一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置的制作方法

1.本技术涉及光伏发电领域，特别涉及一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置。


背景技术：

2.光伏发电组件的峰值温度系数在-0.38～0.44％/℃之间，光伏组件升温超过25℃时会导致发电量降低，通常夏季光伏组件温度在60℃左右，甚至更高，一方面温度高会直接降低光伏发电量，另外半导体温度高会减少光伏电站寿命。
3.光伏组件的应用更多是在人烟稀少的西部地区，西部地区水电常年缺乏，水资源甚至较电资源更短缺，典型的光伏水电联供系统，都是牺牲光伏发电量配套反渗透装置，反渗透装置中淡水的获取与发电量之间相互竞争，特别的，为了获取淡水，光伏电站被限定在盐湖、海边等场景，对光伏水电联产工程推广应用产生较大影响。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置，以解决相关技术中温度高会对光伏发电组件产生不利影响，由于淡水难以获取，光伏电站场地会被限制的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置，其包括：发电组件、降温制水组件和冷凝集水组件，所述降温制水组件包括设置于发电组件底端的密封框体，所述密封框体内部设置有蒸汽腔室，所述蒸汽腔室内设置有用于给发电组件降温的水凝胶，所述水凝胶底端与蒸汽腔室内壁底端之间有间隙；所述冷凝集水组件包括传输管道和水蒸气冷凝装置，所述传输管道一端与蒸汽腔室连通，另一端与水蒸气冷凝装置连通。
6.一些实施例中，所述密封框体顶部具有一开口，所述水凝胶位于所述开口中，并与所述发电组件表面接触。
7.一些实施例中，所述降温制水组件还包括疏水透气膜，所述疏水透气膜与水凝胶下表面接触。
8.一些实施例中，所述传输管道包括：蒸汽通道、连接管和第一单向阀，所述蒸汽通道一端与水蒸气冷凝装置连通；所述连接管一端与蒸汽腔室连通，另一端设置有多个支路，其中一部分支路与蒸汽通道连通，另一部分支路用于向蒸汽腔室内输送空气；所述第一单向阀设置于用于向蒸汽腔室内输送空气的支路上。
9.一些实施例中，所述传输管道还包括第二单向阀，所述第二单向阀安装于连接管与蒸汽通道之间。
10.一些实施例中，所述传输管道还包括空气过滤器，所述空气过滤器设置于用于向蒸汽腔室内输送空气的支路上。
11.一些实施例中，所述水蒸气冷凝装置包括水箱。
12.一些实施例中，所述水凝胶与蒸汽腔室内壁底端之间连接有支撑网。
13.一些实施例中，所述密封框体内壁底端均匀开设有导热槽。
14.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
15.本技术实施例提供了一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置，利用发电组件余热与昼夜温差的特性，引入水凝胶，实现发电增效发展的同时，增量获取淡水资源；白天发电组件工作升温，水凝胶升温后内部水蒸气开始挥发，实现对发电组件的蒸发降温，能提高发电组件能量转换效率，新增发电收益；由于蒸汽腔室与水蒸气冷凝装置相连接，在冷热温度差驱动下，水凝胶吸热产生的水蒸气能够由蒸汽腔室通过传输管道向水蒸气冷凝装置流动，到达水蒸气冷凝装置之后，水蒸汽会溶解在水蒸气冷凝装置中，实现水蒸气冷凝装置中水的增量。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的整体正面剖视。
18.图中：1、发电组件；
19.2、降温制水组件；20、密封框体；21、水凝胶；22、疏水透气膜；23、蒸汽腔室；
20.3、冷凝集水组件；30、传输管道；300、连接管；301、第一单向阀；302、第二单向阀；303、蒸汽通道；31、水蒸气冷凝装置。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.参见图1，本技术实施例提供了一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置，以解决相关技术中温度高会对光伏发电组件产生不利影响，由于淡水难以获取，光伏电站场地会被限制的问题。
23.本技术实施例提供了一种利用昼夜温差实现光伏增效制水的装置，其包括：
24.发电组件1；
25.降温制水组件2，降温制水组件2包括设置于发电组件1底端的密封框体20，密封框体20内部设置有蒸汽腔室23，蒸汽腔室23内设置有用于给发电组件1降温的水凝胶21，水凝胶21底端与蒸汽腔室23内壁底端之间有间隙；
26.冷凝集水组件3，冷凝集水组件3包括传输管道30和水蒸气冷凝装置31，传输管道30一端与蒸汽腔室23连通，另一端与水蒸气冷凝装置31连通。
27.本实施例中，利用发电组件1余热与昼夜温差的特性，引入水凝胶21，实现发电增效发展的同时，增量获取淡水资源；白天发电组件1工作升温，水凝胶21升温后内部水蒸气
