本發(fā)明屬于太陽能光伏高效發(fā)電與半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能光伏發(fā)電中，由于太陽光的輻射熱30％左右可以通過光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電力，其余約70％的熱能沒被充分利用，同時(shí)因?yàn)檫@部分熱量導(dǎo)致太陽能光伏板基板的溫度升高。在光照強(qiáng)度一定的條件下，當(dāng)太陽能光伏電池隨溫度升高而輸出電壓降低，輸出功率也隨之降低，溫度每升高1℃，發(fā)電效率降低約0.3％。在高溫狀態(tài)下，還容易造成光伏板的面板光斑銹蝕、粘膠老化開裂、使用壽命降低等問題。

光伏板基板降溫一般采用輕型鋁塑基板，以及高導(dǎo)熱性能粘粘合膠等方式，以與環(huán)境的自然冷卻方式進(jìn)行降溫。然而這也設(shè)計(jì)不能保證在沙漠、海洋等強(qiáng)照射條件下基板溫度在合理范圍內(nèi)，還有夏季環(huán)境溫度較高溫度也容易造成光伏板溫度高，而導(dǎo)致發(fā)電效率降低，同時(shí)太陽能光伏板使用壽命降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決太陽能光伏板基板超溫等影響光伏發(fā)電效率及使用壽命的關(guān)鍵問題，以及太陽能光伏板基板余熱利用水平低的問題，實(shí)現(xiàn)太陽能光伏板在最佳發(fā)電效率的智能控制。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能光伏板、太陽能光伏輸出開關(guān)、太陽能光伏控制器、太陽能光伏蓄電池組、太陽能光伏逆變器、熱管、溫差發(fā)電器、溫差發(fā)電器高溫側(cè)、溫差發(fā)電器低溫側(cè)、補(bǔ)液門、冷卻器、溫差發(fā)電器內(nèi)阻、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)、溫差發(fā)電器控制器、溫差發(fā)電器蓄電池組、溫差發(fā)電器逆變器；

所述太陽能光伏板通過太陽能光伏輸出開關(guān)與太陽能光伏控制器連接，所述太陽能光伏控制器分別與太陽能光伏蓄電池組、太陽能光伏逆變器連接；所述太陽能光伏板上設(shè)有均勻分布的若干個(gè)熱管，所述熱管通過貼膜設(shè)置在太陽能光伏板上；

所述溫差發(fā)電器高溫側(cè)的出口與冷卻器的入口管路連接，所述冷卻器的出口與溫差發(fā)電器低溫側(cè)的入口管路連接，所述冷卻器還設(shè)有補(bǔ)液門用于補(bǔ)充配置好的流動(dòng)工質(zhì)，所述溫差發(fā)電器低溫側(cè)的出口與熱管的冷端管路連接，所述熱管的熱端直接與泵接觸，用于為泵內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)提供熱源，泵與溫差發(fā)電器高溫側(cè)的入口管路連接，所述溫差發(fā)電器通過溫差發(fā)電器內(nèi)阻、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)與溫差發(fā)電器控制器連接，所述溫差發(fā)電器控制器分別與溫差發(fā)電器蓄電池組、溫差發(fā)電器逆變器連接。

進(jìn)一步，所述系統(tǒng)還包括太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件，所述太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件設(shè)置在所述太陽能光伏板上，所述太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件與溫差發(fā)電器控制器連接，所述溫差發(fā)電器控制器與泵連接。

太陽能光伏發(fā)電效率是投資運(yùn)行的主要技術(shù)指標(biāo)，通過太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件信號(hào)和泵的組合，基于基板溫度測(cè)點(diǎn)信號(hào)，溫差發(fā)電器控制器控制泵的變頻運(yùn)行，流體介質(zhì)加速流動(dòng)對(duì)光伏板降溫，進(jìn)行太陽能光伏板最佳效率調(diào)整，實(shí)現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電在最佳效率值附近進(jìn)行光伏發(fā)電，從而提高其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

進(jìn)一步，所述系統(tǒng)還包括立式冷卻風(fēng)管、冷卻風(fēng)機(jī)，所述冷卻風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口設(shè)有立式冷卻風(fēng)管，所述冷卻器內(nèi)置在所述立式冷卻風(fēng)管中，所述溫差發(fā)電器控制器與冷卻風(fēng)機(jī)連接。

