)冷卻太陽(yáng)能電池組件2，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。除上述實(shí)施例外，本技術(shù)還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等 同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本技術(shù)要求的保護(hù)范 圍。權(quán)利要求1、一種太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)，包括聚光光伏集熱系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，所述聚光光伏集熱系統(tǒng)含有安置在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太陽(yáng)能電池組件，所述熱泵系統(tǒng)含有蒸發(fā)器，其特征在于所述聚光光伏集本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種太陽(yáng)能聚光光伏熱泵聯(lián)合系統(tǒng)，包括聚光光伏集熱系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，所述聚光光伏集熱系統(tǒng)含有安置在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置上的聚光器、位于聚光器聚焦位置附近的太陽(yáng)能電池組件，所述熱泵系統(tǒng)含有蒸發(fā)器，其特征在于：所述聚光光伏集熱系統(tǒng)還含有太陽(yáng)能集熱器和連接管路，所述太陽(yáng)能集熱器位于太陽(yáng)能電池組件背部，與熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器耦合相連。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張耀明，孫利國(guó)，張振遠(yuǎn)，杜斌，張華，王文斌，陳強(qiáng)，劉曉暉，徐寧，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：張耀明，孫利國(guó)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：84[中國(guó)|南京]