專利名稱：太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種能源技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前能源日益緊張和環(huán)保問題日益突出，太陽能作為可再生清潔能源的開發(fā)與利用已經(jīng)被全球性地提上了工業(yè)化的議程。隨著材料科學(xué)與基礎(chǔ)工業(yè)的進步，如何有效利用太陽能的理論研究和實用技術(shù)開發(fā)均有了長足的發(fā)展，但是就當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀來看，仍然存在著阻礙太陽能高效轉(zhuǎn)換與利用的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明針對太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵器件——光伏電池存在光電轉(zhuǎn)換效率低下(10～20％)，從深層機理考慮，提出新型太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器發(fā)明思想，能夠從能量轉(zhuǎn)換與利用的技術(shù)層面上最高程度地提高了能量轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，“光伏發(fā)電系統(tǒng)最大輸出效率探索”(潘玉良、施滸立.微電子與基礎(chǔ)產(chǎn)品.2001年第9期)科學(xué)地分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵器件——光伏電池轉(zhuǎn)換效率的作用機理，并根據(jù)光伏電池的輸出特性提出了最大功率點跟蹤的技術(shù)方法以達到系統(tǒng)輸出效率的提高。隨后的同類研究基本上均沿用了上述的研究思路在最大功率點跟蹤的問題上采用不盡相同的數(shù)學(xué)方法或控制技術(shù)來實現(xiàn)輸出效率的改進。
但是，上述作者僅僅局限于光伏電池輸出特性上進行思考，試圖通過跟蹤最大功率點的方法以增加輸出于外負載上的功率來達到提高發(fā)電系統(tǒng)的輸出效率，顯然，在光伏電池已經(jīng)確定的情況下，采用上述方法來提高系統(tǒng)的輸出效率，技術(shù)效果尚不顯著，而且在理論上尚缺乏充分論證，更沒有從整個能量轉(zhuǎn)換效率上予以考慮。
在進一步的檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者類似的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，使其能夠在太陽能輻射到光伏電池板上將光能轉(zhuǎn)換成電能的同時，也將光能轉(zhuǎn)換的寄生熱能充分予以利用，將其轉(zhuǎn)換為生活或生產(chǎn)用熱能，使得現(xiàn)有的任何一種光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率均可在原有基礎(chǔ)上提高近50％，并將太陽能總能量轉(zhuǎn)換率達到55％以上。在提高能量利用率的同時，還對光伏電池起到冷卻的作用，達到延長光伏電池使用壽命的效果。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器、太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
所述太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器包括光伏電池板、輔助薄型水箱體。光伏電池板是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜上構(gòu)成具有設(shè)定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的板狀體；所述輔助薄型水箱體，是一長方體水箱，該水箱的上表面是鋁板材做成，與光伏電池板的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合，底面與四個側(cè)面為不銹鋼箱體，在不銹鋼箱體的兩個對稱側(cè)面的對角位置上設(shè)有進/出水接口。
所述光伏電池板，由光生伏特傳感小晶片根據(jù)用戶的要求(包括光伏電池板額定輸出電壓值、光伏電池板面積尺寸與形狀等)平整地組合于導(dǎo)熱薄膜上。其中，光生伏特傳感小晶片均有兩根電極絲，相互間通過串/并接組合，即可構(gòu)成具有一定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的光伏電池板，每個光伏電池板均帶有兩個正負電壓輸出的光伏電池板電極，每個光伏電池板再根據(jù)實際技術(shù)要求通過電氣上的串/并接而組合成光伏電池板陣列。