通過太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件信號(hào)、溫差發(fā)電器控制器，對(duì)泵和冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，獲得高溫和低溫間的較大溫差，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體溫差發(fā)電在最佳效率值附近進(jìn)行光伏發(fā)電，其中通過溫差發(fā)電器控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)泵的變頻控制，可以提高高溫側(cè)的熱源溫度，同時(shí)對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)冷源溫度的降低。

進(jìn)一步，所述太陽能光伏蓄電池組與太陽能光伏逆變器連接，用于根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出；所述溫差發(fā)電器蓄電池組與溫差發(fā)電器逆變器連接，用于根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出。

進(jìn)一步，所述流動(dòng)工質(zhì)為微過飽和鹽水。通過鹽水隨環(huán)境溫度的濃度調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于太陽能光伏板導(dǎo)熱冷卻效果，以及在立式冷卻風(fēng)管內(nèi)的冷卻器內(nèi)的冷卻后自動(dòng)濃度調(diào)節(jié)，采用配置的微過飽和鹽水達(dá)到運(yùn)行安全、易于維護(hù)補(bǔ)液、減少成本等目的。

進(jìn)一步，所述貼膜為石墨貼膜或石墨烯貼膜，在增強(qiáng)換熱效果和成本不是主要考慮選項(xiàng)時(shí)，可以采用石墨烯做填料，這一過程是使得光伏板的熱能夠分布均勻，以及能夠快速導(dǎo)熱，提高換熱效率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明將光伏發(fā)電系統(tǒng)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)、太陽能光伏板降溫取熱系統(tǒng)、調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)耦合，為太陽能光伏的最佳發(fā)電效率提供適宜溫度條件，同時(shí)通過調(diào)控系統(tǒng)在保證太陽能光伏的最佳效率基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體溫差發(fā)電的較好發(fā)電效率，提高電能輸出。

本發(fā)明協(xié)同提高太陽能能光伏發(fā)電效率及其使用壽命，以及提高半導(dǎo)體溫差發(fā)電的發(fā)電效率，具有先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1為光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)；

其中，太陽能光伏板1、太陽能光伏輸出開關(guān)2、太陽能光伏控制器3、太陽能光伏蓄電池組4、太陽能光伏逆變器5、熱管6、泵7、溫差發(fā)電器8、溫差發(fā)電器高溫側(cè)8-1、溫差發(fā)電器低溫側(cè)8-2、補(bǔ)液門9、冷卻器10、立式冷卻風(fēng)管11、冷卻風(fēng)機(jī)12、溫差發(fā)電器內(nèi)阻13、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)14、溫差發(fā)電器控制器15、溫差發(fā)電器蓄電池組16、溫差發(fā)電器逆變器17、太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件18。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能光伏板1、太陽能光伏輸出開關(guān)2、太陽能光伏控制器3、太陽能光伏蓄電池組4、太陽能光伏逆變器5、熱管6、泵7、溫差發(fā)電器8、溫差發(fā)電器高溫側(cè)8-1、溫差發(fā)電器低溫側(cè)8-2、補(bǔ)液門9、冷卻器10、立式冷卻風(fēng)管11、冷卻風(fēng)機(jī)12、溫差發(fā)電器內(nèi)阻13、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)14、溫差發(fā)電器控制器15、溫差發(fā)電器蓄電池組16、溫差發(fā)電器逆變器17、太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件18；

所述太陽能光伏板1通過太陽能光伏輸出開關(guān)2與太陽能光伏控制器3連接，所述太陽能光伏控制器3分別與太陽能光伏蓄電池組4、太陽能光伏逆變器5連接；所述太陽能光伏板1上設(shè)有均勻分布的若干個(gè)熱管6，所述熱管6通過石墨貼膜設(shè)置在太陽能光伏板1上；所述溫差發(fā)電器高溫側(cè)8-1的出口與冷卻器10的入口管路連接，所述冷卻器10的出口與溫差發(fā)電器低溫側(cè)8-2的入口管路連接，所述冷卻器10還設(shè)有補(bǔ)液門9用于補(bǔ)充配置好的流動(dòng)工質(zhì)，所述溫差發(fā)電器低溫側(cè)8-2的出口與熱管6的冷端管路連接，所述熱管6的熱端直接與泵7接觸，用于為泵7內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)提供熱源，泵7的出口與溫差發(fā)電器高溫側(cè)8-1的入口管路連接，所述溫差發(fā)電器8通過溫差發(fā)電器內(nèi)阻13、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)14與溫差發(fā)電器控制器15連接，所述溫差發(fā)電器控制器分別與溫差發(fā)電器蓄電池組16、溫差發(fā)電器逆變器17連接。所述太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件18設(shè)置在所述太陽能光伏板1上，所述太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件18與溫差發(fā)電器控制器15連接，所述溫差發(fā)電器控制器15與泵7連接。所述冷卻風(fēng)機(jī)12的出風(fēng)口設(shè)有立式冷卻風(fēng)管11，所述冷卻器10內(nèi)置在所述立式冷卻風(fēng)管11中，所述溫差發(fā)電器控制器15與冷卻風(fēng)機(jī)12連接。所述太陽能光伏蓄電池組4與太陽能光伏逆變器5連接，用于根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出；所述溫差發(fā)電器蓄電池組16與溫差發(fā)電器逆變器17連接，用于根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出。

