[发明专利]聚光太阳能系统的气体冷却和热利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种聚光太阳能系统的气体冷却和热利用装置。

背景技术

当前，以聚光光伏发电（HCPV）为代表的第三代光伏发电技术正在经历着快速发展，其相关技术已成为各类研究所和企业的研发热点，各种聚光光伏示范工程与规模电站也正在世界各地纷纷出现。就其主要原理而言，聚光光伏发电技术（CPV）是指使用透镜或镜面将接收到的太阳光线进行聚焦，使聚焦后的高能量密度光斑对准于小面积、高效率的硅或多结化合物太阳能电池芯片上，获得能量输出。聚光光伏技术具有转换效率高、电池用量少、环境友好、系统衰减小、使用寿命长、占地小、维护方便、可靠性高、易于大范围组合安装形成大规模光伏发电站等一系列优点。

同时，作为一类新兴技术，聚光光伏技术也存在着若干技术难点亟待解决，模组的密封及散热问题就是其中之一。

目前聚光光伏技术所使用的模组组件一般为箱式或盒式结构，箱体的上表面为聚光玻璃板或透光玻璃板，底面为安置有接收器和电气连接线路的底板，四周为箱体侧框。为避免外界灰尘、雨水、湿气等进入箱体内部，保证内部光伏电池、光学透镜以及电气连接的正常工作和长期可靠性，箱体通常采用密封设计，即使用密封粘结胶将箱体各连接处粘结，使箱体内部与外界环境隔离。但是完全密封的设计，又带来了散热与压力的问题。由于聚光太阳能长期工作在强日照高温地带，箱体密封将会带来箱体内部的热量累积，使箱体内温度升高。其结果是两方面的，一方面高温会影响光伏电池和核心部件的工作，使其效率降低；另一方面高温造成箱体内气体膨胀，造成箱体内部压力远大于大气压，形成箱体内外压差，非常容易造成箱体变形和损坏。为避免完全密封造成的压力损坏，并降低光伏电池的温度，当前的聚光组件箱体通常采用非全密封结构，往往在箱体侧面或背面开一小孔，作为透气窗。透气窗通常使用透气防水防尘材料，避免水和尘土进入，同时保证了内外压差一致。

但是，透气窗所使用的透气防水防尘材料的本身工作寿命非常有限，很难满足光伏发电系统的工作年限（25年）要求。且其在一些极端气候条件下，很容易被损坏或遭受局部损坏，使外界颗粒、水汽或油脂等进入，破坏了系统的工作环境，使光学系统透过率下降，电气连接受损并带来系统核心部件的腐蚀和氧化，造成不可恢复性的破坏。此外，透气窗面积通常很小，且为保证防水防尘需要，其透气能力非常有限，仅能满足平衡内外压差的需要，而很难使箱体内外气体流动，模组在日光照射下累积的热量不但无法得到利用，还会使箱体内部工作温度升高，影响了光伏组件的工作状态，使系统效率下降，寿命缩减。

因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提出一种有效的措施，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明提供一种聚光太阳能系统的气体冷却和热利用装置，用以使整个气体回路保持高度密闭和高度洁净，避免外界粉尘、油脂和水汽等污染物进入聚光太阳能箱体；同时通过多种途径的系统热能利用，提高了系统能量利用率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚光太阳能系统的气体冷却和热利用装置，具体包括：气体过滤器（2）、聚光太阳能箱体（3）、气体驱动器（1）和/或叶片发电机（10）、气体管路（5）以及气体热利用装置（4）；聚光太阳能箱体（3）在气体管路（5）中构成串联、并联或多级并联的形式，且与气体驱动器（1）和/或叶片发电机（10）、气体过滤器（2）以及气体热利用装置（4）通过气体管路（5）构成一个密闭或准密闭的气体回路。

进一步地，所述的气体驱动器（1）包括电机和叶片，是电能转化为机械能的装置，通过电能驱动叶片运动的方式在装置两端的管路内产生压力差，驱动气体管路内产生定向流动。

进一步地，所述气体过滤装置（2）为吸水材料、吸油材料和/或除尘材料制成的气体过滤部件。

进一步地，所述气体过滤装置（2）含滤网和/或滤芯，且所述滤网和滤芯为可拆卸型。

进一步地，所述聚光太阳能箱体（3）为密封或准密封的箱体结构，与气体管路连接，聚光太阳能箱体内部含聚焦透镜或凹面反射镜类光学聚焦部件以及硅电池或化合物太阳能电池类太阳能电池组件。

进一步地，所述气体热利用装置（4）为将热量从气体传导到液体的热交换装置，其所采用的液体为纯水、盐水和/或油脂类液体。

进一步地，所述的气体管路（5）包括多段不同口径的气管及气压监测、气密性插接件和气密性检测器件。

进一步地，所述叶片发电机（10）是机械能向电能转换和输出的装置，包括叶片、转子以及电磁线圈部件。