技术领域 [0001]本发明涉及一种基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统和方法，属于太阳能技术领域技术领域。 背景技术 [0002]能源短缺与环境污染问题促使世界各国大力开发新能源技术，其中风能与太阳能是目前技术条件下发展最快和发展前景最好的技术路线。太阳能具有总量大、分布广泛、使用清洁等优点，就太阳能发电而言，其利用方式分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种。通过光伏电池发电是太阳能光电利用最普遍的一种方式，发展相对成熟，然而不同太阳能电池只能对特定波段的太阳光进行有效利用，其他波段的太阳光会加热太阳能电池，导致温度升高，效率下降，并且降低其使用寿命。太阳能光热发电目前只有小容量的示范装置，尚不具备规模化发电的能力，同时，其光电转化效率较低，尤其是中低温太阳能热电效率有待提高。为提高太阳能的总体发电效率，将光伏和光热进行结合的太阳能分频利用技术受到关注。常规的光伏光热技术(PV/T)集热温度较低只能用于辅助供暖等低温场景，聚光光伏光热技术可以提高集热温度达到低温太阳能发电的温度要求，在太阳能发电方面具有较好的前景。同时，在太阳光分频利用方面有分光镜分频和纳米流体分频两种形式。纳米流体分频的原理为通过在聚光单元布置流通纳米流体的透光管道，通过纳米颗粒与特定波长范围内太阳光线的作用选择性吸收该波段的太阳能转化为热能，而未被吸收的投射光线照射到光伏板上将其转化为电能，从而实现对太阳光分频利用的效果。如何将分频技术与光伏、光热发电技术进行巧妙的结合，提高太阳能的综合利用效率是该领域目前的热点研究问题。 发明内容 [0003]针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统,其利用纳米流体对太阳光分频和强化换热的能力，并通过有机闪蒸循环的液相流体有效回收纳米材料，避免其析出、沉积的问题，可有效提高太阳能综合利用率。 [0004]为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统，包括：太阳能分频驱动模块、气液分离模块、发电模块、回热模块、混合模块和冷凝模块；太阳能分频驱动模块，用于通过纳米流体对入射的全波段太阳光进行分频，纳米流体吸收部分太阳光的能量；气液分离模块，用于对吸收了能量的纳米流体进行气液分离；发电模块，用于通过气液分离模块分离出来的饱和气态纳米流体进行发电；回热模块，用于冷却气液分离模块分离出来的饱和液态纳米流体；混合模块，用于将发电模块的乏汽与经过冷却的饱和液态纳米流体混合；冷凝模块，用于冷凝混合后的纳米流体，冷凝后的纳米流体作为冷却介质输入回热冷却模块，并经过回热冷却模块输入太阳能分频驱动模块。 [0005]进一步，太阳能分频驱动模块包括聚光单元、透明玻璃管道、光伏板和冷却背板，聚光单元，用于汇聚全光谱太阳光，并将太阳光聚焦于透光管道；透明玻璃管道，用于对太阳光进行分频，吸收部分太阳光能量；光伏板，用于吸收剩余的太阳光能量，并将其转换为直流电；冷却背板，用于冷却光伏板，纳米流体从冷却背板流入透明玻璃管道中，对太阳光进行分频。 [0006]进一步，透明玻璃管道中的纳米流体用于吸收紫外光、红外光和部分可见光，未被吸收的可见光进入光伏板，光伏板将未被吸收的可见光转换为电能，未被转换的光能被冷却背板中的纳米流体吸收，实现太阳能全光谱的梯级分频。 [0007]进一步，光伏板和透明玻璃管道直接设置支架，用于防止光伏板和透明玻璃管道的热交换。 [0008]进一步，发电模块包括膨胀机和发电机，饱和蒸汽进入膨胀机做功，并通过发电机对外发电。 [0009]进一步，发电系统还包括电流调制模块，电流调制模块将光伏板产生的直流电和发电机产生的交流电进行调制，按照使用场景的需求提供对应电压和电流形式的输出。 [0010]进一步，回热模块与混合模块之间设置节流阀，用于对纳米流体的流量进行控制。 [0011]进一步，回热模块与冷凝模块之间设置冷却水泵。 [0012]本发明还公开了一种基于纳米流体的有机闪蒸循环发电方法，采用上述任一项所述的基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统，包括以下步骤：纳米流体流经冷却背板和透明玻璃管道吸收不同波段的太阳能；使吸热后的纳米流体流入气液分离模块，在气液分离模块中纳米流体闪发为气液两相混合物；气液两相混合物中的饱和气态纳米流体，饱和气态纳米流体进入膨胀机中做功，通过发电机进行发电，膨胀机的乏汽进入混合模块；气液两相混合物的饱和液态纳米流体流入回热模块进行换热，冷却后进入混合模块，并和膨胀机的乏汽混合，至平衡状态；平衡状态的纳米流体进入冷凝模块，冷凝后纳米流体进入回热模块，对气液两相混合物的饱和液态纳米流体进行冷却；然后再次进入太阳能分频驱动模块进行加热，从而完成一个循环。 [0013]进一步，透明玻璃管道中的纳米流体用于吸收紫外光、红外光和部分可见光，未被吸收的可见光进入光伏板，光伏板将未被吸收的可见光转换为电能，未被转换的光能被冷却背板中的纳米流体吸收，实现太阳能全光谱的梯级分频。 [0014]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点： [0015]1、本发明将纳米流体作为光谱分频介质的同时也作为动力循环的循环工质，充分发挥纳米流体对太阳辐射的部分吸收特性和对传热过程的强化作用，提供太阳能全光谱综合利用。同时减小了系统中换热部件的换热面积从而提高了系统的经济性，将聚光太阳能分频、光伏以及动力循环相结合，是一种新颖的光电光热综合利用形式。 [0016]2、本发明通过采用有机闪蒸循环解决了纳米流体回收再循环的问题，对于蒸汽循环会由于液体工质的完全汽化而使得纳米颗粒部分从液相析出进入气相，部分在液相中浓缩。析出的纳米颗粒伴随气态工质进入后续部件会粘附在固体壁面上对器件造成性状的改变从而影响系统运行甚至造成损坏。在液相中浓缩的纳米颗粒会引起沉积现象，同样影响部件和系统性能。这是纳米流体应用中的一大技术障碍。本发明采用有机闪蒸循环，在该循环结构中始终存在循环的液相回路，及闪蒸后的液态经有回热器、节流阀、混合器、冷凝器、工质泵、回热器、光伏背板和透光玻璃管的循环路径。在该路径中循环的液相工质可以有效地回收纳米颗粒，保证其维持在液相中持续稳定的循环。 [0017]3、本发明采用纳米流体作为传热和循环工质的单回路循环，即传热和循环工质为同一工质，而不是传统太阳能发电中的双循环路径，在双循环路径中集热过程的流体与动力循环中的流体为两种流体，采用间壁式换热器进行换热，系统复杂，换热效率低。本发明的单回路循环有效避免了换热温差过程中产生的换热损失，从而提高了整体循环的能量转化效率，这对于低温热能的利用尤其重要。 附图说明 [0018]图1是本发明一实施例中基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统的结构示意图； [0019]图2是本发明一实施例中太阳能分频驱动模块的结构示意图； [0020]图3是本发明一实施例中太阳能分频驱动模块中纳米流体路径示意图。 [0021]附图标记： [0022]1-太阳能分频驱动模块；11-聚光单元；12-透明玻璃管道；13-光伏板；14-冷却背板；15-支架；2-气液分离模块；3-发电模块；31-膨胀机；32-发电机；4-回热模块；5-混合模块；6-冷凝模块；7-纳米流体；8-电流调制模块；9-节流阀；10-冷却水泵。 具体实施方式 [0023]为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0024]为了解决现有技术中缺少将分频技术与光伏、光热发电技术进行结合的方法等问题，本发明提出了一种基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统和方法，包括太阳能聚光/分频模块，被配置为接收太阳光，对光线进行聚光并通过纳米流体的选择性吸收特性进行太阳光分频；光伏模块，被配置为接收纳米流体分频器透过的太阳光发电，同时作为有机闪蒸循环发电模块中的预热器；有机闪蒸循环发电模块，被配置为利用纳米流体分频器作为加热器，结合预热器中热能，以纳米流体为工质，强化传热并在闪蒸器中通过节流作用闪发为气液两相混合物，产生的蒸汽在膨胀机中做功，进而发电，纳米材料通过液相回收再循环。电流调制模块，被配置为将产生的电能进行调制，完成交直流电之间的转换。本发明充分利用纳米流体对太阳光分频和强化换热的能力，并通过有机闪蒸循环的液相流体有效回收纳米材料，避免其析出、沉积的问题，可有效提高太阳能综合利用率。下面结合附图，通过实施例对本发明的方案进行详细阐述。 [0025]实施例一 [0026]本发明提出了一种基于纳米流体的有机闪蒸循环发电系统，如图1所示，包括：太阳能分频驱动模块1、气液分离模块2、发电模块3、回热模块4、混合模块5和冷凝模块6； [0027]太阳能分频驱动模块1，用于通过纳米流体7对入射的全波段太阳光进行选择性吸收，并进行分频，纳米流体7吸收部分太阳光的能量； [0028]气液分离模块2，用于对吸收了能量的纳米流体7进行气液分离，气液分离模块2可以是闪蒸器，通过节流作用闪发为气液两相混合物； [0029]发电模块3，用于通过气液分离模块2分离出来的饱和气态纳米流体7进行发电； [0030]回热模块4，用于冷却气液分离模块2分离出来的饱和液态纳米流体7； [0031]混合模块5，用于将发电模块3的乏汽与经过冷却的饱和液态纳米流体7混合； [0032]冷凝模块6，用于冷凝混合后的纳米流体7，冷凝后的纳米流体7作为冷却介质输入回热冷却模块，并经过回热冷却模块输入太阳能分频驱动模块1。 [0033]将纳米流体7作为光谱分频介质的同时也作为动力循环的循环工质使用，充分发挥纳米流体7对太阳辐射的部分吸收特性和对传热过程的强化作用，提供太阳能全光谱综合利用效率的同时减小了系统中换热部件的换热面积从而提高了系统的经济性。 [0034]通过采用有机闪蒸循环解决了纳米流体7回收再循环的问题。采用纳米流体7进行强化换热应用于动力循环时，对于蒸汽循环会由于液体工质的完全汽化而使得纳米颗粒部分从液相析出进入气相，部分在液相中浓缩。本实施例中采用纳米流体7作为传热和循环的工质为单回路循环，即传热和循环工质为同一工质。单回路循环有效避免了换热温差过程中产生的换热损失，从而提高了整体循环的能量转化效率，这对于低温热能的利用尤其重要。 [0035]如图2所示，太阳能分频驱动模块1包括聚光单元11、透明玻璃管道12、光伏板13和冷却背板14， [0036]聚光单元11，其采用半弧形反射聚光镜，用于汇聚全光谱太阳光，并将太阳光聚焦于透光管道； [0037]透明玻璃管道12中流经纳米流体7，用于对太阳光进行分频，吸收部分太阳光能量，并将其转换为热能； [0038]光伏板13，用于吸收剩余的太阳光能量，并将其直接转换为直流电，该直流电送到电流调制模块8进行调制，但光伏板13不能将太阳光能量全部转换为电能，即光伏板13存在转换效率，没有转换成电能的太阳光能量被转换为热能，被冷却背板14吸收； [0039]冷却背板14，用于冷却光伏板13， [0040]如图3所示，纳米流体7从冷却背板14流入透明玻璃管道12中，对太阳光进行分频，纳米流体7流经冷却背板14吸收热能并冷却光伏板13，保持光伏板13的温度在许用温度以下。另一方面提高了纳米流体7进入透光通道的温度，进而提高了纳米流体7吸热后进入闪蒸器的温度，从而提高动力循环系统的效率。纳米流体7流经冷却背板14和透明玻璃管道12吸收不同波段的能量。具体的，透明玻璃管道12中的纳米流体7用于吸收紫外光、红外光和部分可见光，未被吸收的可见光进入光伏板13，光伏板13将未被吸收的可见光转换为电能，未被转换的光能被冷却背板14中的纳米流体7吸收，实现太阳能全光谱的梯级分频。 [0041]纳米流体7为具有一定压力的流体，在吸热过程中始终保持为液相，在透明玻璃管道12的出口处接近饱和液态。 [0042]光伏板13和透明玻璃管道12直接设置支架15，支架15对光伏板13和冷却背板14进行支撑固定。该支架15还可以用于防止光伏板13和透明玻璃管道12的热交换，即光伏板13与透明玻璃管道12之间一定要有空隙，以避免直接接触的热传导导致光伏板13温度过高和透明玻璃管道12的热损失。 [0043]如图1所示，发电模块3包括膨胀机31和发电机32，饱和蒸汽进入膨胀机31做功，并通过发电机32对外发电。 [0044]发电系统还包括电流调制模块8，电流调制模块8将光伏板13产生的直流电和发电机32产生的交流电进行调制，按照使用场景的需求提供对应电压和电流形式的输出。 [0045]回热模块4与混合模块5之间设置节流阀9，用于对纳米流体7的流量进行控制。 [0046]回热模块4与冷凝模块6之间设置冷却水泵9。 [0047]实施例二 [0048]基于相同的发明构思，本实施例公开了一种基于纳米流体7的有机闪蒸循环发电方法，采用上述任一项所述的基于纳米流体7的有机闪蒸循环发电系统，包括以下步骤： [0049]S1纳米流体7流经冷却背板14和透明玻璃管道12吸收不同波段的太阳能； [0050]S2使吸热后的纳米流体7流入气液分离模块2，在气液分离模块2中纳米流体7闪发为气液两相混合物； [0051]S3气液两相混合物中的饱和气态纳米流体7，饱和气态纳米流体7进入膨胀机31中做功，通过发电机32进行发电，膨胀机31的乏汽进入混合模块5，膨胀机31的乏汽可以是高温余热烟气等，但不以此为限； [0052]S4气液两相混合物的饱和液态纳米流体7流入回热模块4进行换热，冷却后经节流阀9进入混合模块5，并和膨胀机31的乏汽混合，至平衡状态； [0053]S5平衡状态的纳米流体7进入冷凝模块6，冷凝后纳米流体7在冷却水泵10作用下作为冷却介质进入回热模块4，对气液两相混合物的饱和液态纳米流体7进行冷却；然后再次进入太阳能分频驱动模块1进行加热，从而完成一个循环。 [0054]透明玻璃管道12中的纳米流体7用于吸收紫外光、红外光和部分可见光，未被吸收的可见光进入光伏板13，光伏板13将未被吸收的可见光转换为电能，未被转换的光能被冷却背板14中的纳米流体7吸收，实现太阳能全光谱的梯级分频。 [0055]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。