CN101378238B

CN101378238B - 一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置

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Publication number: CN101378238B
Application number: CN2007103020492A
Authority: CN
Inventors: 吴宣瑚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: CN101378238A

Abstract

本发明在中国古老太极八卦的启发下，提供了一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置。它包括：光叠加反射装置及全天候自动对日跟踪装置等，实现了：将太阳能晶片的发电能力提高8-10倍以上。晶片的工作温度在60℃以下。本装置由自身供电且电耗仅占自发电量的3-5％。主要包括如下技术方案：1、光叠加反射装置：利用光叠加法，采用五层各8片，附加3×8共64片反射镜，在不同的层面上让阳光充分的叠加在硅晶片上。2、利用平衡原理，使整个跟踪装置的着力点是在克服支架的阻尼而不在支架自身的重量，因此齿轮箱不易损伤、寿命长且节省电耗。3、散热装置：备有金属散热片、风扇、上端隔热阳伞。本装置在硅晶片温度达到50℃时能自动开启实施降温。

Description

一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置

技术领域

本发明主要涉及一种太阳能硅晶片发电装置，尤其涉及带有太阳光跟踪装置的光伏发电装置。

背景技术

目前，光伏发电行业中，各式各样提高硅晶片发电效率的办法繁多，但有效放大倍数不大，应用于并网发电存在成本高的问题。同时大型的太阳光跟踪机构存在下述世界性的技术难题：齿轮箱经常损坏，维护费用高，无法正常发电。原因是其间歇跟踪技术有缺陷。启动、特别是停止时角加速度过大，使齿轮箱在短时间内被破坏，最终导致不能正常工作。

发明内容

带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置的目的在于提高太阳能硅晶片发电效率、装置比普通的平板式太阳能硅晶片发电装置提高发电效率8-10倍以上，且对日跟踪时齿轮无损伤、节省电耗、可依照本装置所在不同位置和四季变化的规律，自动跟踪太阳光照的太阳能硅晶片发电装置，它的关键技术是----平衡锤。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，包括太阳光接收器和全天候自动对日跟踪装置；所述的全天候自动对日跟踪装置主要由平衡锤和摆动装置组成的，所述的平衡锤包括东西方向平衡锤或南北方向平衡锤或两者组合。

所述的太阳光接收器是一平板式太阳能硅晶片，直接接收太阳光。

所述的太阳光接收器包括一太阳能硅晶片和一光叠加反射装置；所述的光叠加反射装置由一层以上的同轴叠置的锥体反射镜组；所述的太阳能硅晶片设置于各层锥体反射镜的光叠加范围内。

所述的太阳光接收器包括一太阳能硅晶片和一光叠加反射装置；所述的光叠加反射装置由五层或五层以上的光叠加反射镜组同轴叠置而成，第一层光叠加反射镜由8片梯形平面反射镜单元连续排成一八卦状结构，每一梯形平面反射镜单元与第二层光叠加反射镜到最后一层光叠加反射镜的一片平面反射镜单元X对应并排成一列平面反射镜单元组，从第三层起相邻两列反射单元组在对应反射镜层上设置一片平面反射镜单元Y，所述平面反射镜单元X为矩形，第三层对应的平面反射镜单元Y为梯形，第四层及第四层以上的为矩形；各层光叠加反射镜依从内到外的叠放顺序，平面反射镜单元与光叠加反射镜中心线的夹角β逐渐减小；所述的太阳能硅晶片悬空倒置，其被照面朝向光叠加反射装置，太阳光经任一平面反射镜单元反射线均位于太阳能硅晶片被照面上。

所述的太阳光接收器包括一太阳能硅晶片和一光叠加反射装置；所述的光叠加反射装置由3层光叠加反射镜同轴叠置而成的，第一层光叠加反射镜由8片梯形平面反射镜单元连续排成一八卦状结构，每一梯形平面反射镜单元与第二层光叠加反射镜、第三层光叠加反射镜的一片平面反射镜单元X对应并排成一列平面反射镜单元组，相邻两列反射单元组在对应反射镜层上设置一片平面反射镜单元Y，其中平面反射镜单元X为矩形，平面反射镜单元Y为梯形或三角形，各层光叠加反射镜依从内到外的叠放顺序，平面反射镜单元与光叠加反射镜中心线的夹角β逐渐减小；所述的太阳能硅晶片悬空倒置，其被照面朝向光叠加反射装置，太阳光经任一平面反射镜单元反射线均位于太阳能硅晶片被照面上。

