[发明专利]一种基于黑体腔的聚光发电集热一体化装置

说明书

本发明提供一种基于黑体腔的聚光发电集热一体化装置，装置整体分为聚光、高品位循环集热、发电、低品位循环集热四部分。利用聚光器配合凹透镜将太阳光线聚集并引入黑体腔内，吸收反射涂层可吸收引入聚集光线中的短波和长波部分，并转化为高品位热能由相变集热装置完成捕获；将其余聚集光线中的中波段部分反射至黑体腔内的太阳能电池板实现发电，黑体腔内的气体循环可捕获其余低品位热能，再结合外部循环换热装置，实现整个装置的聚光、发电、循环集热一体化。本发明在提高太阳光捕获率的前提下，可使绝大部分的光能在腔体内用于发电和集热，实现对太阳能综合高效利用。

技术领域

本发明涉及太阳能转化利用领域，具体涉及一种基于黑体腔的聚光发电集热一体装置。

背景技术

目前在绝大多数太阳能发电工程中，采用太阳光直接照射在太阳能电池板上完成发电，由于一部分光线被反射，此部分太阳光能量白白散失，导致有效辐照度降低，引起太阳能电池板输出电流减少；此外在发电的过程中会产生大量热能，导致太阳能电池板温度的升高，引起太阳能电池的输出电压下降，两方面综合来看，会降低发电效率。

目前对太阳能的利用主要有两种方式：一是直接利用太阳能的热能，即太阳能集热；二是利用半导体材料的光生伏打效应发电，即太阳能发电。大部分的太阳能集热或发电都是独立应用的，有研究表明：独立的太阳能集热或发电使得太阳能的转化率较低，且利用率都不高，仍有大量的太阳光能量白白散失。

目前太阳能发电-集热一体综合装置虽然已经有相关的技术发明，但是其中大部分对太阳光的捕获利用率仍然不高，如何最大化提高太阳光的捕获率是本领域需要解决的问题。

发明内容

为解决现有太阳能发电工程中对太阳光利用率不高以及太阳能利用方式相对单一等问题，本发明的目的在于提供一种基于黑体腔的聚光发电集热一体化装置，该装置使太阳能集热和发电两者结合在一起，通过黑体腔实现太阳光的高效捕集，并同步用于集热和发电，在提高太阳光捕获率的前提下，提升太阳光能的利用率。

为达到这一目的，本发明采用如下技术方案：一种基于黑体腔的聚光发电集热一体化装置，具体包括：黑体腔1、保温层2、聚光器3、凹透镜4、相变集热器5、吸收反射涂层6、相变集热器液相管7、液体回流管8、相变集热器气相管9、相变换热器10、储水箱11、液体泵12、太阳能电池板13、绝缘导线14、连通管Ⅰ15、连通管Ⅱ16、气体换热器17、鼓风机18。

所述聚光器3安装在黑体腔1上方，用以聚光；所述黑体腔1为硬圆柱体腔，其顶部一侧开有小孔用以安装凹透镜4，安装后恰好封闭黑体腔，聚光器3与凹透镜4两者的主光轴共线且共焦点，相互配合将相对大面积的太阳光聚集并变换为高辐照度的平行光射入体积较小的黑体腔1中；所述外部保温层2均匀敷设在黑体腔1的外表面，用于隔热保温。

所述相变集热器5为耐压三棱柱体，安装于黑体腔1的底部并位于凹透镜4下方；所述吸收反射涂层6均匀喷涂在相变集热器5的斜面上，可吸收聚集光线中的短波部分与长波部分并将两部分光能转化为内能传导至相变集热器5，将聚集光线中的中波部分反射到黑体腔1内表面。

所述相变集热器5底部连接相变集热液相管7与液体回流管8，侧面上部连接相变集热气相管9，相变集热液体介质可为水或其他相变液体介质。

所述相变集热液器相管7伸入相变集热器5内部，其顶部封闭且伸入部分均匀分布有雾化喷头，底部连接于液体泵12。

所述液体回流管8套于相变集热器液相管7外部，分别与相变集热器5底部和储水箱11相接，使未相变的液体回流到储水箱11中。

所述储水箱11与液体回流管8相连，内部装有液体泵12加压输送，液体回流管回流的液体流进储水箱11。

所述相变换热器10与导出高温气体的相变集热器气相管9相连接，对相变后的高温气体的热量进行利用。