一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到聚光光伏發(fā)電技術(shù)，尤其是一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚光光伏發(fā)電技術(shù)(CPV)，使用價(jià)格相對低廉的聚光反射鏡或透鏡將太陽光匯聚后再進(jìn)行發(fā)電，大幅減少了昂貴的太陽電池的使用面積，被認(rèn)為是太陽能發(fā)電未來發(fā)展趨勢的第三代技術(shù)，是一種有效降低太陽能發(fā)電成本的重要途徑。但是入射到光伏電池上的太陽能只有小部分轉(zhuǎn)化成電能，其余部分轉(zhuǎn)換為熱能，使得電池溫度升高。光伏電池溫度較高會(huì)影響電池的發(fā)電效率及輸出功率，引起光伏電池老化并嚴(yán)重縮短其使用壽命。
[0003]目前聚光光伏散熱形式主要有光伏電池背板被動(dòng)散熱、電池背板翅片強(qiáng)化風(fēng)冷卻散熱、管道式水冷卻散熱。如果太陽能電池板使用鋁或者銅制的散熱片進(jìn)行自然散熱，需要大量的散熱片，造價(jià)較高，且散熱效果較差。如果使用水冷除了要使用電力外，造價(jià)也不菲，而且還需要水泵等運(yùn)動(dòng)部件，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對常規(guī)聚光光伏散熱系統(tǒng)中存在的造價(jià)過高及散熱效果差等問題，提供了一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案:一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)，包括依次構(gòu)成連接回路的沸騰換熱器、氣液分離器、外部散熱器，沸騰換熱器的其中一面為透光面，在沸騰換熱器內(nèi)灌注有用于循環(huán)的低沸點(diǎn)工質(zhì)，沸騰換熱器內(nèi)還封裝有光伏電池，光伏電池具有接收經(jīng)聚光元件匯聚后的太陽光能照射的受光面，所述光伏電池的受光面朝向所述透光面，在光伏電池上與受光面相背離的另一面上設(shè)有散熱翅片，該散熱翅片浸泡于低沸點(diǎn)工質(zhì)中，所述外部散熱器及氣液分離器的高度要高于沸騰換熱器的高度。
[0006]所述聚光元件包括聚光透鏡、平面反射聚光鏡、曲面反射聚光鏡。
[0007]所述低沸點(diǎn)工質(zhì)在使用工況下為不導(dǎo)電工質(zhì)。
[0008]低沸點(diǎn)工質(zhì)是熱工領(lǐng)域常用的專業(yè)名詞，在此不詳述。
[0009]聚光透鏡將匯聚后的太陽光照射在光伏電池上轉(zhuǎn)化成電能。其中光伏電池整體封裝在沸騰換熱器中，沸騰換熱器朝向透鏡或反射鏡的一面透光，保證經(jīng)聚光透鏡匯聚的太陽光能照射在光伏電池上，里面裝有低沸點(diǎn)工質(zhì)，且電池背面的翅片浸沒在低沸點(diǎn)工質(zhì)中，光伏電池產(chǎn)生的熱量通過光伏電池背面的散熱翅片傳給低沸點(diǎn)工質(zhì)，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽中夾帶一部分低沸點(diǎn)工質(zhì)液體，在氣液分離器中進(jìn)行分離，低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽外部散熱器中被冷凝成液體，外部散熱器及氣液分離器的高度要高于沸騰換熱器的高度，這樣在外部散熱器冷凝后的液體依靠重力作用又流到沸騰換熱器中，完成整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)。該系統(tǒng)利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的相變換熱和重力自然循環(huán)進(jìn)行光伏電池的散熱，具有結(jié)構(gòu)簡單、外部功耗小、散熱效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)光伏電池通過其背面的翅片將電池的熱量傳給低沸點(diǎn)工質(zhì)，進(jìn)行沸騰換熱，具有換熱系數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)，這樣就會(huì)使得電池溫度較低，效率高，壽命長，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。
[0012](2)外部散熱器的高度高于沸騰換熱器的高度，在外部散熱器冷凝后的液體依靠重力作用又流到沸騰換熱器中，完成整個(gè)系統(tǒng)工質(zhì)循環(huán)，無需工質(zhì)泵。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)(采用聚光透鏡)；
[0014]圖2為一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)(采用平面反射聚光鏡)；
[0015]圖3為一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)(平面反射聚光鏡)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]實(shí)施例:
[0018]聚光元件主要包括聚光透鏡、平面反射聚光鏡、曲面反射聚光鏡，根據(jù)太陽光能匯聚方式的不同，本發(fā)明提出了三種聚光光伏自然循環(huán)相變系統(tǒng)，其中的區(qū)別點(diǎn)僅在于太陽光能的匯聚方式，圖1到圖3的聚光元件分別是聚光透鏡la、平面反射聚光鏡lb，曲面反射聚光鏡Ic。
