多倍聚光光伏發電系統的製作方法
2023-05-18 13:06:01 1
專利名稱：多倍聚光光伏發電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光伏發電系統，特別是一種多倍聚光光伏發 電系統，屬於太陽能利用技術領域。
技術背景能源是國民經濟發展和人民生活水平提高的重要物質^f出，隨著 經濟的持續高速增長，化石能源的資源有限性和開發利用帶來的環境 問題越來越成為經濟和社會的可持續發展的制約因素。加快可再生能 源的開發利用是解決能源和環境問題的重要途徑和措施。太陽能是清 潔無汙染且永不枯竭的能源，光伏發電是發展最快的可再生能源之 一，也是各國竟相發展的重點。常規的光伏發電系統一般是將太陽能電池固定安裝，價格居高 不下，難以迅速推廣和普及。根據太陽能電池在一定條件下輸出的電 流與接受的光照強度成正比的特性，為了進一步提高光伏發電系統的 性能價格比，各國技術人員開始嘗試通過跟蹤聚光的方法，增加太陽 能電池所接受的太陽光照射強度，使得同樣數量的半導體材料產生更 多的電能，而增加的聚光跟蹤裝置的成本遠遠低於所節約的太陽能電 池成本，相當於用普通的材料代替昂貴的半導體材料，從而大幅度降 低光伏發電系統的成本。現有聚光光伏發電系統可按照聚光的形式分為兩種 一種採用 折射聚光(如聚光跟蹤太陽發電機，參見專利號CN97204018. 8 )，折 射聚光的缺點是光強均勻性較差，透過率難以提高，製造成本較高； 另外一種是採用大型拋物面反射聚光，其優點M射效率高，缺點是 製造難度大，成本較高，反射鏡容易破碎，機構整體防風性能差。不
難發現，現有技術中因為聚光器的成本難以降低，整套系統的性價比 提高不明顯，使得聚光光伏發電系統的優勢難以體現。另外，現有聚 光光伏發電系統中 一套機械驅動機構僅能驅動一組聚光太陽能電池 陣列，成本較高。到目前為止，僅有少量試一瞼、示範性質的聚光光伏 發電系統投入運行。 實用新型內容本實用新型的目的在於採用平面反射鏡陣列形成聚光器的方 法，提供一種多倍聚光光伏發電系統，該系統應當成本經濟，實用性 強。在此基礎上，本實用新型還將對自動跟蹤太陽機構進行改進。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是 一種多倍聚光光 伏發電系統，包括安裝在自動跟蹤太陽機構上的聚光太陽能電池組件 陣列、平面反射鏡陣列、安裝平面反射鏡陣列的框架、安裝太陽能電 池組件陣列的支架，其中自動跟蹤太陽機構由方位角跟蹤機構和高度 角跟蹤機構組成，所述反射鏡陣列分成兩組，安裝在框架中心線兩側， 每組由至少兩列反射鏡組成，所述太陽能電池組陣列也分成兩組，按 預定角度呈V形安裝在所述支架中心線兩側，朝向平面反射鏡陣列安 裝，每列反射鏡反射的光線照射到對應一側的太陽能電池陣列上，且 照射寬度大於被照射的太陽能電池陣列寬度，各平面反射鏡保持自身 預定角度，無遮擋平移安置在反射光延長線範圍內。本實用新型可以構成斜線型、水平型或圓弧形等多種平面反射鏡 排列方式。自動跟蹤太陽機構的改進方案是所述方位角跟蹤機構包括電 機、與電機輸出軸連接的減速器、與減速器輸出端連接的小齒輪以及 與小齒輪嚙合的環狀大齒輪，所述大齒輪固定在安裝基礎上，所述減 速器固定在方位角構架上，每套方位角構架上安裝至少一組聚光太陽
能電池陣列。本實用新型根據太陽能電池在一定條件下的最佳輸出功率與接 受的光照強度成tl:例增加而又不會影響壽命的特性，採用易於製造、 成本低廉的聚光器跟蹤太陽，增加了太陽能電池所接受的太陽光照射 強度，降低太陽能電池的用量，而增加的跟蹤聚光機構的成本遠低於 所節約的太陽能電池的成本，相當於用普通的金屬玻璃等材料代替昂 貴的半導體材料，性價比大幅提高，有利於光伏發電系統的推廣應用。
以下結合附圖和典型實施例對本實用新型做進一步說明。 圖1為實施例一的結構示意圖。圖2為實施例一的聚光原理圖。圖3為實施例一平面反射鏡的下邊緣在同一條直線上的聚光器 結構圖。圖4為實施例一的平面反射鏡下邊緣在兩條斜線上的一種聚光 器結構圖。圖5為實施例二的結構示意圖。圖6為圖5的俯-見圖。