所述輔助薄型水箱體，其兩個對稱的不銹鋼箱體側(cè)面各設(shè)有兩個進/出水接口，共有四個進/出水接口，供每個太陽能光電熱能量轉(zhuǎn)換器進/出水接口的相互連接串通。
所述進/出水接口，安裝有兩種進/出水接口管接頭，一個側(cè)面的兩個進/出水接口管接頭羅紋順時針方向，另一個側(cè)面的兩個進/出水接口管接頭羅紋逆時針方向，在處于系統(tǒng)組裝前的非工作狀態(tài)時，每個進/出水接口處于封堵狀態(tài)，一旦進行系統(tǒng)安裝，只要打開絲堵，通過雙向并進管接加防漏水橡皮圈即可將本發(fā)明的進/出水接口兩兩相連通。
所述太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器是一種一體化的組件，光伏電池板的電功率由光伏電池板電極輸出，通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將電能輸出至電網(wǎng)，光伏電池板通過導(dǎo)熱薄膜與輔助薄型水箱體的上表面鋁材板緊密結(jié)合將所生成的熱量傳遞給輔助薄型水箱體中的水，水的熱能再通過水循環(huán)系統(tǒng)，即光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將光伏電池板的寄生熱能直接被終端用戶所利用，或進行熱能的二次轉(zhuǎn)換。因此一體化的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器是構(gòu)建光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的共同能量發(fā)生源——太陽能，經(jīng)太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后即生成兩種形式——電與熱的能量源。
所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括直流電傳輸導(dǎo)線、DC-AC逆變器、控制器、檢測信號傳輸線、控制信號傳輸線、電網(wǎng)。當(dāng)太陽能輻射至光伏電池板上時，由其中的光生伏特傳感小晶片(即光生伏特傳感器)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，此時光伏電池板陣列所形成的電功率由光伏電池板陣列電極輸出，電極通過直流電傳輸導(dǎo)線與DC-AC逆變器連接，DC-AC逆變器將輸入的直流電在控制器的控制下轉(zhuǎn)換成交流電輸出至電網(wǎng)，控制器對電網(wǎng)電氣參數(shù)(電壓、頻率與相位)進行檢測，并將檢測信號經(jīng)檢測信號傳輸線傳輸至控制器的輸入端，控制器根據(jù)電網(wǎng)的電氣參數(shù)實時值通過PWM(脈寬調(diào)制)控制策略將控制信號經(jīng)控制信號傳輸線與DC-AC逆變器連接，實現(xiàn)DC-AC逆變器對電網(wǎng)電壓、頻率、相位的同步跟蹤與最大功率輸出。
所述光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括管路、熱水蒸發(fā)器、調(diào)向閥、止回閥、進水管與出水管，這些部件與輔助薄型水箱體一起構(gòu)成水流熱能循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)太陽能輻射至光伏電池板上時，光伏電池板在將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的同時，也將太陽能轉(zhuǎn)換成另一形式的能量——熱能出現(xiàn)在光伏電池板上，使得光伏電池板的背面溫度持續(xù)上升。光伏電池板所獲得的寄生熱能經(jīng)導(dǎo)熱薄膜與鋁材板傳導(dǎo)至輔助薄型水箱體中的水，水的熱能通過管路、熱水蒸發(fā)器、調(diào)向閥、止回閥、進水管與出水管形成水流熱能循環(huán)系統(tǒng)。
