一种太阳能光热光电分频利用系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能热电联用技术领域，涉及一种太阳能利用系统，尤其是太阳能分频利用系统。
【背景技术】
[0002]太阳能作为新能源的一种，不仅清洁无污染，而且取之不尽、用之不竭，太阳每分钟辐射到地球上的能量相当于300亿桶石油所具有的能量。所以，在当今能源危机与环境污染的双重压力下，太阳能在能源结构中的地位越来越重要。
[0003]目前对太阳能的利用有光热转化、光电转化、光化学转化、光生物转化等方式，最为成熟的为光热转化与光电转化。为了提高太阳能的总利用率，太阳能热电联产技术得到了大力推广与应用，但是传统的太阳能热电联产技术中，光热单元的温度受限于光伏电池的许用温度，获得的热能为温度较低的废热。因此，如何在光伏电池的许用温度的限制下，充分进行光电转化以及获取高品位的热能，提高太阳能的总利用率成为业界共同面对的难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种太阳能总转化效率尚且能够获取尚品位热能的太阳能光热光电分频利用系统。
[0005]为了达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0006]一种太阳能光热光电分频利用系统，包括对太阳能进行光热转换的光热单元、对太阳能进行光电转换的光电单元，还包括预热单元、聚焦太阳光的聚光单元；所述预热单元、所述光电单元、所述光热单元和所述聚光单元沿着太阳光方向从上往下依次布置；所述预热单元和所述光热单元均具有内部通道，并通过所述内部通道连通，且所述内部通道内含有流动方向为从所述预热单元流向所述光热单元的分频流体；所述光电单元则粘贴在所述预热单元的下部，以与所述预热单元的内部通道中的分频流体换热；所述聚光单元为反射式聚光单元，以聚集从所述光热单元穿过的太阳光并将所述聚集的太阳光反射给所述光电单元。
[0007]所述聚光单元包括平面式折平板结构；所述折平板结构包括多个朝向所述光电单元的长条形平面反射镜；优选的，所述平面式折平板结构的反射材料采用菲涅尔材质。
[0008]所述长条形平面反射镜以所述光电单元的中垂面为中心向两边伸展或排开；优选的，所有所述长条形平面反射镜的中心线在同一个平面上；优选的，所述长条形平面反射镜的照射宽度等于所述光电单元的宽度。
[0009]所述分频流体为包含聚吡咯流体的液体。
[0010]所述预热单元包括方形管状的铝管；优选的，所述光电单元包括光伏电池片；优选的，所述光伏电池片通过粘结层粘贴在所述铝管的下部外表面上；优选的，所述铝管的侧面及上表面设有保温层。[0011 ] 所述光伏电池片为晶硅电池片。
[0012]所述光热单元为横截面为半圆形的石英管；优选的，所述石英管的壁部包括内外设置的两层隔层玻璃，所述两层隔层玻璃之间间隔有真空层。
[0013]所述太阳能光热光电分频利用系统还包括与所述光热单元、所述光电单元和所述聚光单元均连接的方向控制单元，以检测太阳光的方向并将所述光热单元、所述光电单元和所述聚光单元均设置为与所述太阳光的方向垂直。
[0014]所述方向控制单元包括依次连接的检测太阳光方向的太阳光跟踪仪、接收并分析处理所述太阳光跟踪仪的检测结果的控制器和根据所述控制单元的指令执行动作的方向调节部件；所述方向调节部件连接所述光热单元、所述光电单元和所述聚光单元。
[0015]所述太阳能光热光电分频利用系统还包括能量回收单元；所述能量回收单元还包括通过循环管道依次连接的换热器、流量调节阀和循环泵；所述循环管道一端连接光热单元的内部通道，另一端连接预热单元的内部通道，以将所述预热单元、所述光热单元和所述能量回收单元构成回路。
[0016]由于采用上述方案，本发明的有益效果是:
[0017]I)有效降低了成本。采用折平板聚光技术能够大幅度减少光伏电池的面积，降低光伏电池成本；先聚光后分频降低了光热单元流体的使用量，降低分频流体成本；相比较菲涅尔聚光透镜的聚光应用，使用多片平面镜聚光，降低聚光单元成本。