具體實施方式
實施例一如圖l所示， 一種多倍聚光光伏發電系統，包括安裝在自動跟蹤 太陽機構上的聚光太陽能電池組件陣列1、平面反射鏡陣列2、安裝 平面反射鏡陣列的框架3、安裝太陽能電池組件陣列的支架4，其中 自動跟蹤太陽機構由方位角跟蹤機構和高度角跟蹤^M勾組成，反射鏡 陣列分成兩組安裝在框架中心線兩側，每組由至少兩列反射鏡組成， 太陽能電池組陣列也分成兩組，按預定角度呈V形安裝在所述支架中 心線兩側，朝向平面反射鏡陣列安裝，每列反射鏡反射的光線照射到 對應一側的太陽能電池陣列上，且照射寬度比被照射的太陽能電池陣 列寬度略寬，在不擋光的情況下，每塊平面反射鏡均可以與自身原定 相同的角度放置在其反射光延長線上的任一位置，從而構成斜線型、 水平型、圓弧形型等多種平面反射鏡排列方式。如圖2所示，AB為電池板，DA、 D2E2、 D3E3為平面反射鏡。電池 板下端與第一塊平面反射鏡的高度差為H 。平面鏡D^的放置位置經 過B點的入射光線剛好不擋住平面鏡D^的端點"反射到電池板的A 點，入射光線經平面鏡DA的另一端點Et反射到電池板的B點。經平 面鏡DA反射的反射光線照射到電池板AB上，聚光系統跟蹤會有一 定誤差存在，為了保證電池板受光均勻，所以照射寬度要保證比被照 射的太陽能電池陣列寬度略寬。平面鏡D^的端點E!可以作為平面鏡 D2E2的起始點，基於跟蹤誤差存在且保證電池受光均勻的前提下可以 得出第二塊平面反射鏡得放置位置及傾斜角度。在不擋光的前提下， 每列平面反射鏡均.可以以相同的角度放置在其反射光線和反射光線 的延長線上的任一位置，如圖2中的D21E21。從而聚光系統可以擁有 多種平面反射鏡排列方式。圖3所示的排列方式為平面反射鏡的下邊 緣在同一條直線上，形成水平型聚光器；圖4所示的排列方式為框架 中心兩側的平面^Jt鏡的下邊緣分別在一條斜線上，形成斜線型聚光 器。事實上，根據上述原理還可以形成圓弧形、折線形等各種形狀的 聚光器。如圖1所示，本實施例方位角鋼結構架上安裝一組聚光太陽能電 池陣列6。本實施例採用的方位角跟蹤機構包括減速器8與電機7、 大齒輪10與小齒輪9以及雙軸承11和與它配合的軸。所述的大齒輪 10固定在地面上，小齒輪9與減速器8輸出端相連，電機7的轉軸 與減速器8輸入端銜接，並固定在底座板上，底座板與聚光太陽能電 池陣列的支撐架固連。當電機7轉動，相應的與之連接的小齒輪9開 始轉動，由於小齒輪9與大齒輪10相互嚙合，則小齒輪9帶動減速 器8與電機7繞大齒輪10做圓周運動，由於減速器8與電機7被固 定在了連接架上，因此由小齒輪9的運動帶動整個連接架繞著雙軸承 11和與它配合的軸做圓周運動，達到整體聯動的要求。如圖1所示，本實施例的系統中還包括了高度角跟蹤機構和主軸 5。驅動機構6與主軸5銜接。驅動機構6由電機、減速器、絲槓組 成。主軸5通過驅動機構的運動旋轉，帶動主軸5上面的各個反射鏡陣列及其框架組成的聚光太陽能電池陣列，來實現驅動聚光太陽能電 池陣列跟蹤太陽轉動的目的。所述高度角驅動機構的轉軸中心軸線位 於聚光太陽能電池組件陣列部件機架的重心附近。當然高度角跟蹤機 構還可以採用齒輪減速器、諧波減速器、擺線針輪減速器等各種形式。 聚光太陽能電池陣列既可以分別安置在一套高度角跟蹤機構上， 也可以多個共同安置在一套高度角跟蹤機構。 實施例二如圖5、圖6所示，方位角鋼結構架呈"十"字形，由兩根十字鋼 梁12組成，其中心軸13與環狀大齒輪14鉸支連接，方位角鋼結構 上安裝兩組聚光太陽能電池陣列，分別安裝在十字橋架的相鄰兩端。 呈十字形的兩根鋼梁中部安裝一可拆卸的立柱15,兩道懸掛式鋼索 16由立柱頂端往外延伸，吊緊鋼梁兩端。每組聚光太陽能電池陣列分別採用各自的高度角跟蹤機構，實際 上也可以由一套高度角跟蹤機構通過主軸帶動多組聚光太陽能電池 陣列，從而有利於進一步降低整體製造成本(具體可參閱申請號為 200520076826. 2、名稱為"槽式反射聚光光伏發電系統"的專利文件)。