开始挥发，实现对发电组件1的蒸发降温，能提高发电组件1能量转换效率，新增发电收益；由于蒸汽腔室23与水蒸气冷凝装置31相连接，在冷热温度差驱动下，水凝胶21吸热产生的水蒸气能够由蒸汽腔室23通过传输管道30向水蒸气冷凝装置31流动，到达水蒸气冷凝装置31之后，水蒸汽会溶解在水蒸气冷凝装置31中，实现水蒸气冷凝装置31中水的增量。
28.优选的，密封框体20为铝板，或者是其他导热性能较好的材料制成，如钛、铜等。
29.发电组件1为光伏板，白天光伏板开始工作，受光伏转化效益影响，光伏板接收的太阳光中85％转为废热，使得光伏板温度高达70℃，水凝胶21升温后内部水蒸气开始挥发，实现对光伏板的蒸发降温，在1个光照强度下，水凝胶21给光伏板降温20℃，实现同等工况下，提高光伏板能量转换效率7.6～8.8％，新增发电收益。
30.水凝胶21底端与蒸汽腔室23内壁底端之间的间隙为4-6mm，由于蒸汽腔室23与冷凝集水组件3相连接，有了水蒸气冷凝装置31作为冷源，在冷热温度差驱动下，水凝胶21吸热产生的水蒸气能够由蒸汽腔室23通过传输管道30向水蒸气冷凝装置31流动，到达水蒸气冷凝装置31之后，水蒸汽会溶解在水蒸气冷凝装置31中，实现水蒸气冷凝装置31中水的增量，水蒸气冷凝装置31的温度应始终低于水凝胶21产生的蒸汽温度。
31.经过试验，按照1kw/m2太阳能，日等效光照时间5h，对于普通的光伏板其日发电量为1kw*5h*15％＝0.75kwh。而本实施例中，可实现的最优结果如下：
32.降温：最大降温20℃；
33.发电：发电量最大1kw*5h*15％*108.8％＝0.816kwh；
34.淡水：最大产水量2.46kg。
35.该装置可以设置在昼夜温差大的地区，使该装置工作效果更好。
36.在一些可能的实施例中，密封框体20顶端与发电组件1底端接触，水凝胶21设置于密封框体20内壁顶端，水凝胶21通过密封框体20间接对发电组件1降温。
37.在另一些可能的实施例中，密封框体20顶部具有一开口，水凝胶21位于开口中，并与发电组件1表面接触。
38.相比水凝胶21通过密封框体20间接对发电组件1降温，本实施中水凝胶21直接对发电组件1降温的降温效果更好。
39.一些实施例中，降温制水组件2还包括疏水透气膜22，疏水透气膜22与水凝胶21下表面接触。
40.本实施例中，水凝胶21在工作时会将水蒸气透过疏水透气膜22散发出去，疏水透气膜22可以防止粉尘对水凝胶21污染。
41.一些实施例中，传输管道30包括：
42.蒸汽通道303，蒸汽通道303一端与水蒸气冷凝装置31连通；
43.连接管300，连接管300一端与蒸汽腔室23连通，另一端设置有多个支路，其中一部分支路与蒸汽通道303连通，另一部分支路用于向蒸汽腔室23内输送空气；
44.第一单向阀301，第一单向阀301设置于用于向蒸汽腔室23内输送空气的支路上。
45.本实施例中，在连接管300另一端设置多个支路，夜间发电组件1温度降低，水凝胶21降温后具有很大的吸湿能力，通过用于向蒸汽腔室23内输送空气的支路，水凝胶21可以从空气中吸收水分，并恢复到含水工作状态，实现散热制水的工作循环。
46.设置的第一单向阀301可以避免水蒸气经过用于向蒸汽腔室23内输送空气的支路
排向大气中。
47.一些实施例中，传输管道30还包括第二单向阀302，第二单向阀302安装于连接管300与蒸汽通道303之间。
48.本实施例中，设置的第二单向阀302是为了减少水蒸气冷凝装置31中的水蒸气晚上被水凝胶21吸收。
49.一些实施例中，传输管道30还包括空气过滤器，空气过滤器设置于用于向蒸汽腔室23内输送空气的支路上。
50.本实施例中，为了进一步防止空气中的粉尘污染水凝胶21，在用于向蒸汽腔室23内输送空气的支路上设置空气过滤器，使空气进入蒸汽腔室23内之前首先被过滤。
51.一些实施例中，水蒸气冷凝装置31包括水箱。
52.本实施例中，水箱的容积不低于水凝胶21白天蒸汽量的30倍。
53.该装置在使用时，水箱中装有水，使水作为冷源，驱动水蒸气通过传输管道30进入水箱中；
54.水箱在生产时，可以直接在内部装有水，使光伏电站工作人员购买该装有水的水箱后可以直接使用；
55.或者光伏电站工作人员购买该水箱后，再将水箱中装水进行使用。
56.一些实施例中，水凝胶21与蒸汽腔室23内壁底端之间连接有支撑网。
57.本实施例中，为提高该装置的强度，可在水凝胶21与蒸汽腔室23内壁底端之间放置厚度对应的镂空支撑网，优选的，支撑网的孔隙率不低于60％。
58.一些实施例中，密封框体20内壁底端均匀开设有导热槽。
59.为提高密封框体20导热性能，在密封框体20内壁底端均匀开设有导热槽，可以提高密封框体20内壁的换热面积，提高该装置降温制水的性能。
60.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
61.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。