[0018]2)有效提高光电转换效率。聚光单元采用折平板聚光结构，光热单元采用半圆形中空石英管结构，有效提高了光伏电池片上光斑的均匀性，进而提高光电转化效率；采用分频流体选择性地过滤、吸收与光伏电池不匹配的电磁波，避免了这部分电磁波带来的温升，也提高了光伏电池的光电效率。
[0019]3)有效提高了光热转换效率。分频流体流经光电单元不仅对电池片进行了冷却，也是进入光热单元前的预热；同时光热单元通道与其外壁面夹有真空层，隔绝了环境与流体之间的换热。
[0020]4)有效控制电池片温度。聚光单元采用折平板聚光结构，光热单元采用半圆形中空石英管结构，有效提高了光伏电池片上光斑的均匀性，预防了电池片上局部温度过高，防止电池烧坏；光热单元通道内的分频流体先将用于发热的太阳光波段吸收掉，预热单元通道内的分频流体进一步对电池进行冷却。
[0021]5)有效提高能源品位。相比较传统PV/T系统，本发明的光热单元温度独立于光电单元温度，光热产物不仅仅是40?50°C的废热，而是可远高于光伏电池的许用温度，这种中温流体不再是废热，而是可以通过斯特林循环、有机朗肯循环等技术再次转化为电能的尚品位热能。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例中太阳能光热光电分频利用系统的光路示意图；
[0023]图2为本发明实施例中太阳能光热光电分频利用系统的水路示意图；
[0024]图3为本发明实施例中光热单元半圆形中空石英管径向剖面图。
[0025]附图中:1、光伏电池；2、铝管；3、中空石英管；4、折平板结构；5、分频流体；6、冷却水；7、热交换器；8、流量调节阀；9、循环泵；10、内隔层玻璃；11、真空层；12、外隔层玻璃。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0027]本发明提出了一种基于反射式菲涅尔聚光器的太阳能光热光电分频利用系统，图1为该系统的光路示意图，图2为该系统的水路示意图。该系统包括方向控制单元、预热单元、光电单元、光热单元、聚光单元和热量回收单元。光热单元吸收太阳光的热能；光电单元对太阳光进行光电转化；预热单元对光电单元产生的热量进行回收；聚光单元聚集太阳光；热量回收单元对光热单元吸收的热量进行回收；方向控制单元则连接光电单元、光热单元和聚光单元，以控制它们相对于太阳光的方向，来最大化所能作用的太阳能。该系统中，预热单元、光电单元、光热单元和聚光单元从上到下依次布置。
[0028]预热单元包括铝管2。铝管2为具有内部通道的方形管道，其内部通道中通有分频流体5。位于铝管2中的分频流体5为经过冷却后温度较低的流体。
[0029]光电单元包括光伏电池I，光伏电池I包括光伏电池片，本实施例中其光伏电池片采用晶硅电池片，通过粘结剂粘贴在铝管2的下部外表面上。该粘结剂的导热率较高，以保证由销管2中冷却后的分频流体5均匀有效地对光伏电池I进行冷却。此外，销管2的左右两侧及上表面还设置有保温层，以进一步防止热量流失，保证光伏电池I上产生的热量尽可能多地用于预热铝管2中的分频流体5。
[0030]光热单元包括中空石英管3。中空石英管3的横截面为半圆形，以增加光伏电池I上的光斑均匀性。图3为该中空石英管3的径向剖面示意图。中空石英管3在内部具有内部通道。中空石英管3的内部通道和铝管2的内部通道连通，因此两者内部通道中的分频流体5也相通，流动方向为从铝管2到中空石英管3。中空石英管3的壁部包括内隔层玻璃10和外隔层玻璃12，两者之间隔有真空层11，用于隔绝被加热的分频流体5与环境之间的换热。该光热单元吸收经过的太阳光中利于发热的波段并使得其他波段的太阳光透过。
[0031]聚光单元包括平面式折平板结构，折平板结构4由多个长条形平面反射镜构成，以光伏电池片I的中垂面为中心，向两边依次排开，所有平面反射镜的中心线在同一个平面上，每片平面反射镜都将接收到的所有太阳光反射到光伏电池I上，照射宽度与光伏电池I的宽度相等。上述平面式折平板结构的反射材料采用菲涅尔材质。
[0032]分频流体5为聚吡咯溶液，可采用包含聚吡咯流体的水溶液或包含聚吡咯流体的乙二醇溶液，即聚吡咯水溶液或聚吡咯乙二醇溶液，符合光热光电转换匹配要求。中空石英管