所述水流熱能循環(huán)系統(tǒng)具有三種循環(huán)方式封閉自然對流循環(huán)、夏季用戶致冷循環(huán)、冬季用戶致熱循環(huán)。進一步說明如下系統(tǒng)進水管連接戶用自來水，利用自來水的給水壓力將水充滿整個循環(huán)系統(tǒng)。太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器在光伏電池板接收太陽光將光能量轉(zhuǎn)換成電能的同時所產(chǎn)生的熱量傳遞給輔助薄型水箱體中的水，并源源不斷地轉(zhuǎn)換成水的熱能。其中調(diào)向閥是改變水流熱能循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)方式關(guān)鍵開關(guān)器件(調(diào)向閥具有三種工作狀態(tài)，并用“夏”、“0”、“冬”三種標(biāo)志示出)，水的熱能通過管路可以輸送到熱水蒸發(fā)器的進口與調(diào)向閥的“冬”標(biāo)志位入口，由熱水蒸發(fā)器的出口分兩路分別輸至調(diào)向閥的“夏”標(biāo)志位入口與止回閥。當(dāng)調(diào)向閥處于“0”標(biāo)志位時，系統(tǒng)出水管沒有水流流出，在溫差效應(yīng)的作用下通過止回閥的定向流動，光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的水質(zhì)處于閉合對流循環(huán)狀態(tài)，實現(xiàn)熱量的循環(huán)交換；當(dāng)調(diào)向閥處于“夏”標(biāo)志位時，系統(tǒng)出水管與熱水蒸發(fā)器的出口經(jīng)管路連通，隨著系統(tǒng)出水管熱水的流出所產(chǎn)生的水力學(xué)負壓的作用下，熱水蒸發(fā)器在將光伏電池板所產(chǎn)生的熱量帶走的同時，還吸收周圍空間的熱量，此時水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成了吸收式致冷系統(tǒng)，即，將光伏電池板的熱量傳遞給輔助薄型水箱體中的熱水，在進水管自來水壓力的推動下，通過管路流至熱水蒸發(fā)器的熱水釋放內(nèi)能產(chǎn)生汽化，同時又將熱水蒸發(fā)器周邊的熱量吸收進來而帶走，因此在降低光伏電池板的溫度的同時又對用戶室內(nèi)環(huán)境起到冷空調(diào)的作用；當(dāng)調(diào)向閥處于“冬”標(biāo)志位時，系統(tǒng)出水管通過管路將本來要流經(jīng)熱水蒸發(fā)器的熱水直接經(jīng)調(diào)向閥流出系統(tǒng)出水管，此時由于熱水蒸發(fā)器進水口產(chǎn)生的水力學(xué)負壓在止回閥的作用下，熱水蒸發(fā)器中原先充滿的熱水處于靜止不流動狀態(tài)，在進水管自來水壓力的推動下，隨著熱水的不斷流出，光伏電池板所產(chǎn)生的熱量也就源源不斷地被直接帶走，因此在降低光伏電池板的溫度的同時，熱水蒸發(fā)器中原先充滿的熱水又對用戶室內(nèi)環(huán)境起到供熱的作用。
本發(fā)明具有明顯的技術(shù)/經(jīng)濟優(yōu)勢(1)循環(huán)水系統(tǒng)成為光伏電池板的冷卻系統(tǒng)，使得光伏電池板處于相對較低的溫度環(huán)境，促使半導(dǎo)體禁帶寬度始終處于較小的范圍，維持了光伏電池的恒流源特性，同時延長了光伏電池正常使用壽命；(2)充分運用太陽能光伏發(fā)電原理使系統(tǒng)輸出始終處于最大功率輸出狀態(tài)；(3)將光伏電池板吸收的熱量源源不斷地吸收轉(zhuǎn)換成循環(huán)水的熱能供用戶使用的同時，又對流經(jīng)的空間起到空調(diào)的效果。
因此，無論宏觀(太陽能轉(zhuǎn)換過程的能量守恒)，還是微觀(光伏電池半導(dǎo)體特性，如躍遷電子數(shù)、導(dǎo)/禁帶寬度、輸出伏安特性等)上來說，本發(fā)明對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率均達到了最優(yōu)程度，并實現(xiàn)了基于本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換與光熱轉(zhuǎn)換兩個能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一體化構(gòu)建，起到節(jié)能的最佳效果。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意中，太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1，直流電傳輸導(dǎo)線2，DC-AC逆變器3，控制信號傳輸線4，控制器5，檢測信號傳輸線6，電網(wǎng)7，管路8，熱水蒸發(fā)器9，調(diào)向閥10，止回閥11，進水管12，出水管13，光伏電池板14，輔助薄型水箱體15。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1、太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1包括光伏電池板14、輔助薄型水箱體15。