尖頂型聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置的製作方法
2023-05-15 02:35:06
專利名稱:尖頂型聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置的製作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種太陽能發電裝置,屬於太陽能應用技術領域。
技術背景
世界各國都在積極研究開發可再生能源技術,太陽能因取之不盡用之不 竭而尤為受到各國研究者的青睞,但因用於太陽能光伏發電的高純度的矽材 料緊缺且價格昂貴而使發電成本居高不下,所以制約著太陽能產業的推廣應 用。為此很多的科學工作者們在研究聚光和跟蹤裝置,以達到提高光伏電池 的利用率和太陽能的接收效率。
當前研究的聚光裝置主要分為平面鏡聚光,曲面鏡聚光和凸透鏡聚光三 大類,聚光比從幾倍到幾百倍,但2到3倍以上的聚光比使得光伏電池因溫 度高而必須改變傳統的封裝工藝,在光伏電池的背面不得不用片金屬或散熱 進行散熱,聚光比更高的光伏發電裝置,光伏電池的背面還必需增加循環水 進行冷卻,使得聚光發電裝置因解決散熱問題而使得生產工藝和結構複雜, 從而使得成本增加較大,有些非平面鏡的聚光方式因聚光不均勻而使得光伏 電池的發電效率不能得到充分的提高,反而因局部的熱點而降低光伏電池的 使用壽命
實用新型內容
本實用新型目的在於通過低倍聚光和雙軸自動跟蹤使光伏組件的發電量 增加,從而降低太陽能光伏發電的成本。
為了實現以上目的,尖頂型聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置的尖頂型
反射鏡聚光比只設計在1. 3倍-2倍之間,是採用兩片平面反射鏡呈尖頂型安 裝,因聚光比小,光伏電池所增加的溫度很低,在光伏電池和傳統封裝材料 EVA等承受的範圍以內,不需要採用金屬或散熱片作為光伏電池封裝的襯底和 散熱材料,只需要已經產業化的光伏組件,所以其成本較低,且可靠性好。
設有的雙軸跟蹤裝置,置於聚光和發電部分的重心附近,也正好在尖頂 型反射鏡下的內部中間部位,使得跟蹤能耗很低,該裝置方位跟蹤角最大能 達到170° ,經本發明者理論計算,僅因跟蹤而增加的發電量為39%左右,如 果再加上尖頂型聚光,增加發電量的計算示例如下例如,設計尖頂型反射鏡的頂角為60度,聚光比為1.5倍,則該發電裝 置因聚光和跟蹤比使用相同面積固定安裝的光伏組件的發電量增加約 (1+0.39) XI. 5=2. 085倍,扣去鏡面反射效率的影響和跟蹤能耗,發電量比 平板固定式的光伏組件發電量仍增加約2倍,同時因其工藝可靠、結構簡單、 易於清掃和散熱、聚光均勻和成本低等優點,具有較高的實用價值,易於推 廣應用。
本實用新型的技術方案是聚光部分採用兩個平面玻璃鏡或金屬反射鏡 呈尖頂型安裝,兩塊光伏組件分別安裝在尖頂型反射鏡兩斜面外側的底部。 為了使照射在反射鏡上的太陽光能覆蓋在全部的光伏組件上,使光伏組件接
受疊加的太陽能量均勻,所以設有雙軸跟蹤裝置。其有如下的兩個實施方案
圖1為本實用新型實施例一
圖2為本實用新型實施例二
實施例一
如圖1所示,本實施例的尖頂型聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置,包括 呈尖頂型安裝的兩塊聚光反射鏡1,兩塊光伏組件2分別安裝在尖頂型反射鏡 l兩斜面外側的底部,尖頂型反射鏡安裝於頂部交線和東西方向平行,跟蹤裝
置的箱體11上輸出垂直或交叉的方位轉軸6和仰角轉軸9,方位轉軸6安裝 於南北方向。
方位方向的跟蹤是由時鐘速率的控制電路控制箱體11上的方位電機7轉 動,電機7的轉動通過箱體內方位減速傳動鏈帶動方位轉軸6的轉動,方位 轉軸6兩端緊固在手調鎖緊塊5上,手調鎖緊塊5固定在光伏組件支架3上, 因此方位轉軸6的轉動也帶動光伏組件支架3、聚光反射鏡l、光伏組件2 — 起做方位轉動,實現方位角白天跟蹤和夜晚返回。當初次安裝或因其它原因 需要使光伏組件2在方位方向快速地對準太陽時,可鬆開手調鎖緊塊上的鎖 緊螺絲4,進行手動快速調校。