[0019]一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)，包括依次構(gòu)成連接回路的沸騰換熱器4、氣液分離器6和外部散熱器7，沸騰換熱器4的其中一面為透光面，在沸騰換熱器4內(nèi)灌注有用于循環(huán)的低沸點(diǎn)工質(zhì)5，沸騰換熱器4內(nèi)還封裝有光伏電池2，光伏電池2具有接收經(jīng)聚光元件匯聚后的太陽光能照射的受光面，光伏電池2的受光面朝向透鏡或反射鏡，在光伏電池2上與受光面相背離的另一面上設(shè)有散熱翅片3，該散熱翅片3浸泡于低沸點(diǎn)工質(zhì)5中，外部散熱器7及氣液分離器6的高度要高于沸騰換熱器4的高度。
[0020]光透鏡Ia或平面反射聚光鏡Ib或曲面反射聚光鏡Ic將匯聚后的太陽光。其中光伏電池2整體封裝在沸騰換熱器4中，沸騰換熱器4朝向透鏡或反射鏡的一面透光，保證經(jīng)聚光透鏡匯聚的太陽光能照射在光伏電池上，里面裝有低沸點(diǎn)工質(zhì)5，根據(jù)聚光光伏系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模的不同可以采用不同的低沸點(diǎn)工質(zhì)，如R245fa、R123等，且電池背面的翅片浸沒在低沸點(diǎn)工質(zhì)5中，低沸點(diǎn)工質(zhì)，具有沸點(diǎn)低、汽化潛熱大等優(yōu)點(diǎn)，光伏電池2產(chǎn)生的熱量通過光伏電池背面的翅片3傳給低沸點(diǎn)工質(zhì)5，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽中夾帶一部分低沸點(diǎn)工質(zhì)液體，在氣液分離器6中進(jìn)行分離，低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽在外部散熱器7中被冷凝成液體，外部散熱器7的高度要高于沸騰換熱器4的高度，這樣在外部散熱器7冷凝后的液體依靠重力作用又流到沸騰換熱器4中，完成整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)，低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽在外部散熱器中冷凝成液體，外部散熱器可采用風(fēng)冷方式。該系統(tǒng)利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的相變換熱和重力自然循環(huán)進(jìn)行光伏電池的散熱，具有結(jié)構(gòu)簡單、外部功耗小、散熱效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)，其特征在于:包括依次構(gòu)成連接回路的沸騰換熱器(4)、氣液分離器(6)、外部散熱器(7)，沸騰換熱器(4)的其中一面為透光面，在沸騰換熱器(4)內(nèi)灌注有用于循環(huán)的低沸點(diǎn)工質(zhì)(5)，沸騰換熱器(4)內(nèi)還封裝有光伏電池(2)，光伏電池(2)具有接收經(jīng)聚光元件匯聚后的太陽光能照射的受光面，所述光伏電池(2)的受光面朝向所述透光面，在光伏電池(2)上與受光面相背離的另一面上設(shè)有散熱翅片(3)，該散熱翅片(3)浸泡于低沸點(diǎn)工質(zhì)(5)中，所述外部散熱器(7)及氣液分離器(6)的高度要高于沸騰換熱器(4)的高度。
2.如權(quán)利要求1所述的聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光元件包括聚光透鏡(la)、平面反射聚光鏡(lb)、曲面反射聚光鏡(Ic)。
3.如權(quán)利要求1所述的聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)，其特征在于:低沸點(diǎn)工質(zhì)(5)在使用工況下為不導(dǎo)電工質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聚光光伏自然循環(huán)相變散熱系統(tǒng)，包括聚光透鏡、光伏電池、散熱翅片、沸騰換熱器、低沸點(diǎn)工質(zhì)、氣液分離器、外部散熱器及各部件連接管路。聚光透鏡將匯聚后的太陽光照射在光伏電池上轉(zhuǎn)化成電能。其中光伏電池整體封裝在沸騰換熱器中，沸騰換熱器朝向透鏡或反射鏡的一面透明，里面裝有用于循環(huán)的低沸點(diǎn)工質(zhì)，且電池背面的翅片浸沒在低沸點(diǎn)工質(zhì)中，光伏電池產(chǎn)生的熱量通過光伏電池背面的翅片傳給低沸點(diǎn)工質(zhì)，產(chǎn)生的低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽中夾帶一部分低沸點(diǎn)工質(zhì)液體，該系統(tǒng)利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的相變換熱和重力自然循環(huán)進(jìn)行光伏電池的散熱，具有結(jié)構(gòu)簡單、外部功耗小、散熱效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02S40-42
【公開號(hào)】CN104682865
【申請?zhí)枴緾N201410821590
【發(fā)明人】廉永旺, 王令寶, 卜憲標(biāo), 李華山, 王顯龍
【申請人】中國科學(xué)院廣州能源研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月22日