所述的太阳光接收器还包括一散热防护装置固设于太阳能硅晶片的背面；所述的散热防护装置包括隔热阳伞、小风扇组、散热片组从上到下的安装顺序排置，相邻组件间用定位架保留一定间隙隔开。

所述的太阳光接收器还包括一安装支架，所述的安装支架在每列反射镜组对应位置设有承重臂，相邻承重臂之间均用刚性材料牵引定位。

所述的摆动装置设有一东西方向锅轮摆动装置和相应的东西方向平衡锤，所述东西方向锅轮摆动装置可以控制光叠加反射装置朝东西方向摆动；所述东西方向平衡锤设置在太阳光接收器上、平行或接近平行于光叠加反射装置中轴线、位于或靠近于东西方向摆动装置的摆轴中心线上，并与光叠加反射装置分设于东西方向摆动装置的摆轴的两侧，以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接收器的重量。

所述的摆动装置设有一南北方向锅轮摆动装置可以控制太阳光接收器朝南北方向摆动，所述的南北方向平衡锤垂直或接近垂直于南北方向摆动装置摆轴，还垂直或接近垂直于东西方向锅轮摆动装置的摆轴所在直线上，并与太阳光接收器分设于南北方向摆动装置的摆轴的两侧，用平衡锤来平衡对日南北跟踪时太阳光接收器的重量。

所述的平衡锤设有一调控装置，可控制平衡锤靠近或远离太阳光接收器。

所述的平衡锤的材料可以是水泥块或金属件。

上述技术方案的有益之处在于：

●光叠加反射装置的反射镜单元成环状排列可以实现阳光经每一反射镜单元反射时均能投照在同一片太阳能硅晶片上，充分利太阳能硅晶片。

●因为光叠加反射装置的各反射单元采用八卦状排列，在一个环状的范围内可以装置8+8片反射镜，因此，五层的结构可以装置64片反射镜，若是6层，还可以再加上16个反射镜。只要能控制硅晶片的发热，就能令硅晶片的效率能得到最大的发挥。

●此叠加装置是在一个环形集中的范围内来实现8-10倍的光伏发电效率。已制成的装置已实现整机量产，可拆散运输安装，实现了迅速为太阳城光伏并网发电提供设备的能力，能降低成本，尽快实现世界绿色照明的愿望。

●光叠加反射装置的反射镜单元成列排置，可以控制避免反射镜单元在横向有部分太阳光反射时不能投照在硅晶片；反射镜单元呈层状排置，则可以控制避免反射镜单元在纵向有部分太阳光反射时不能投照在硅晶片；相邻两列之间设有反射镜单元则充分利用投照在光叠加反射装置内的太阳光。

●光叠加反射装置的各列反射镜单元组之间保持一定的空隙，可起到漏风效果，可以有效降低风阻，减轻较强风袭对设备的损害。

●由于采用刚性材料牵引承重臂形成一网状结构，不仅可以有效加固承重臂并起到定位作用，还可以减轻光叠加反射装置安装支架的重量。

●平面反射镜单元的材料可采用廉价的塑料电镀材料、不锈钢板、镜面材料等，使其制造成本大幅降低，有利于市场的推广；

●太阳能硅晶片被照射面朝下且设有散热防护罩装置，可实现及时散热，还可以避免雨水侵蚀及灰尘、鸟粪等各种污物在被照射面上堆积。

●由于本发明引入平衡锤，对光叠加反射装置施一较小的力就可以实现其绕支点或轴摆动，从而消除了光叠加反射装置多次启动与刹车时的巨大扭力，即摆动机构的各传动齿轮无须承担的光叠加反射装置的负荷，只需克服转轴间的阻尼，确保齿轮不易损坏(假设阻尼为一公斤的力量，瞬间的启动和刹车所需要的力量为它的100倍，那么我们的传动机构所需要的力量仅为101Kg。驱动它轻而易举。因此，不但齿轮不易损伤且节省电耗)。

