一种聚光分频光伏/光热装置及太阳能综合利用系统的制作方法

本发明属于太阳能利用，特别涉及一种聚光分频光伏/光热装置及太阳能综合利用系统。

背景技术：

1、目前，现有的太阳能利用主要是以太阳能光伏发电为主要的供能形式。研究发现，光伏电池在实际工作中可吸收高达80％的太阳直射能量，然而只有一定波长范围的光线可以被光伏电池转化为电能，其余均转化为热能，这样不仅造成了光伏电池温度升高而导致发电效率的下降，同时还浪费了大量的热能。为降低光伏电池在使用中的温度，同时将浪费的热能收集起来加以利用，提出了光伏/光热耦合系统。

2、由于全光谱太阳能的短波部分呈现光电效应，长波部分表现为光热效应，因此不少研究利用分频器将短波光集中于光伏发电，长波光集中与光热效应，以此来提高太阳能综合利用效率。由于太阳光具有分散性特点，如何将分散光线聚焦于光伏/光热系统是提高太阳能综合利用效率的主要难题。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种聚光分频光伏/光热装置及太阳能综合利用系统。通过设置双曲线型聚光镜，增加了光线到集热管和聚光光伏电池的聚集密度，提高了太阳能综合利用效率。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种聚光分频光伏/光热装置，包括：槽式抛物面聚光镜和集热管，所述槽式抛物面聚光镜和所述集热管之间设有单支双曲线型聚光镜，所述聚光镜上镀有分频膜；所述双曲线型聚光镜的开口朝向所述集热管；所述双曲形聚光镜的远焦平面位置，设有聚光光伏电池。

3、一些实施例中，在所述电池模组上方设置异形聚光棱镜；所述异形聚光棱镜为左右对称结构，具有顶面、底面和侧面，所述顶面大小大于底面，且所述顶面呈中心高两侧低，能够将照射至顶面的光线折射至棱镜内部，并在棱镜内部进行全反射至底面。

4、一些实施例中，所述顶面包括三个连续平面，中心平面水平向上，另外两个为倾斜平面，分别位于中心平面两侧。

5、一些实施例中，所述顶面为中心高的弧面。

6、一些实施例中，所述聚光光伏电池下方还设有散热器。

7、一些实施例中，所述散热器为金属材料，上表面为平面，用于与聚光光伏电池接触，下表面为齿状结构。

8、本发明的第二方面提供了一种太阳能综合利用系统，包括所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述系统还包括换热器和逆变器，所述换热器一端与所述集热管连接，另一端用于连接热需求端，所述逆变器一端与所述聚光光伏电池连接，另一端用于连接电需求端。

9、本发明的分频器部分采用双曲线型聚光镜，并在其上镀分频膜的形式，相对于现有分频器，能够将更多的来自槽式抛物面聚光镜的反射光线聚集至集热管，同时也保证了能够反射足够多光线至聚光光伏电池上，提高了太阳能综合利用效率。

10、此外，通过设置上表面中心凸起的异形棱镜，能够将来自双曲线型聚光镜反射的光线尽可能多的聚集至聚光光伏电池上。

技术特征：

1.一种聚光分频光伏/光热装置，包括：槽式抛物面聚光镜和集热管，其特征在于，所述槽式抛物面聚光镜和所述集热管之间设有单支双曲线型聚光镜，所述聚光镜上镀有分频膜；所述双曲线型聚光镜的开口朝向所述集热管；所述双曲形聚光镜的远焦平面位置，设有聚光光伏电池。

2.如权利要求1所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，在所述电池模组上方设置异形聚光棱镜；所述异形聚光棱镜为左右对称结构，具有顶面、底面和侧面，所述顶面大小大于底面，且所述顶面呈中心高两侧低，能够将照射至顶面的光线折射至棱镜内部，并在棱镜内部进行全反射至底面。

3.如权利要求2所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述顶面包括三个连续平面，中心平面水平向上，另外两个为倾斜平面，分别位于中心平面两侧。

4.如权利要求2所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述顶面为中心高的弧面。

5.如权利要求1所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述聚光光伏电池下方还设有散热器。

6.如权利要求5所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述散热器为金属材料，上表面为平面，用于与聚光光伏电池接触，下表面为齿状结构。

7.如权利要求1所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述槽式抛物面聚光镜下方设有支撑机构，所述支撑机构包括至少两个竖向主支柱，所述至少两个主支柱之间设有横向支柱，且所述横向支柱的两端与所述主支柱的两端旋转连接；所述横向支柱的两侧均设有多个平行支撑杆，用于为所述槽式抛物面聚光镜提供支撑。

8.如权利要求7所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述槽式抛物面聚光镜上沿对称轴设有一定间隙，位于该间隙内，所述横向支柱上平行设有多个竖向支架，所述多个竖向支架顶端用于支撑所述集热管。

9.如权利要求8所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，每个所述竖向支架上位于集热管下方还设有固定装置，用于固定双曲线型聚光镜。

10.一种太阳能综合利用系统，包括如权利要求1-9任一项所述的聚光分频光伏/光热装置，其特征在于，所述系统还包括换热器和逆变器，所述换热器一端与所述集热管连接，另一端用于连接热需求端，所述逆变器一端与所述聚光光伏电池连接，另一端用于连接电需求端。

技术总结本发明涉及太阳能综合利用技术领域，公开了一种聚光分频光伏/光热装置及太阳能综合利用系统，包括：槽式抛物面聚光镜和集热管，其特征在于，所述槽式抛物面聚光镜和所述集热管之间设有单支双曲线型聚光镜，所述聚光镜上镀有分频膜；所述双曲线型聚光镜的开口朝向所述集热管；所述双曲形聚光镜的远焦平面位置，设有聚光光伏电池。本发明通过设置双曲线型聚光镜，增加了光线到集热管和聚光光伏电池的聚集密度，提高了太阳能综合利用效率。技术研发人员：李克忠,王洪涛,晏桂珍,徐辉,王燕辉,蔡东强,徐洪涛,郭赛,孙杰,张鹏,汤刚受保护的技术使用者：山东核电设备制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27