[发明专利]一种基于昼夜温差-辐射冷却的温差发电系统及方法

说明书

一种基于昼夜温差‑辐射冷却的温差发电系统及方法，该系统由太阳能集热系统、换热和蓄热系统、熔盐加热系统、温差发电系统和辐射冷却部组成；太阳能集热系统包括槽式反射镜、集热管、集热管支架和反射镜支架；换热和蓄热系统包括水循环管路、水泵、两个水路控制阀门以及熔盐罐；熔盐加热系统包括熔盐循环管路、熔盐泵、两个熔盐路控制阀门以及加热器；温差发电系统包括P型半导体、N型半导体、热端导体，冷端导体以及电回路；辐射冷却部包括辐射冷却薄膜。本发明系统及方法安全稳定、节能环保，而且一个换热和蓄热系统可以并联使用多个温差发电系统，所产生的电压可供日常生活使用，降低在西北偏远地区普及电网的成本。

技术领域

本发明涉及辐射传热以及温差发电技术领域，具体涉及一种在昼夜温差大的地区，利用辐射冷却效应增强温差发电的系统及方法。

背景技术

能源危机和环境污染是制约我国国民经济可持续发展的突出矛盾之一。在该时代背景下，太阳能作为一种新型清洁可持续性能源得以迅速发展，并取得一定的成就，研究出光伏发电以及光热发电。

光伏发电是利用光照时半导体与金属组合的部位间会产生电势差的现象进行发电。就目前科技水平而言，硅晶光电转换工艺昂贵，且光电转换效率低下，在11％以内。光热发电是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集的太阳能加热循环工质，并通过换热装置产生做功蒸汽，再结合传统汽轮机工艺，达到发电的目的。目前光热发电已经在世界范围内广泛使用。

发明内容

考虑到光热发电应用成本高、效率低下等问题，本发明在其思想基础上提出一种在白天利用太阳能进行蓄热，夜间稳定放热并配合辐射冷却效应增强温差发电的系统及方法，该系统及方法高效、环保、无污染，且相较于光热发电系统应用成本极低，所产生的电流能够直接供日常生活使用，在电网难以普及的西北高原地区可以大规模使用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于昼夜温差-辐射冷却的温差发电系统，该系统由太阳能集热系统、换热和蓄热系统、熔盐加热系统、温差发电系统和辐射冷却部组成；

所述的太阳能集热系统包括槽式反射镜1、集热管2、集热管支架3-1和反射镜支架3-2，其中反射镜支架3-2将槽式反射镜1固定在地表，集热管支架3-1将集热管2固定在槽式反射镜1的焦线处；

所述的换热和蓄热系统包括水循环管路4、水泵5-1、第一水路控制阀门6-1、第二水路控制阀门6-2以及熔盐罐7，水循环管路4与集热管2的出水口相连，穿过水泵5-1和第一水路控制阀门6-1，从下方通入并贯穿熔盐罐7后，穿过第二水路控制阀门6-2与集热管2的入水口相连；

所述的熔盐加热系统包括熔盐循环管路8、熔盐泵5-2、第一熔盐路控制阀门6-3、第二熔盐路控制阀门6-4以及加热器9，从熔盐罐7底部引出熔盐循环管路8，熔盐循环管路8穿过第一熔盐路控制阀门6-3以及熔盐泵5-2，通入加热器9中，在充分换热后引出，穿过第二熔盐路控制阀门6-4与熔盐罐7上部相连；

所述的温差发电系统包括P型半导体10、N型半导体12、热端导体13-1，冷端导体13-2以及电回路14，两片热端导体13-1放置在加热器9之上，在两片热端导体13-1之间连接电回路14，P型半导体10放置在其中一片热端导体13-1上，N型半导体12放置在另一片热端导体13-1上，在P型半导体10和N型半导体12上放置冷端导体13-2；

所述的辐射冷却部包括辐射冷却薄膜11，辐射冷却薄膜11覆盖在冷端导体13-2上。

一种基于昼夜温差-辐射冷却的温差发电方法，具体包括如下步骤：

步骤1，日间太阳能集热：照射在槽式反射镜1上的太阳光被聚集在焦线处加热集热管2，提升集热管2内部循环水温度，形成高温水蒸气；