●本发明利用锅轮带动太阳光跟踪装置旋转，由于锅轮变速箱中锅轮不可反向带动锅杆转动，因此当太阳光跟踪装置遇到台风时可形成自锁。

●由于本发明的光叠加反射装置可东西、南北摆动，即可以从经度、纬度进行太阳光跟踪，因此可依照本装置所在不同位置和四季变化的规律，自动跟踪太阳光照。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为实施例1立体图；

图2为实施例3立体图；

图3为实施例1主视图；

图4为实施例1三层光叠加反射装置立体图；

图5为成列反射单元组示意图；

图6为实施例1任一平面反射镜单元反射原理图；

图7为实施例1多层光叠加反射镜光反射原理图；

图8为实施例1平面反射镜单元的安装示意图；

图9为实施例2五层光叠加反射置立体图；

图10为带南北平衡锤的摆动装置立体图；

图11为摆动装置剖视图；

图12为散热装置立体图；

图13为实施1、3立体图。

具体实施方式

实施例1

如图1、3、5、7、13所示的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，主要包括太阳光接收器1、太阳光跟踪装置、水泥座6和支撑架2；所述的太阳光接收器1包括一太阳能硅晶片和光叠加接收装置；所述的光叠加反射装置由光叠加反射镜11同轴叠置β角渐大的光叠加反射镜组12、13即β＜β1＜β2；第一层光叠加反射镜11由8片梯形平面反射镜单元连续排成一八卦状结构，每一梯形平面反射镜单元111与第二层光叠加反射镜12、第三层光叠加反射镜13的一片平面反射镜单元X对应并排成一列平面反射镜单元组1’，相邻两列反射单元组1’在对应反射镜层上设置一片平面反射镜单元Y，其中平面反射镜单元X为矩形，平面反射镜单元Y为梯形；所述的太阳能硅晶片悬空倒置，其被照面朝向光叠加反射装置1，太阳光经任一平面反射镜单元反射线均位于太阳能硅晶片被照面上。

如图8所示，所述的太阳光接收器1还包括一安装支架7，所述的安装支架7在每列反射镜组1’对应位置设有承重臂71，相邻承重臂之间均用刚性材料72牵引定位并形成一网状结构，所述的平面反射镜单元均可放置在对应的网格上，并留有一定间隙。

如图1、2、12所示，所述的太阳光接收器1还包括一固接在太阳能硅晶片背面的散热防护装置3，所述的散热防护装置3包括隔热阳伞33、小风扇组31和散热片组32，并按从上到下的安装顺序排置，相邻组件间用定位架保留一定间隙隔开。

如图1、2、11、13所示，所述的太阳光跟踪装置设有一东西方向锅轮摆动装置421可以控制光叠加反射装置1朝东西方向摆动；所述东西方向平衡锤411设置在太阳光接收器1上、平行或接近平行于太阳光接收器中轴线、位于或靠近于东西方向摆动装置421的摆轴中心线L上，并与太阳光接收器1分设于东西方向摆动装置421的摆轴的两侧，以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接收器1的重量。

所述的太阳光跟踪装置还设有一南北方向锅轮摆动装置422可以控制太阳光接收器1朝南北方向摆动，所述的南北方向平衡锤412设置在南北方向锅轮摆动装置422上，均与南北方向摆动装置422摆轴D和东西方向摆动装置421摆轴L垂直，并与太阳光接收器1分设于南北方向摆动装置422的摆轴D的两侧，用来平衡对日南北跟踪时太阳光接收器1的重量。