光伏電池板14是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜上構(gòu)成的板狀體；所述輔助薄型水箱體15，是一長方體水箱，該水箱的上表面是鋁板材做成，與光伏電池板14的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合，底面與四個側(cè)面為不銹鋼箱體，在不銹鋼箱體的兩個對稱側(cè)面的對角位置上設(shè)有進/出水接口。太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過進/出水接口與輔助薄型水箱體15連接，太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與光伏電池板14連接。
所述光伏電池板14，其光生伏特傳感小晶片均有兩根電極絲，相互間通過串/并接組合，即可構(gòu)成具有一定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的光伏電池板14，每個光伏電池板14均帶有兩個正負電壓輸出的光伏電池板14電極，每個光伏電池板14再根據(jù)實際技術(shù)要求通過電氣上的串/并接而組合成光伏電池板14陣列。
所述輔助薄型水箱體15，其兩個對稱的不銹鋼箱體側(cè)面各設(shè)有兩個進/出水接口，共有四個進/出水接口，供每個太陽能光電熱能量轉(zhuǎn)換器進/出水接口的相互連接串通。
所述進/出水接口，安裝有兩種進/出水接口管接頭，一個側(cè)面的兩個進/出水接口管接頭羅紋順時針方向，另一個側(cè)面的兩個進/出水接口管接頭羅紋逆時針方向，四個進/出水接口利用雙向并進管接和防漏水橡皮圈，通過雙向并進管接內(nèi)面與兩種進/出水接口管接頭羅紋對應(yīng)的兩個陰羅紋兩兩相連通。
所述太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括直流電傳輸導(dǎo)線2、DC-AC逆變器3、控制器5、檢測信號傳輸線6、控制信號傳輸線4、電網(wǎng)7。當(dāng)太陽能輻射至光伏電池板14上時，由其中的光生伏特傳感小晶片將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，此時光伏電池板14陣列所形成的電功率由光伏電池板14陣列電極輸出，電極通過直流電傳輸導(dǎo)線2與DC-AC逆變器3連接，DC-AC逆變器3將輸入的直流電在控制器5的控制下轉(zhuǎn)換成交流電輸出至電網(wǎng)7，控制器5對電網(wǎng)7電氣參數(shù)(電壓、頻率與相位)進行檢測，并將檢測信號經(jīng)檢測信號傳輸線6傳輸至控制器5的輸入端，控制器5根據(jù)電網(wǎng)7的電氣參數(shù)實時值通過脈寬調(diào)制將控制信號經(jīng)控制信號傳輸線4與DC-AC逆變器3連接，實現(xiàn)DC-AC逆變器3對電網(wǎng)7電壓、頻率、相位的同步跟蹤與最大功率輸出。
所述太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括管路8、熱水蒸發(fā)器9、調(diào)向閥10、止回閥11、進水管12與出水管13，這些部件與輔助薄型水箱體15一起構(gòu)成水流熱能循環(huán)系統(tǒng)。其中，輔助薄型水箱體15通過其進/出水接口與管路8密封連接，管路8再分別與熱水蒸發(fā)器9、調(diào)向閥10、止回閥11相連接。進水管12一端與輔助薄型水箱體15陣列的進/出水接口密封連接，另一端連接戶用自來水，利用自來水的給水壓力將水充滿整個循環(huán)系統(tǒng)。
太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1，將太陽輻射能通過太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1中的光伏電池板14陣列直接轉(zhuǎn)換成電能輸出給光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)向電網(wǎng)7供電，光伏電池板14在接受太陽輻射能的同時所產(chǎn)生的熱能通過太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1中的輔助薄型水箱體15轉(zhuǎn)換成水的熱量，水的熱量通過管路8構(gòu)筑循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)對光伏電池板的冷卻作用與熱能的再利用。
