CN111416549A - 基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，槽型抛物面聚光器与转动主轴转动连接，槽型抛物面聚光器以转动主轴为中心在竖直平面内转动，核心发电装置两端通过连接支架与槽型抛物面聚光器两侧连接，且核心发电装置位于槽型抛物面聚光器的抛物面内，辐照传感器安装在槽型抛物面聚光器侧面，控制器分别与辐照传感器和转动主轴控制连接，核心发电装置内的微热管、集热水箱和流量计依次通过输水铜管连通，形成循环。本发明利用选择性吸热涂层迅速将光伏电池的热量传递给温差电池，从而降低光伏板的温度，提高光伏发电效率，延长光伏电池使用寿命；同时利用废热发电，提高***的发电效率，实现太阳能全光谱利用。
Description
技术领域
本发明涉及基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，属于太阳能温差发电领域。
背景技术
地球储存的能源是人类社会赖以生存，以及社会技术发展的基础，在人类社会的发展中，对能源的需求越来越大。如今世界能源消费结构依然以石油、天然气等化石能源为主。太阳能作为可再生清洁能源蕴藏着巨大能量，被普遍认为是理想的新能源。太阳向空间辐射的总功率高达 3.8×10^23kW，其中高达 1.8×10^14kW 的能量将会到达地球，其中大约60%的能量都将应用在地球上，也就是大约有 1.1×10^14kW的能量将到达地球表面。假设在这 1.1×10^14kW的能量中，仅仅有0.1%的能量按 10%的效率被利用，这些被利用的太阳能产生的功率超过世界总发电量（3.0×10^9kW）的4倍。充分利用太阳能对缓解能源危机和保护环境有着非常深远的意义。
太阳能的利用中太阳能光伏利用占很大一部分。然而，光伏电池的转化效率与自身的运行温度密切相关，效率会随着温度的上升而降低。相关研究表明：电池温度每上升1K，晶硅电池的光电转化效率就会下降约0.4％，非晶硅电池下降大约0.1％。另外，电池在达到其运行温度上限后，温度每上升10K，其老化速率将增加一倍。
温差发电是基于塞贝克效应的固态能量转换技术，具有结构简单，可靠性好的特点。塞贝克效应又被称为第一热电效应，指由两种不同的导电体或半导体的温度差引起两种物质电势差的热点现象。是一种新型绿色的能源利用方式，但同时温差发电技术也受到热电材料特性以及发电片优化问题的限制。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提出了基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，通过在光伏电池背面及铜管侧面添加选择性吸收涂层，采取微热管阵列与温差发电片腔体式排列的形式，提高***的能量转化效率以达到更高的能量和经济效益。
本发明中主要采用的技术方案为：
基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，所述装置包括槽型抛物面聚光器、核心发电装置、连接支架、转动主轴、控制器、辐照感应器、流量控制器、流量计、集热水箱和输水铜管；所述槽型抛物面聚光器与转动主轴转动连接，所述槽型抛物面聚光器以转动主轴为中心在竖直平面内转动，所述核心发电装置两端通过连接支架与槽型抛物面聚光器两侧连接，且所述核心发电装置位于槽型抛物面聚光器的抛物面内，所述辐照传感器安装在槽型抛物面聚光器侧面，所述控制器分别与辐照传感器和转动主轴控制连接，所述核心发电装置内的微热管、集热水箱和流量计依次通过输水铜管连通，形成循环，所述输水铜管上设有流量控制器。
优选地，所述核心发电装置包括两块光伏电池、选择性吸收涂层、若干温差电池和保温层，所述核心发电装置为正三棱柱结构，所述输水铜管呈正三角形缠绕设置，构成正三棱柱，呈正三棱柱结构的所述输水铜管包括三个外侧面，其中两个外侧面上均匀排布有若干温差电池，且所述输水铜管与温差电池中的微热管连通，另外一个外侧面上设有保温层，两块所述光伏电池分别与输水铜管两外侧面上的温差电池连接，两所述光伏电池内侧面以及输水铜管表面均涂覆有选择性吸收涂层，所述核心发电装置中设有光伏电池的两侧面分别与槽型抛物面聚光器相对安装，以便吸收反射光线。
优选地，所述温差电池包括绝缘导热板、半导体热电器件和微热管阵列，所述微热管阵列与所述半导体热电器件的一侧面贴合，作为冷端，所述绝缘导热板与半导体热电器件另一侧面贴合，作为热端，所述微热管阵列与所述输水铜管连通，所述绝缘导热板两端分别与光伏电池和输水铜管连接。
