光電或光熱轉換效率較高的太陽能發電集熱系統的製作方法

2023-12-03 03:06:26 3

專利名稱：光電或光熱轉換效率較高的太陽能發電集熱系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能聚光集熱和發電的技術領域，具體是ー種太陽能發電集熱系統。
背景技術：
現有的太陽能發電或供熱設備往往只能實現單一的功能，即在使用發熱時，沒有外部電カ補充；在發電時，產生的餘熱需要花成本進行散熱。太陽能電池沒有恆溫控制，在陽光充足、環境溫度很高時，太陽能電池因溫度上升而導致發電效率下降，有的甚至發生損壞。 如何兼顧發電和供熱，並使太陽能電池在發電時基本保持恆溫以確保其發電效率，是本領域要解決的技術問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供ー種結構簡單可靠、適於根據需要選擇供電或供熱、且光電或光熱轉換效率較高的太陽能發電集熱系統。為解決上述技術問題，本發明提供的太陽能發電集熱系統，包括用於光線平行疊加的聚光器和鄰近該聚光器的聚光帶設置的平行光接收器；平行光接收器包括背向一體設置的太陽能電池和太陽能集熱管；在需要太陽能電源時，將平行光接收器的太陽能電池與聚光器的反光面相對；在需要液體熱源時，翻轉平行光接收器，以使所述太陽能集熱管與聚光器的反光面相對。由於米用了聚光器，故而光電或光熱轉換效率較高。所述太陽能電池設於ー散熱腔體上，該散熱腔體通過端部的冷卻液出口或冷卻液入口與太陽能集熱管中的換熱液管路串聯，以充分利用太陽能電池發電時產生的熱能，並對太陽能電池起到冷卻的作用。所述聚光器包括水平骨架、垂直設於水平骨架上的一對主骨架、對稱設於水平骨架兩側的拋物線骨架、設於主骨架頂端的平行光接收器、設於拋物線骨架上的與所述平行光接收器平行的多條平面鏡。為提高聚光器的整體機械強度，所述拋物線骨架的遠端與所述主骨架的中上部之間設有斜拉加強筋。所述拋物線骨架的外側中間部與所述主骨架的中上部之間設有拋物線加強筋，以提高拋物線骨架與主骨架的連接強度。平行光接收器設於所述主骨架的頂端，且平行光接收器的一端設於由電機驅動的旋轉自鎖機構中；2-5條所述平面鏡構成一平面鏡組，相鄰的平面鏡組之間具有透風間隙，可以很好透風，防止大風對聚光器的影響。所述太陽能電池為神化鎵太陽能電池模塊；在所述散熱腔體上於各神化鎵太陽能電池模塊的前方設有聚焦透鏡；所述聚光器設於ー適於自動跟蹤太陽的跟蹤支架上，該跟蹤支架包括立柱、設於立柱頂部的水平旋轉機構、設於水平旋轉機構上的安裝架、鉸接於聚光器的前端底部和立柱的中上部之間的用於控制聚光器仰角的電動推桿；聚光器的底部中央鉸接於安裝架上。所述電動推桿(25)中的驅動電機
(51)和所述水平旋轉機構(22)中的電機與一適於檢測太陽位置以控制聚光器(a)實時跟蹤陽光的控制電路相連。進ー步，所述平面鏡的寬度為45-75mm，以使聚焦到接收器上的光線呈一矩形，進而使接收器受熱面的溫度較均勻。所述平面鏡的兩端通過平面鏡安裝壓條設於拋物線骨架上，以壓緊平面鏡，同時方便安裝。太陽能電池可以採用普通的單晶矽電池或採用神化鎵太陽能電池模塊，神化鎵太陽能電池模通過陶瓷基板設於所述散熱腔體上。採用的聚焦透鏡為雙凸透鏡。本發明具有的技術效果(I)本發明的太陽能發電集熱系統中，在聚光器的聚光
帶上，太陽能電池和太陽能集熱管背向一體設置；在需要太陽能電源時，將平行光接收器的太陽能電池與聚光器的反光面相對；在需要液體熱源時，翻轉平行光接收器，以使所述太陽能集熱管與聚光器的反光面相對。故而其可根據需要選擇供電或供熱；由於採用了聚光器，其光電或光熱轉換效率較高。(2)聚光器中，每條玻璃反射光線進行疊加，使疊加至接收器受熱面的光線呈一矩形，進而使接收器受熱面的溫度較均勻，不易產生局部過熱的情況，確保了較高的光電或光熱轉換效率。(2)採用平面鏡作為反射，其生產エ藝簡單，價格便宜，方便維護與維修，任何玻璃店均可以加工。聚光器疊加過程的光線損耗，可以通過増加平面鏡辦法來補償。(4)聚光器疊加過程的損耗，可以在兩側增加平面鏡來補償一部分。(5)聚光器中的拋物線骨架採用鋁壓鑄或抗紫改性PC或鈑金，均可以模具生產，一致好，適合批量化加工。(6)聚光器骨架由拋物線骨架、水平骨架、主骨架、平行光接收器、斜拉加強筋、拋物線加強筋等構成整體框架，結構強度好。(7)跟蹤支架採用雙軸跟蹤機構，水平旋轉機構驅動電機、電動推桿電機採用步進電機，且採用碼盤檢測，保證跟蹤精度。電動推桿可以放在左側也可以放在右側。採用雙軸跟蹤，在水平角與方位角都得到最高效率的利用，比任何ー種單軸跟蹤方式的效率高出很多，從而使本雙軸跟蹤槽式支架適於實時準確跟蹤陽光。採用步進電機驅動，在遇到大風能迅速將設備放到風阻最小的位置。保證設備安全。遇到大雪時，可以將設備立起來，防大雪積壓，損壞設備。採用步進電機驅動，在跟蹤精度得到保證。