太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器1在光伏電池板14接收太陽輻射能將光能量轉(zhuǎn)換成電能的同時所產(chǎn)生的熱量傳遞給輔助薄型水箱體15中的水，并源源不斷地轉(zhuǎn)換成水的熱能。水的熱能通過管路8可以輸送到熱水蒸發(fā)器9的進口與調(diào)向閥10的“冬”標(biāo)志位入口，由熱水蒸發(fā)器9的出口分兩路分別輸至調(diào)向閥10的“夏”標(biāo)志位入口與止回閥11。當(dāng)調(diào)向閥10處于“0”標(biāo)志位時，系統(tǒng)出水管13沒有水流流出，在溫差效應(yīng)的作用下通過止回閥的定向流動，光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的水質(zhì)處于閉合對流循環(huán)狀態(tài)；當(dāng)調(diào)向閥10處于“夏”標(biāo)志位時，系統(tǒng)出水管13與熱水蒸發(fā)器9的出口經(jīng)管路8連通，隨著系統(tǒng)出水管13熱水的流出所產(chǎn)生的水力學(xué)負壓的作用下，熱水蒸發(fā)器9在將光伏電池板14所產(chǎn)生的熱量帶走的同時，還吸收周圍空間的熱量，此時水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成了吸收式致冷系統(tǒng)，即，將光伏電池板14的熱量傳遞給輔助薄型水箱體15中的熱水，在進水管12自來水壓力的推動下，通過管路8流至熱水蒸發(fā)器9的熱水釋放內(nèi)能產(chǎn)生汽化，同時又將熱水蒸發(fā)器9周邊的熱量吸收進來而帶走，因此在降低光伏電池板14溫度的同時又對用戶室內(nèi)環(huán)境起到冷空調(diào)的作用；當(dāng)調(diào)向閥10處于“冬”標(biāo)志位時，系統(tǒng)出水管13通過管路8將本來要流經(jīng)熱水蒸發(fā)器9的熱水直接經(jīng)調(diào)向閥10流出系統(tǒng)出水管13，此時由于熱水蒸發(fā)器9進水口產(chǎn)生的水力學(xué)負壓在止回閥的作用下，熱水蒸發(fā)器9中原先充滿的熱水處于靜止不流動狀態(tài)，在進水管12自來水壓力的推動下，隨著熱水的不斷流出，光伏電池板14所產(chǎn)生的熱量也就源源不斷地被直接帶走，因此在降低光伏電池板14溫度的同時，熱水蒸發(fā)器9中原先充滿的熱水又對用戶室內(nèi)環(huán)境起到供熱的作用。
根據(jù)太陽能輻射E＝Ef+Eq+Ee(其中，E、Ef、Eq、Ee分別為太陽能輻射功率、光伏電池表面反射功率、輻射到光伏電池后被轉(zhuǎn)換成熱能等其它功率、太陽能輻射轉(zhuǎn)換成的電能)；其次根據(jù)Ee＝Er+ER(其中，Er、ER分別為光伏電池內(nèi)部損耗功率、光伏電池實際輸出功率)；再根據(jù)I=IL-I0{exp[q(V+IRs)AKT]-1}-V+IRsRsh]]>=IL-I0(T0)(TT0)3exp(Eg0K·T-T0TT0){exp[qV(RL+Rs)/RLAKT-1]}-V(RL-Rs)RshRL]]>(其中，I、IL、I0分別為光伏電池輸出電流、光生電流、光伏電池反向飽和電流；V為光伏電池輸出電壓；RL、Rs、Rsh分別為負載電阻、光伏電池等效串聯(lián)電阻、光伏電池漏電阻；q為電子電荷；T0、T分別為熱力學(xué)常溫與實時溫度；A為光伏電池的品質(zhì)因子；K為玻耳茲曼常數(shù)；Eg0為半導(dǎo)體在絕對零度時的禁帶寬度)；顯見光伏電池輸出功率p＝IV在光伏電池吸收熱能增加的情況下，本身的溫度會隨之上升；從低溫開始上升的一定時段，光伏電池具有恒流源特性，同時輸出電壓在不斷上升，此時輸出功率呈現(xiàn)增加的過程；當(dāng)溫度上升到一定值后，隨著電壓的進一步上升，光伏的輸出電流急劇開始下降，輸出功率不升反降；因此光伏電池在太陽光連續(xù)輻射時，輸出功率是在多變量復(fù)雜作用下的非線性過程。
整個實施過程完全符合上述的光電效應(yīng)、能量守恒、熱力學(xué)與傳熱學(xué)原理。
實施例多晶硅PC-Si太陽能光伏電池板，其等效面積50m2，最大額定輸出電功率2.5kW，采用本發(fā)明構(gòu)建光電轉(zhuǎn)換與光熱轉(zhuǎn)換兩個能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一體化結(jié)構(gòu)進行運行，并與同樣等效面積與最大額定輸出電功率的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行性能比較。
具體實施結(jié)果如下(1)當(dāng)環(huán)境溫度為34℃、太陽輻照度為800W/m2時，光伏電池板陣列背面的平均溫度升至55℃；當(dāng)環(huán)境溫度為35℃、太陽輻照度為1000W/m2時，光伏電池板陣列背面的平均溫度升至75℃以上。