优选地，所述微热管阵列包括若干微热管和金属铝板壳，若干所述微热管以阵列形式排布在金属铝板壳内，形成微通道，所述微热管内部设有若干个等间壁排列的微翅结构，所述微通道内部填充有液态工质水，各微热管之间互不连通，所述微通道内部的液态工质水在微热管下端汇入输水铜管内，并流经集热水箱。
优选地，所述核心发电装置中的温差电池采用腔体式排列结构，设置在光伏电池和输水铜管之间。
优选地，所述输水铜管采用中空铜板制成。
有益效果：本发明提供基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，利用吸热材料极高的导热性能，迅速将电池板的热量传递给下层的温差电池，作为温差电池的热端，从而降低光伏板的温度，提高光伏发电效率，延长光伏电池使用寿命；同时利用废热发电，提高***整体的发电效率，实现太阳能全光谱利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的核心发电装置侧面结构示意图；
图3为本发明的温差电池器件局部放大图；
图4为本发明的微热管截面结构示意图；
图5为本发明的温差电池腔体式排列示意图；
图6为本发明的转动主轴后视图；
图中：槽型抛物面聚光器1、核心发电装置2、光伏电池2-1、选择性吸收涂层2-2、温差电池2-3、保温层2-4、绝缘导热板2-5，半导体热电器件2-6、微热管阵列2-7 、微通道2-8、微翅结构2-9、间壁2-10、连接支架3、转动主轴4、控制器5、辐照传感器6、流量控制器7、流量计8、集热水箱9、输水铜管10。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，所述装置包括槽型抛物面聚光器1、核心发电装置2、连接支架3、转动主轴4、控制器5、辐照感应器6、流量控制器7、流量计8、集热水箱9和输水铜管10；所述槽型抛物面聚光器1与转动主轴4转动连接，所述槽型抛物面聚光器1以转动主轴4为中心在竖直平面内转动，所述核心发电装置2两端通过连接支架3与槽型抛物面聚光器1两侧连接，且所述核心发电装置2位于槽型抛物面聚光器1的抛物面内，所述辐照传感器6安装在槽型抛物面聚光器1侧面，所述控制器5分别与辐照传感器6和转动主轴4控制连接，所述核心发电装置2内的微热管、集热水箱9和流量计8依次通过输水铜管10连通，形成循环，所述输水铜管10上设有流量控制器7。
优选地，所述核心发电装置2包括两块光伏电池2-1、选择性吸收涂层2-2、若干温差电池2-3和保温层2-4，所述核心发电装置2为正三棱柱结构，所述输水铜管10呈正三角形缠绕设置，构成正三棱柱，呈正三棱柱结构的所述输水铜管10包括三个外侧面，其中两个外侧面上均匀排布有若干温差电池2-3，且所述输水铜管10与温差电池2-3中的微热管阵列2-7连通，另外一个外侧面上设有保温层2-4，两块所述光伏电池2-1分别与输水铜管10两外侧面上的温差电池2-3连接，两块所述光伏电池2-1内侧面以及输水铜管10表面均涂覆有选择性吸收涂层，所述核心发电装置2中设有光伏电池2-1的两侧面分别与槽型抛物面聚光器1相对安装，以便吸收反射光线。
优选地，所述温差电池2-3包括绝缘导热板2-5、半导体热电器件2-6和微热管阵列2-7，所述微热管阵列2-7与所述半导体热电器件2-6的一侧面贴合，作为冷端，所述绝缘导热板2-5与半导体热电器件2-6另一侧面贴合，作为热端，所述微热管阵列2-7与所述输水铜管10连通，所述绝缘导热板2-5两端分别与光伏电池2-1和输水铜管10连接。
优选地，所述微热管阵列2-7包括若干微热管和金属铝板壳，若干所述微热管以阵列形式排布在金属铝板壳内，形成微通道2-8，所述微热管内部设有若干个等间壁排列的微翅结构2-9，所述微通道2-8内部填充有液态工质水，各微热管之间互不连通，所述微通道2-8内部的液态工质水在微热管下端汇入输水铜管10内，并流经集热水箱9。
优选地，所述核心发电装置2中的温差电池2-3采用腔体式排列结构，设置在光伏电池2-1和输水铜管10之间。
优选地，所述输水铜管10采用中空铜板制成。
本发明的工作原理如下：