為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例並結合附圖，對本發明作進ー步詳細的說明，其中
圖I實施例中的太陽能發電集熱系統的立體結構示意 圖2是圖I中的所述太陽能發電集熱系統的側面結構示意 圖3是圖I中的聚光器的立體結構示意 圖4是所述聚光器的俯視 圖5是所述聚光器的側面結構示意 圖6是所述聚光器的另ー側面結構示意 圖7是神化鎵太陽能電池模塊所在的散熱腔體的結構示意圖；圖8是圖7的A-A剖面視 圖9是所述太陽能發電集熱系統的另一立體結構示意 圖10是所述太陽能發電集熱系統的另ー側面結構示意 圖11是所述散熱腔體的局部放大結構示意 圖12是在氣溫低於0°C時，所述散熱腔體中的散熱片開ロ朝上以在散熱片與散熱腔體的底板之間存儲少量導熱液的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明
如圖I 一 10，本實施例的太陽能發電集熱系統包括用於光線平行疊加的聚光器a和 鄰近該聚光器a的聚光帶設置的平行光接收器4 ;平行光接收器4包括背向一體設置的太陽能電池4-1和太陽能集熱管4-2 ;在需要太陽能電源時，將平行光接收器4的太陽能電池4-1與聚光器a的反光面相對；在需要液體熱源時，翻轉平行光接收器4，以使所述太陽能集熱管4-2與聚光器a的反光面相對。其他實施方式中，平行光接收器4可以採用單個太陽能電池或太陽能集熱管。所述太陽能電池4-1設於ー散熱腔體11上，該散熱腔體11通過端部的冷卻液出ロ 13與太陽能集熱管4-2中的換熱液管路串聯。如圖1，發電時，水通過散熱腔體11的冷卻液入口 16 (即A點)進入，散熱腔體11的冷卻液出ロ 13 (即A』點)與太陽能集熱管4-2中的換熱液管路的一端(即B』接ロ)相連，流經換熱液管路的B』 B段，水溫得到進入提升，再由換熱液管路的另一端ロ(即B點)流出，回到水箱內。從而在太陽能電池工作時，換熱液始終起到給太陽能電池降溫的作用，故而在發電時基本保持恆溫，進而確保了發電效率和使用壽命，防止發生過熱的情況。換熱液為水或導熱油。作為優化的實施方式，在多個聚光器a之間，其中的太陽能集熱管4-2中的換熱液管路也依次串聯；且換熱液優選水，在與所述換熱液管路相連的冷水源管路上設有溫控閥，用於通過控制流量來控制水溫。所述太陽能電池4-1為神化鎵太陽能電池模塊；在所述散熱腔體11上於各神化鎵太陽能電池模塊的前方設有聚焦透鏡12，以起到進ー步的聚光作用，以進ー步提高光電轉換效率。為實現陽光跟蹤功能，所述聚光器a設於ー適於自動跟蹤太陽的跟蹤支架上，該跟蹤支架包括立柱21、設於立柱21頂部的水平旋轉機構22、設於水平旋轉機構22上的安裝架23、鉸接於聚光器a的前端底部和立柱I的中上部之間的用於控制聚光器a仰角的電動推桿25 ;聚光器a的底部中央鉸接於安裝架23上。所述電動推桿25中的驅動電機51和所述水平旋轉機構22中的電機與一適於檢測太陽位置以控制聚光器a實時跟蹤陽光的控制電路相連。所述電動推桿25的推桿25-1頂端與聚光器a的前端底部鉸接，所述電動推桿25中的導套25-2中上部與立柱I的中上部通過抱箍26鉸接。所述電動推桿25中的驅動電機51上設有用於檢測該驅動電機51的轉軸的旋轉角度以檢測聚光器a仰角的碼盤27。聚光器a包括水平骨架I、設於水平骨架I上的主骨架2、對稱設於水平骨架I兩側的拋物線骨架3、設於主骨架2頂端的平行光接收器4、設於拋物線骨架3上的與所述平行光接收器4平行的多條平面鏡5。所述平面鏡5的兩端通過平面鏡安裝壓條8設於拋物線骨架3上。拋物線骨架3採用鋁壓鑄或抗紫改性PC或鈑金，均可以模具生產，一致好，適合批