所述的南北平衡锤412或东西平衡锤411的材料可以是水泥块或金属件。

所述的平衡锤南北方向412设有一调控装置43，可控制南北方向平衡锤412靠近或远离太阳光接收器1。

所述的平衡锤南北方向411设有一调控装置44，可控制南北方向平衡锤411靠近或远离太阳光接收器1。

实施例2：

如图9、13如示，实施例1的光叠加反射装置还可以是由五层的光叠加反射镜同轴叠置而成环状结构，所述的光叠加反射镜依从下到上的叠放顺序，平面反射镜单元与光叠加反射镜中心线的夹角逐渐增大，第一层光叠加反射镜由8片梯形平面反射镜单元连续排成一八卦状结构，每一梯形平面反射镜单元与第二层光叠加反射镜到最后一层光叠加反射镜的一片平面反射镜单元X对应并排成一列平面反射镜单元组，从第三层起相邻两列反射单元组在对应反射镜层上设置一片平面反射镜单元Y，所述平面反射镜单元X为矩形，第三层对应的平面反射镜单元Y为梯形，第四层及第四层以上的为矩形。

实施例3：

如图13如示，实施例1中的跟踪装置也适用于平板式太阳能接收装置，即所述的光叠加反射装置是平板式太阳能晶片9，直接接收太阳光平板式的太阳能光伏发电系统无需降温。

本发明的跟踪装置也适用于其他太阳能接收装置如：由五层同轴叠置的锥体构成的反射装置。

本发明的重点就在于：

如图6所示，81到82的太阳光通过平面反射镜单元反射时并投照在太阳能晶片上，在横向或纵向均可能出现该空白A，为此本发明分别按列分设平面反射镜单元克服横向空白，按层分布克服纵向空白，以满足太阳光经每个平面反射镜单元的反射线均位于太阳能晶片被照面上，以增加太阳能硅晶片所接受的太阳光照射强度，提高了太阳能硅晶片的利用率。

太阳光跟踪装置：引入平衡锤，利用平衡原理，在着力点上获取整体的力平衡，本发明的着力点是在克服支架的阻尼而不在支架自身的重量。假设阻尼为一公斤的力量，瞬间的启动和刹车所需要的力量为它的100倍，那么我们的传动机构所需要的力量仅为101Kg。驱动它轻而易举。因此，可以获得以柔性之力进行支架的跟踪齿轮的运作，不但齿轮无损伤且节省电耗。

本发明为太阳能硅光伏电站而设计的。设计方向是独立单机、快速安装、群机齐装、逆变并网。可拆散装箱，方便远距离运输和安装。

单机可适用于大、中、小型光伏发电站、大楼屋顶、小区庭园、道路、桥梁、车站、码头、公园景区、军队哨所、蒙古包等。

Claims

1.一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：包括太阳光接收器和全天候自动对日跟踪装置；所述的全天候自动对日跟踪装置主要由平衡锤和摆动装置组成的，所述的平衡锤包括东西方向平衡锤或南北方向平衡锤或两者组合；所述的太阳光接收器包括一太阳能硅晶片和一光叠加反射装置；所述的光叠加反射装置由五层以上的光叠加反射镜组同轴叠置而成，第一层光叠加反射镜由8片梯形平面反射镜单元连续排成一八卦状结构，每一梯形平面反射镜单元与第二层光叠加反射镜到最后一层光叠加反射镜的一片平面反射镜单元X对应并排成一列平面反射镜单元组，从第三层起相邻两列反射单元组在对应反射镜层上设置一片平面反射镜单元Y，所述平面反射镜单元X为矩形，第三层对应的平面反射镜单元Y为梯形，第四层以上的为矩形；各层光叠加反射镜依从内到外的叠放顺序，平面反射镜单元与光叠加反射镜中心线的夹角β逐渐减小；所述的太阳能硅晶片悬空倒置，其被照面朝向光叠加反射装置，太阳光经任一平面反射镜单元反射线均位于太阳能硅晶片被照面上。

2.如权利要求1所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的太阳光接收器还包括一散热防护装置固设于太阳能硅晶片的背面；所述的散热防护装置包括隔热阳伞、小风扇组、散热片组从上到下的安装顺序排置，相邻组件间用定位架保留一定间隙隔开。