(2)未采用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其輸出電壓與功率均受到溫度上升的顯著影響開路電壓Voc隨著溫度的上升而下降，大體上，溫度t每上升1℃，Voc下降2～2.3mV；短路電流(漏電流)Isc會隨著t的提高而上升；輸出功率pout隨著t的上升而下降，t每升高1℃，pout要損失0.35～0.45％。
(3)采用本發(fā)明構(gòu)建的光電轉(zhuǎn)換與光熱轉(zhuǎn)換雙系統(tǒng)，使光伏電池板陣列背面的平均溫度處在高出環(huán)境溫度5℃的范圍之內(nèi)；開路電壓Voc始終處于額定值附近，光伏電池板陣列表現(xiàn)出良好的恒流源特性；在控制器與DC-AC逆變器的作用下，實現(xiàn)電壓、頻率、相位對電網(wǎng)的同步跟蹤與最大功率輸出。
(4)采用本發(fā)明構(gòu)建的光電轉(zhuǎn)換與光熱轉(zhuǎn)換雙系統(tǒng)，使太陽輻照光伏電池板陣列的副產(chǎn)物(寄生熱能)得到充分與有效的利用，終端用戶不僅一年四季可以獲得極低運行成本的熱水使用，而且還對用戶房屋空間起到空調(diào)的作用效果；經(jīng)測定夏季室外溫度為34℃，調(diào)向閥處于“夏”標(biāo)志時，25m2房間的平均溫度處于27±1℃；冬季室外溫度為8℃，調(diào)向閥處于“冬”標(biāo)志時，同樣房間的平均溫度處于16±2℃。
(5)經(jīng)過對轉(zhuǎn)換功率與熱值的測定，光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到28％；被系統(tǒng)吸收使用的熱能占太陽輻照能量的30％以上；能量有效利用率在58％以上。
權(quán)利要求
1.一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器(1)、太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器(1)包括光伏電池板(14)、輔助薄型水箱體(15)，光伏電池板(14)是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜上構(gòu)成具有設(shè)定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的板狀體；所述輔助薄型水箱體(15)，是一長方體水箱，其上表面是鋁板材表面，與光伏電池板(14)的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合，底面與四個側(cè)面為不銹鋼箱體，在不銹鋼箱體的兩個對稱側(cè)面的對角位置上設(shè)有進/出水接口，太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過進/出水接口與輔助薄型水箱體(15)連接，太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與光伏電池板(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述光伏電池板(14)，其光生伏特傳感小晶片均有兩根電極絲，相互間通過串/并接組合構(gòu)成具有設(shè)定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的光伏電池板(14)，每個光伏電池板(14)均帶有兩個正負電壓輸出的光伏電池板(14)電極，每個光伏電池板(14)通過電氣上的串/并接而組合成光伏電池板(14)陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述輔助薄型水箱體(15)，其兩個對稱的不銹鋼箱體側(cè)面各設(shè)有兩個進/出水接口，共有四個進/出水接口，供每個太陽能光電熱能量轉(zhuǎn)換器進/出水接口的相互連接串通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者3所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述進/出水接口(7)，安裝有兩種進/出水接口管接頭，一個側(cè)面的兩個進/出水接口管接頭(8)羅紋順時針方向，另一個側(cè)面的兩個進/出水接口管接頭(9)羅紋逆時針方向，四個進/出水接口(7)利用雙向并進管接(10)和防漏水橡皮圈(13)，通過雙向并進管接(10)內(nèi)面與兩種進/出水接口管接頭(8、9)羅紋對應(yīng)的兩個陰羅紋(11、12)兩兩相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