工作原理：

光伏發(fā)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，由在太陽光輻射作用下，太陽能光伏板1內(nèi)的電池發(fā)生光伏效應(yīng)，形成電子及空穴對(duì)的流動(dòng)，產(chǎn)生光伏電壓，經(jīng)過太陽能光伏輸出開關(guān)2、太陽能光伏控制器3、太陽能光伏蓄電池組4、太陽能光伏逆變器5實(shí)現(xiàn)光伏電力的輸出及儲(chǔ)能，根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出；

半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)，通過熱管6和微過飽和鹽水對(duì)太陽能光伏板1熱進(jìn)行提取降溫，通過泵7將熱微過飽和鹽水送入溫差發(fā)電器高溫側(cè)8-1，溫差發(fā)電器高溫側(cè)8-1的熱源來自太陽能光伏板1，然后流出到立式冷卻風(fēng)管11內(nèi)的冷卻器10里，在維護(hù)或初始運(yùn)行時(shí)通過補(bǔ)液門9補(bǔ)充配置好的微過飽和鹽水，在冷卻風(fēng)機(jī)12的強(qiáng)制冷卻和立式冷卻風(fēng)管11所形成壓力差產(chǎn)生的自然冷卻雙冷作用下進(jìn)行降溫，然后再流進(jìn)溫差發(fā)電器8的低溫側(cè)8-2，從而使得溫差發(fā)電器8兩側(cè)產(chǎn)生溫差，通過溫差發(fā)電器內(nèi)阻13、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)14、溫差發(fā)電器控制器15、溫差發(fā)電器蓄電池組16、溫差發(fā)電器逆變器17的連接，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體溫差發(fā)電的電力輸出及儲(chǔ)能，根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出；

太陽能光伏板降溫取熱系統(tǒng)，熱管6粘貼在太陽能光伏板基板上，同時(shí)采用石墨貼膜(如圖1中的6-0)方式實(shí)現(xiàn)基板溫度的均勻分布和快速導(dǎo)熱，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多組熱管布片(如圖1中的6-1，6-2，6-3，6-4)，在太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件18信號(hào)指令下，對(duì)泵7進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)太陽能光伏板降溫取熱；

調(diào)控系統(tǒng)，根據(jù)由太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件18的信號(hào)，通過溫差發(fā)電器控制器15控制泵7的變頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)光伏板溫度調(diào)控，同時(shí)根據(jù)溫度信號(hào)指令，通過溫差發(fā)電器控制器15控制冷卻風(fēng)機(jī)12的變頻運(yùn)行，使得太陽能光伏板1的溫度控制在最佳發(fā)電效率區(qū)間內(nèi)，以及使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電控制了較大的溫差條件，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體溫差發(fā)電在較佳發(fā)電效率區(qū)間運(yùn)行。

溫差發(fā)電器高溫側(cè)和低溫側(cè)的流動(dòng)工質(zhì)采用微過飽和鹽水，通過鹽水隨環(huán)境溫度的濃度調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于太陽能光伏板導(dǎo)熱冷卻效果，以及在立式冷卻風(fēng)管11內(nèi)的冷卻器10內(nèi)的冷卻后自動(dòng)濃度調(diào)節(jié)；