量化加工。所述拋物線骨架3的遠端與所述主骨架2的中上部之間設有斜拉加強筋6。所述拋物線骨架3的外側中間部與所述主骨架2的中上部之間設有拋物線加強筋7。4條平面鏡5構成一平面鏡組，相鄰的平面鏡組之間具有透風間隙。所述平面鏡5的寬度為45_75mm。該平面鏡作為反射，其生產エ藝簡單，價格便宜，方便維護與維修，任何玻璃店均可以加工。·如圖11 — 12，所述散熱腔體11的底板14的下端面用於設置太陽能電池4_1，散熱腔體11內設有多個平行相間設於所述底板14的上端面的散熱片15，各散熱片15與所述底板14的夾角為鋭角；散熱腔體11的冷卻液入口 16鄰近散熱腔體11的頂板17設置，所述冷卻液出ロ 13鄰近所述底板14設置。由於在所述太陽能電池4-1正常工作時，所述底板14處的溫度往往較高,故而使換熱液從鄰近散熱腔體11的頂板17初的冷卻液入口 16送入，並從鄰近所述底板14的冷卻液出ロ 13送出，可使換熱液與散熱片的接觸面由較低溫處向較高溫處流動，以實現均勻、充分換熱，確保了換熱效果。相鄰的散熱片15在所述底板14上的垂直投影部分重合，以使所述底板14上端面上始終有導熱液，從而能確保散熱效果，防止所述太陽能電池4-1正常工作時產生的瞬間高溫對太陽能電池4-1的損害。所述散熱片與金屬散熱腔體的頂板之間具有間隙，以使冷卻液冷熱充分對流並使其受熱均勻。在利用水進行冷卻時，其環境溫度低於零下時，可以轉動所述散熱腔體11並將散熱片15的開ロ方向向上設置，自動關閉進水處，並使出水ロ泵工作很短時間，以抽出散熱腔體11中的一部分水，留出足夠的空間，即使水可能會結冰，體積膨脹，也不會將散熱腔體11凍裂，同時散熱腔體11存在的少量換熱液也可防止散熱腔體11溫度過高。當正常發電時，通過溫度檢測，實施控制散熱腔體11內的水流速度，以迅速散熱。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
權利要求
1.一種太陽能發電集熱系統，其特徵在於包括用於光線平行疊加的聚光器(a)和鄰近該聚光器(a)的聚光帶設置的平行光接收器(4)； 平行光接收器(4)包括背向一體設置的太陽能電池(4-1)和太陽能集熱管(4-2)；在需要太陽能電源時，將平行光接收器(4)的太陽能電池(4-1)與聚光器(a)的反光面相對； 在需要液體熱源時，翻轉平行光接收器(4)，以使所述太陽能集熱管(4-2)與聚光器(a)的反光面相對； 所述太陽能電池(4-1)設於一散熱腔體(11)上，該散熱腔體(11)通過端部的冷卻液出口(13)或冷卻液入口(16)與太陽能集熱管(4-2)中的換熱液管路串聯； 所述聚光器(a)包括水平骨架(I)、垂直設於水平骨架(I)上的一對主骨架(2)、對稱設於水平骨架(I)兩側的拋物線骨架(3)、設於拋物線骨架(3)上的與所述平行光接收器(4)平行的多條平面鏡(5);平行光接收器(4)設於所述主骨架(2)的頂端，且平行光接收器(4)的一端設於由電機驅動的旋轉自鎖機構(4-3)中；2-5條所述平面鏡(5)構成一平面鏡組，相鄰的平面鏡組之間具有透風間隙； 所述太陽能電池(4-1)為砷化鎵太陽能電池模塊；在所述散熱腔體(11)上於各砷化鎵太陽能電池模塊的前方設有聚焦透鏡(12)； 所述聚光器(a)設於一適於自動跟蹤太陽的跟蹤支架上，該跟蹤支架包括立柱(21)、設於立柱(21)頂部的水平旋轉機構(22 )、設於水平旋轉機構(22 )上的安裝架(23 )、鉸接於聚光器(a)的前端底部和立柱(I)的中上部之間的用於控制聚光器(a)仰角的電動推桿(25);聚光器(a)的底部中央鉸接於安裝架(23)上； 所述電動推桿(25 )中的驅動電機(51)和所述水平旋轉機構(22 )中的電機與一適於檢測太陽位置以控制聚光器(a)實時跟蹤陽光的控制電路相連。
全文摘要
本發明涉及一種兼顧發電和供熱需求，且光電、光熱轉換效率較高的聚光器，其包括用於光線平行疊加的聚光器和鄰近該聚光器的聚光帶設置的平行光接收器；平行光接收器包括背向一體設置的太陽能電池和太陽能集熱管；在需要太陽能電源時，將平行光接收器的太陽能電池與聚光器的反光面相對；在需要液體熱源時，翻轉平行光接收器，以使所述太陽能集熱管與聚光器的反光面相對。由於採用了聚光器，故而光電或光熱轉換效率較高。故而其可根據需要選擇供電或供熱；由於採用了聚光器，其光電或光熱轉換效率較高。
文檔編號F24J2/46GK102818380SQ20121032232
公開日2012年12月12日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者秦益霖, 沈志剛 申請人:常州聚焦新能源科技有限公司