3.如权利要求1所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的太阳光接收器还包括一安装支架，所述的安装支架在每列反射镜组对应位置设有承重臂，相邻承重臂之间均用刚性材料牵引定位。

4.如权利要求1所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的摆动装置设有一东西方向涡轮摆动装置和相应的所述东西方向平衡锤，所述东西方向涡轮摆动装置可以控制光叠加反射装置朝东西方向摆动；所述东西方向平衡锤设置在太阳光接收器上、平行或接近平行于光叠加反射装置中轴线、位于或靠近于东西方向摆动装置的摆轴中心线上，并与光叠加反射装置分设于东西方向摆动装置的摆轴的两侧，以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接收器的重量。

5.如权利要求1所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的摆动装置设有一南北方向涡轮摆动装置可以控制太阳光接收器朝南北方向摆动，所述的南北方向平衡锤垂直或接近垂直于南北方向摆动装置摆轴，还垂直或接近垂直于东西方向涡轮摆动装置的摆轴所在直线上，并与太阳光接收器分设于南北方向摆动装置的摆轴的两侧，用平衡锤来平衡对日南北跟踪时太阳光接收器的重量。

6.如权利要求1所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的平衡锤设有一调控装置，可控制平衡锤靠近或远离太阳光接收器。

7.一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：包括太阳光接收器和全天候自动对日跟踪装置；所述的全天候自动对日跟踪装置主要由平衡锤和摆动装置组成的，所述的平衡锤包括东西方向平衡锤或南北方向平衡锤或两者组合；所述的太阳光接收器包括一太阳能硅晶片和一光叠加反射装置；所述的光叠加反射装置由3层光叠加反射镜同轴叠置而成的，第一层光叠加反射镜由8片梯形平面反射镜单元连续排成一八卦状结构，每一梯形平面反射镜单元与第二层光叠加反射镜、第三层光叠加反射镜的一片平面反射镜单元X对应并排成一列平面反射镜单元组，相邻两列反射单元组在对应反射镜层上设置一片平面反射镜单元Y，其中，平面反射镜单元X为矩形，平面反射镜单元Y为梯形或三角形，各层光叠加反射镜依从内到外的叠放顺序，平面反射镜单元与光叠加反射镜中心线的夹角β逐渐减小；所述的太阳能硅晶片悬空倒置，其被照面朝向光叠加反射装置，太阳光任一平面反射镜单元反射线均位于太阳能硅晶片被照面上。

8.如权利要求7所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的太阳光接收器还包括一散热防护装置固设于太阳能硅晶片的背面；所述的散热防护装置包括隔热阳伞、小风扇组、散热片组从上到下的安装顺序排置，相邻组件间用定位架保留一定间隙隔开。

9.如权利要求7所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的太阳光接收器还包括一安装支架，所述的安装支架在每列反射镜组对应位置设有承重臂，相邻承重臂之间均用刚性材料牵引定位。

10.如权利要求7所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的摆动装置设有一东西方向涡轮摆动装置和相应的所述东西方向平衡锤，所述东西方向涡轮摆动装置可以控制光叠加反射装置朝东西方向摆动；所述东西方向平衡锤设置在太阳光接收器上、平行或接近平行于光叠加反射装置中轴线、位于或靠近于东西方向摆动装置的摆轴中心线上，并与光叠加反射装置分设于东西方向摆动装置的摆轴的两侧，以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接收器的重量。

11.如权利要求7所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的摆动装置设有一南北方向涡轮摆动装置可以控制太阳光接收器朝南北方向摆动，所述的南北方向平衡锤垂直或接近垂直于南北方向摆动装置摆轴，还垂直或接近垂直于东西方向涡轮摆动装置的摆轴所在直线上，并与太阳光接收器分设于南北方向摆动装置的摆轴的两侧，用平衡锤来平衡对日南北跟踪时太阳光接收器的重量。

12.如权利要求7所述的一种带有平衡锤的太极八卦式光伏发电装置，其特征在于：所述的平衡锤设有一调控装置，可控制平衡锤靠近或远离太阳光接收器。