熱管6固定在太陽能光伏板1的底板上，采用石墨貼膜加以固定，在增強(qiáng)換熱效果和成本不是主要考慮選項(xiàng)時(shí)，可以采用石墨烯做填料。

本發(fā)明的光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，提高受溫度影響的太陽能光伏發(fā)電效率，延長太陽能光伏板使用壽命，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電供給系統(tǒng)，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括太陽能光伏板(1)、太陽能光伏輸出開關(guān)(2)、太陽能光伏控制器(3)、太陽能光伏蓄電池組(4)、太陽能光伏逆變器(5)、熱管(6)、泵(7)、溫差發(fā)電器(8)、溫差發(fā)電器高溫側(cè)(8-1)、溫差發(fā)電器低溫側(cè)(8-2)、補(bǔ)液門(9)、冷卻器(10)、溫差發(fā)電器內(nèi)阻(13)、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)(14)、溫差發(fā)電器控制器(15)、溫差發(fā)電器蓄電池組(16)、溫差發(fā)電器逆變器(17)；

所述太陽能光伏板(1)通過太陽能光伏輸出開關(guān)(2)與太陽能光伏控制器(3)連接，所述太陽能光伏控制器(3)分別與太陽能光伏蓄電池組(4)、太陽能光伏逆變器(5)連接；所述太陽能光伏板(1)上設(shè)有均勻分布的若干個(gè)熱管(6)，所述熱管(6)通過貼膜設(shè)置在太陽能光伏板(1)上；

所述溫差發(fā)電器高溫側(cè)(8-1)的出口與冷卻器(10)的入口管路連接，所述冷卻器(10)的出口與溫差發(fā)電器低溫側(cè)(8-2)的入口管路連接，所述冷卻器(10)還設(shè)有補(bǔ)液門(9)用于補(bǔ)充配置好的流動(dòng)工質(zhì)，所述溫差發(fā)電器低溫側(cè)(8-2)的出口與熱管(6)的冷端管路連接，所述熱管(6)的熱端直接與泵(7)接觸，用于為泵(7)內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)提供熱源，泵(7)的出口與溫差發(fā)電器高溫側(cè)(8-1)的入口管路連接，所述溫差發(fā)電器(8)通過溫差發(fā)電器內(nèi)阻(13)、溫差發(fā)電器輸出開關(guān)(14)與溫差發(fā)電器控制器(15)連接，所述溫差發(fā)電器控制器分別與溫差發(fā)電器蓄電池組(16)、溫差發(fā)電器逆變器(17)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件(18)，所述太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件(18)設(shè)置在所述太陽能光伏板(1)上，所述太陽能光伏板基板溫度測(cè)量元件(18)與溫差發(fā)電器控制器(15)連接，所述溫差發(fā)電器控制器(15)與泵(7)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括立式冷卻風(fēng)管(11)、冷卻風(fēng)機(jī)(12)，所述冷卻風(fēng)機(jī)(12)的出風(fēng)口設(shè)有立式冷卻風(fēng)管(11)，所述冷卻器(10)內(nèi)置在所述立式冷卻風(fēng)管(11)中，所述溫差發(fā)電器控制器(15)與冷卻風(fēng)機(jī)(12)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能光伏蓄電池組(4)與太陽能光伏逆變器(5)連接，用于根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出；所述溫差發(fā)電器蓄電池組(16)與溫差發(fā)電器逆變器(17)連接，用于根據(jù)用戶的需要提高相應(yīng)電壓規(guī)格的電力輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述流動(dòng)工質(zhì)為微過飽和鹽水。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述貼膜為石墨貼膜或石墨烯貼膜。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于太陽能光伏高效發(fā)電與半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光伏與半導(dǎo)體溫差聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。針對(duì)太陽能光伏板基板超溫等影響光伏發(fā)電效率及使用壽命的關(guān)鍵問題，以及太陽能光伏板基板余熱利用水平低的問題，本發(fā)明光伏發(fā)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)利用了太陽能光伏板的余熱，對(duì)光伏板最佳效率創(chuàng)造溫度條件，同時(shí)將余熱轉(zhuǎn)化為電能；太陽能光伏板降溫取熱系統(tǒng)，采用熱管、微過飽和鹽水、石墨貼膜組合對(duì)太陽能光伏板降溫，同時(shí)將其熱量通過微過飽和鹽水流動(dòng)帶出，基于光伏板溫度信號(hào)通過控制器對(duì)泵和冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制調(diào)整，將太陽能光伏板調(diào)整到受溫度影響的最佳發(fā)電效率區(qū)間、將半導(dǎo)體溫差發(fā)電調(diào)整到最佳發(fā)電效率區(qū)間。

技術(shù)研發(fā)人員：王秋林

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.29

技術(shù)公布日：2021.04.30