本发明中槽型抛物面聚光器1具有太阳光线跟踪能力，通过辐照传感器6感应辐照强度，并辐照传感器6信息传送给控制器5，控制器5根据接收到的辐照强度信息控制转动主轴4转动，用于偏转槽型抛物面聚光器1进行太阳追踪，转动主轴4由外接电动机提供动力（属于常规技术，故而未加详述），槽型抛物面聚光器1通过连接支架3与核心发电装置2连接，光伏电池2-1通过槽型抛物面聚光器1聚集的太阳光进行光伏发电，同时光伏电池背面温度会逐渐升高，在其背面涂覆的选择性吸收涂层2-2能够使得热量集中；同时光伏电池2-1背面垂直放置有绝缘导热板2-5，使其作为设置在光伏电池2-1背面的温差电池2-3的热源（即热端），在温差电池的冷端设有微热管阵列2-7，微热管阵列2-7中有多个独立运行的微热管，微翅结构2-9分布在微热管的内部，这些微翅结构2-9不仅仅加速了热量在微热管内部的传递，也同样大大扩大了微热管壁与液态工质的接触面积，提高了液态工质的吸热效率，使得温差电池2-3冷端进行快速的散热进而保证温差电池两端温差。此时，光伏电池2-1背面热量也通过选择性吸收涂层传递到温差电池上，实现对太阳能背面的降温。微热管中的液态工质最后在微热管阵列下端汇入输水铜管内并流经集热水箱9。流量计8、流量控制器7安装在输水铜管10水路上，对输水铜管10中的流量进行监测和控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，其特征在于：所述装置包括槽型抛物面聚光器、核心发电装置、连接支架、转动主轴、控制器、辐照感应器、流量控制器、流量计、集热水箱和输水铜管；所述槽型抛物面聚光器与转动主轴转动连接，所述槽型抛物面聚光器以转动主轴为中心在竖直平面内转动，所述核心发电装置两端通过连接支架与槽型抛物面聚光器两侧连接，且所述核心发电装置位于槽型抛物面聚光器的抛物面内，所述辐照传感器安装在槽型抛物面聚光器侧面，所述控制器分别与辐照传感器和转动主轴控制连接，所述核心发电装置内的微热管、集热水箱和流量计依次通过输水铜管连通，形成循环，所述输水铜管上设有流量控制器。
2.根据权利要求1所述的基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，其特征在于：所述核心发电装置包括两块光伏电池、选择性吸收涂层、若干温差电池和保温层，所述核心发电装置为正三棱柱结构，所述输水铜管呈正三角形缠绕设置，构成正三棱柱，呈正三棱柱结构的所述输水铜管包括三个外侧面，其中两个外侧面上均匀排布有若干温差电池，且所述输水铜管与温差电池中的微热管连通，另外一个外侧面上设有保温层，两块所述光伏电池分别与输水铜管两外侧面上的温差电池连接，两块所述光伏电池内侧面以及输水铜管表面均涂覆有选择性吸收涂层，所述核心发电装置中设有光伏电池的两侧面分别与槽型抛物面聚光器相对安装，以便吸收反射光线。
3.根据权利要求2所述的基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，其特征在于：所述温差电池包括绝缘导热板、半导体热电器件和微热管阵列，所述微热管阵列与所述半导体热电器件的一侧面贴合，作为冷端，所述绝缘导热板与半导体热电器件另一侧面贴合，作为热端，所述微热管阵列与所述输水铜管连通，所述绝缘导热板两端分别与光伏电池和输水铜管连接。
4.根据权利要求3所述的基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，其特征在于：所述微热管阵列包括若干微热管和金属铝板壳，若干所述微热管以阵列形式排布在金属铝板壳内，形成微通道，所述微热管内部设有若干个等间壁排列的微翅结构，所述微通道内部填充有液态工质水，各微热管之间互不连通，所述微通道内部的液态工质水在微热管下端汇入输水铜管内，并流经集热水箱。
5.根据权利要求2所述的基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，其特征在于：所述核心发电装置中的温差电池采用腔体式排列结构，设置在光伏电池和输水铜管之间。
6.根据权利要求1-6任一权利要求所述的基于微热管的太阳能腔体式温差发电装置，其特征在于：所述输水铜管采用中空铜板制成。
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| CN113193788A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-07-30 | 河海大学 | 一种风光生互补的温差发电装置 |
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|---|---|
| CN111416549B (zh) | 2024-01-30 |
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