仰角方向的跟蹤是由採集光伏組件的最大功率點控制電路控制箱體11上 的仰角電機12轉動,電機12的轉動帶動箱體內仰角減速傳動鏈的轉動,因 仰角轉軸9固定在支承叉10上,支承叉10又緊固在立柱13上,所以迫使箱 體11和減速傳動鏈的部件繞仰角轉軸9轉動,此時光伏組件支架3、聚光反射鏡l、光伏組件2也一起做仰角方向的轉動,實現仰角跟蹤。當初次安裝或 因其它原因需要使光伏組件2在仰角方向快速地對準太陽時,可鬆開支承叉 上的鎖緊螺絲8,進行手動快速調校。
因太陽的方位運動為勻速運動,因而採用時間速率控制方位電機白天跟 蹤和夜晚的自動返回,在方位轉軸上設計有下午跟蹤結束和夜間返回到早晨 起始跟蹤位置的限位停止開關。因為太陽的仰角每天變化較小,並且其變化 是非線性的,所以仰角方向的跟蹤採用採集最大功率點的跟蹤方式,可控制 仰角電機12運轉。
實施例二
如圖2所示,本實施例的基本原理和結構和實施例一相同,唯一不同的地 方在於尖頂型反射鏡的安裝於尖頂型母線和南北方向平行。此實施例比較實 施例一的缺點是,對於有些日照時間較長的地方,在早晨還沒開始跟蹤時就 有了太陽或下午跟蹤停止時仍然有太陽時,尖頂型反射鏡就擋住了一側光伏 組件的太陽光線,影響組件的發電,而實施例一則沒有這種現象。
權利要求1、一種尖頂型聚光雙軸自動跟蹤太陽能發電裝置,它是由尖頂型反射鏡(1)和兩塊太陽能光伏組件(2)以及雙軸自動跟蹤太陽裝置組成,其特徵在於兩片反射鏡(1)呈尖頂型安裝,其兩斜面外側底部各安裝兩塊太陽能光伏組件(2),在尖頂型反射鏡內部安裝有雙軸自動跟蹤太陽裝置,雙軸自動跟蹤裝置由立柱(13)和支承叉(10)支撐和固定。
2、 根據權利要求1所述的尖頂型反射聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置, 其特徵在於所述的二維跟蹤太陽裝置的箱體(11)上輸出交叉或者垂直的 方位轉軸(6)和仰角轉軸(9),方位轉軸(6)兩端通過鎖緊塊(5)固定在 反射鏡和電池組件的支架(3)上,在鎖緊塊上的設有鎖緊螺絲(4),仰角轉 軸(9)固定在支承叉(10)上,支承叉上部也設有鎖緊螺絲(8),支承叉緊 固在立柱(13)上。
3、 根據權利要求l、 2所述的尖頂型聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置, 其特徵在於所述的二維跟蹤太陽裝置的箱體(11)上設有方位電機(7)和 仰角電機(12),方位電機(7)通過箱體(11)內的減速傳動鏈最終和方位 轉軸(6)相連,仰角電機(12)通過箱體(11)內的另一條減速傳動鏈最終 和仰角轉軸(9)相連,方位電機(7)和仰角電機(12)的運轉由自動控制 裝置進行控制。
4、 根據權利要求3所述的尖頂型聚光雙軸跟蹤太陽能光伏發電裝置,其 特徵在於所述的二維跟蹤太陽裝置的自動控制裝置,對方位方向的白天跟 蹤和夜晚返回用時鐘速率的控制電路進行控制,對仰角方向的跟蹤用採集光 伏組件的最大功率點的電路進行控制。
專利摘要本實用新型涉及一種尖頂型聚光雙軸自動跟蹤太陽能發電裝置,屬於太陽能利用領域,該裝置是由尖頂型反射鏡、太陽能電池板和安裝在尖頂型反射鏡內部的雙軸自動跟蹤裝置組成,太陽能電池板安裝在尖頂型反射鏡兩外側的底部。由於設有雙軸自動跟蹤裝置,使得照射在尖頂型反射鏡上的太陽光均勻覆蓋在太陽能電池板上,使太陽能電池板上的太陽輻射能量達到疊加,從而使光伏發電量增加。該裝置結構設計簡單、易於散熱和清掃、風阻小、整個結構近乎平衡的設計,而使得跟蹤能耗很低,由於用鏡片部分代替價格昂貴的光伏電池再加上設有自動跟蹤太陽的裝置,因而發電成本比較平板光伏發電裝置有較大幅度的降低。
文檔編號G05D3/00GK201238271SQ20072013021
公開日2009年5月13日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者盧育發, 倩 李 申請人:安徽電子信息職業技術學院;盧育發