括直流電傳輸導(dǎo)線(2)、DC-AC逆變器(3)、控制器(5)、檢測信號傳輸線(6)、控制信號傳輸線(4)、電網(wǎng)(7)，DC-AC逆變器(3)輸入端連接光伏電池板(14)陣列，DC-AC逆變器(3)將輸入的直流電在控制器(5)的控制下轉(zhuǎn)換成交流電輸出至電網(wǎng)(7)，控制器(5)對電網(wǎng)(7)電氣參數(shù)進行檢測，并將檢測信號經(jīng)檢測信號傳輸線(6)傳輸至控制器(5)的輸入端，控制器(5)根據(jù)電網(wǎng)(7)的電氣參數(shù)實時值通過脈寬調(diào)制將控制信號經(jīng)控制信號傳輸線(4)與DC-AC逆變器(3)連接，實現(xiàn)DC-AC逆變器(3)對電網(wǎng)(7)電壓、頻率、相位的同步跟蹤與最大功率輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2或者5所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述光伏電池板(14)，其電極通過直流電傳輸導(dǎo)線(2)與DC-AC逆變器(3)連接，當(dāng)太陽能輻射至光伏電池板(14)上時，由其中的光生伏特傳感小晶片將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，此時光伏電池板(14)陣列所形成的電功率由光伏電池板(14)陣列電極輸出至DC-AC逆變器(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括管路(8)、熱水蒸發(fā)器(9)、調(diào)向閥(10)、止回閥(11)、進水管(12)與出水管(13)，這些部件與輔助薄型水箱體(15)一起構(gòu)成水流熱能循環(huán)系統(tǒng)，其中，輔助薄型水箱體(15)通過其進/出水接口與管路(8)密封連接，管路(8)再分別與熱水蒸發(fā)器(9)、調(diào)向閥(10)、止回閥(11)相連接，進水管(12)一端與輔助薄型水箱體(15)陣列的進/出水接口密封連接，另一端連接戶用自來水，利用自來水的給水壓力將水充滿整個循環(huán)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器(1)，通過其內(nèi)部的光伏電池板(14)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能輸出給光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)向電網(wǎng)(7)供電，光伏電池板(14)在接受太陽輻射能的同時所產(chǎn)生的熱能通過太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器(1)中的輔助薄型水箱體(15)轉(zhuǎn)換成水的熱量，水的熱量通過管路(8)構(gòu)筑循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)對光伏電池板的冷卻與熱能的再利用。
全文摘要
一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中，太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器包括光伏電池板、輔助薄型水箱體。光伏電池板是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜上構(gòu)成的板狀體；所述輔助薄型水箱體，是一長方體水箱，該水箱的上表面是鋁板材做成，與光伏電池板的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合，底面與四個側(cè)面為不銹鋼箱體，在不銹鋼箱體的兩個對稱側(cè)面的對角位置上設(shè)有進/出水接口，太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過進/出水接口與輔助薄型水箱體連接，太陽能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與光伏電池板連接。本發(fā)明在對光伏電池板進行冷卻的同時，也實現(xiàn)了對終端用戶的空調(diào)效果及其它熱能利用，系統(tǒng)在提高光電轉(zhuǎn)換效率的同時，還使得太陽能利用總效率達到了最佳程度。
文檔編號H02J3/38GK1913331SQ20061002987
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者曾國輝, 張秀彬, 計長安, 應(yīng)俊豪 申請人:上海交通大學(xué)