[发明专利]新型多用途聚光太阳能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型多用途聚光太阳能系统，属于太阳能光热综合利用技术领域。

背景技术

太阳能是一种极为丰富的清洁能源，具有绿色环保、取之不尽的特点，地球每年接受的太阳能总量是世界年耗总能量的一万多倍。太阳能利用前景非常诱人，可以应用于照明、发电、取暖、提供热水、制冷、海水淡化等多个领域。

目前主流的太阳能利用方式有太阳能光伏发电、光热发电等两种形式。

太阳能光伏发电是指将太阳光通过光伏电池直接转换为电能的技术。平板式光伏电池由于没有聚光系统，光照密度低，对太阳光谱的能量利用非常有限，造成整个系统太阳光能量利用率较低；聚光光伏系统虽然具有较高的聚光比，可以提高太阳光能量利用率，降低光伏电池的使用面积，节约成本，但是由于其把所有的太阳光谱能量汇聚在光伏电池上，导致光伏电池在发电的同时会产生多余的热量，这些热量如果不除去可能会提高光伏电池的工作温度造成电池的光电转换效率的下降，给系统带来负面影响，另一方面，目前的聚光光伏系统通常采用透镜聚焦的方式，而且不进行太阳跟踪，聚光比和阳光利用率仍然不够高。

太阳能光热发电系统是通过汇聚太阳光产生高温热源来加热液体或气体的传热工作介质，该部分热量转换为机械能后，进一步转化为电能。目前的主要应用方式有塔式、槽式、蝶式三种系统，均通过太阳能跟踪装置将太阳光实时汇聚到空间某一较小的区域，即高温热源区；在高温热源区设置一光热接收体，将高温热源收集起来，并通过一定的液体或气体传热工作介质，将热量传递给热机并带动发电装置进行发电。光热发电利用的是全波段太阳光谱能量，能领集中度非常高，产生的高温热源的温度也很高，对储热导热工作介质的要求较高，增加了系统的技术难度。

目前太阳能利用的方式大多是以一种形式出现，即太阳能照明或者太阳能光伏发电、太阳能光热发电等，这种单一的应用形式使得太阳光能量利用率不高，造成资源浪费。在资源紧缺的当今，开发一种能集多种应用于一体的太阳能系统显得尤为迫切。

发明内容

为了解决光伏发电和光热发电等系统中存在的太阳光全光谱波段混合在一起、能量利用形式单一、能量利用率不高的问题，本发明的目的是提供一种新型多用途聚光太阳能系统，能将太阳光谱分割成两部分进行应用，一部分较短波段的光用来进行照明或光伏发电，并且通过冷却系统将多余的热量进行再利用，比如提供热水、取暖等；另一部分较长波段的光用来进行光热发电或者提供热水、取暖等，既减少了每一种应用方式中的负面因素的影响，降低了每一种应用方式的技术难度，又实现了对太阳光能量的综合利用，提高了太阳光利用率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

提供一种新型多用途聚光太阳能系统，其包含：

主反射镜，安装于支撑架上，并能够对太阳进行二维实时跟踪，使阳光沿主反射镜光轴入射到该主反射镜上，实现有效接收面积的最大化；

分光镜，位于所述主反射镜与其焦点之内的设定位置，阳光经过所述主反射镜反射后入射至所述分光镜，再经过该分光镜分割成长波段光和短波段光；

光伏电池，其受光面位于所述分光镜的反射光线的汇聚光斑处，以便于接收经分光镜反射后汇聚于该光伏电池的受光面上的所述短波段光来进行光伏发电；

光热接收器，其受光面位于所述分光镜的透射光线的汇聚光斑处，以便于接收经分光镜透射后汇聚于该光热接收器的受光面上的长波段光；所述光热接收器将长波段光的热量通过工作介质传递给储热器进行储存，从而在需要时从储热器获取热量来提供热水、取暖，或者获取热量来进行光热发电；

其中，所述长波段光和短波段光的分界波长，对应于所述光伏电池的禁带宽度决定的波长。

优选地，所述主反射镜是非球面镜或球面镜；

所述分光镜是平面镜，或球面镜，或非球面镜。

优选地，所述分光镜的光轴与主反射镜的光轴重合；分光镜的面积大于主反射镜的反射光线在该分光镜表面上的投射光斑的最大面积。

优选地，所述光伏电池的中心线与分光镜的光轴重合；光伏电池的受光面面积大于分光镜的反射光线在该光伏电池受光面上的光斑面积。

优选地，所述光热接收器位于主反射镜的焦点处；光热接收器的受光面面积大于分光镜的透射光线在该光热接收器的受光面上的光斑面积。

在另一个实施例中，设置有导光管来替代光伏电池，所述导光管的受光面位于分光镜的反射光线的汇聚光斑处，来收集经分光镜反射的以可见光为主的所述短波段光进行照明。 

优选地，所述分光镜设有石英玻璃或硼硅玻璃材质的基体；