權利要求1.一種多倍聚光光伏發電系統，包括安裝在自動跟蹤太陽機構上的聚光太陽能電池組件陣列、平面反射鏡陣列、安裝平面反射鏡陣列的框架、安裝太陽能電池組件陣列的支架，其中自動跟蹤太陽機構由方位角跟蹤機構和高度角跟蹤機構組成，其特徵在於所述反射鏡陣列分成兩組，分別安裝在所述框架中心線兩側，每組反射鏡陣列由至少兩列反射鏡組成，所述太陽能電池組陣列也分成兩組，按預定角度呈V形安裝在所述支架中心線兩側，朝向平面反射鏡陣列，每列反射鏡反射的光線照射到對應一側的太陽能電池陣列上，且照射寬度大於被照射的太陽能電池陣列寬度，所述各平面反射鏡保持自身預定角度，無遮擋平移安置在反射光延長線範圍內。
2. 根據權利要求1所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述平面反射鏡構成斜線型、水平型、圓弧形平面反射鏡排列方式之
3. 根據權利要求1所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述方位角跟蹤機構包括電機、與電機輸出軸連接的減速器、與減速 器輸出端連接的小齒輪以及與小齒輪嚙合的環狀大齒輪，所述大齒輪 固定在安裝基礎上，所述減速器固定在方位角構架上。
4. 根據權利要求3所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述方位角構架上安裝至少一組聚光太陽能電池陣列。
5. 根據權利要求4所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述聚光太陽能電池陣列分別安置在一套高度角跟蹤機構上。
6. 根據權利要求4所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述二個以上聚光太陽能電池陣列共同安置在一套高度角跟蹤機構。
7. 根據權利要求5或6所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在 於所述高度角驅動機構的轉軸中心軸線位於聚光太陽能電池組件陣 列部件機架的重心附近。
8. 根據權利要求3所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述方位角構架呈"十"字形，由兩根十字鋼梁組成，其中心軸與環狀 大齒輪鉸支連接，所述方位角構架上安裝兩組聚光太陽能電池陣列， 所述兩組聚光太陽能電池陣列分別安裝在十字橋架的相鄰兩端。
9. 根據權利要求7所述的多倍聚光光伏發電系統，其特徵在於 所述呈十字形的兩^^鋼梁中部安裝一可拆卸的立柱，兩道懸掛式鋼索 由立柱頂端往外延伸，吊緊鋼梁兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種多倍聚光光伏發電系統，屬於太陽能應用技術領域。該系統包括聚光太陽能電池組件陣列、平面反射鏡陣列、框架、支架，其中自動跟蹤太陽機構由方位角和高度角跟蹤機構組成，反射鏡陣列分成兩組，安裝在框架中心線兩側，每組由至少兩列反射鏡組成，太陽能電池組陣列也分成兩組，按預定角度呈V形安裝在所述支架中心線兩側，朝向平面反射鏡陣列安裝，每列反射鏡反射的光線照射到對應一側的太陽能電池陣列上，且照射寬度大於被照射的太陽能電池陣列寬度，各平面反射鏡保持自身預定角度，無遮擋平移安置在反射光延長線範圍內。本實用新型易於製造、成本低廉，自動跟蹤太陽機構性能可靠、成本低，可進一步提高性價比，有利於光伏發電系統的推廣應用。
文檔編號G05D3/00GK201018428SQ20062012505
公開日2008年2月6日 申請日期2006年11月14日 優先權日2006年11月14日
發明者劉曉暉, 孫利國, 張振遠, 張耀明, 王文斌, 許志龍, 強 陳 申請人:張耀明