CN102191837A

CN102191837A - 波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块

Info

Publication number: CN102191837A
Application number: CN2010101253926A
Authority: CN
Inventors: 王英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明是一种波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，包括太阳能发电单元、波形瓦聚光组件、换热器，具体地说就是将若干只串联电池片安装于换热器上，形成独立结构的太阳能发电单元，若干太阳能发电单元串联形成的直流高压输出端与并网逆变电源输入端相连，形成独立整体结构的太阳能发电并网系统，通过波形瓦聚光组件将太阳光线聚焦于若干只串联的电池片上，省去太阳光跟踪器，减少太阳能电池片用量，配套使用散热系统，热水循环利用，大幅提高单位面积太阳能利用效率，易与建筑相结合，实现太阳能水电一体化功能。

Description

波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块

所属技术领域

本发明涉及太阳能光电、太阳能光热领域，具体是一种波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块。

背景技术

太阳能光伏发电技术为未来解决能源问题提供广阔前景，但存在发电成本高，光电转换效率不高的问题。因此，降低成本和提高效率成为太阳能发电大规模应用的关键。目前大型太阳能发电系统一般是若干只电池组件连接在一起，每个太阳能组件采用若干只电池片串联输出直流低压，若干只输出低压的太阳能电池组件串联输出高压，通过并网逆变站并网发电。这种集成式发电系统体积大，占地面积大，接线复杂，线损较大，增容难，成本高，安装维护不便，需要专人维护管理。家庭用太阳能发电系统一般是将电池组件串联后安装于屋面上，发电效率低，使用成本高。有的太阳能发电系统为了降低成本，为了提高单位面积内太阳光照射能量密度，采用菲涅耳透镜、槽形反射、抛物面反射等方式达到提高光电转换效率，减少电池片用量的目的；这些聚焦方式均需安装太阳光跟踪器才能达到较好的聚光效果，有了较好的聚光效果，温度也越来越高，电池片的光电转换效率随着温度升高而降低；太阳光跟踪器，体积大，成本高，可靠性差，不便于安装维护。取消太阳光跟踪器，降低太阳能电池组件成本，克服占地面积大，解决散热问题是目前太阳能发电领域迫切需要解决的技术问题。另外当前太阳能热水器分为真空管式和平板式两种，太阳能真空管式热水器积温高在国内应用广泛但与建筑一体化集合程度低，而太阳能平板式热水器效率高且易于与建筑结合，在国外应用广泛。但两种热水器利用单位面积太阳能的综合效率仍然不高，且屋顶用热水器和电池组件发电不能兼顾，虽然有一些水电一体化装置的试验和应用报道，但没有与建筑一体化合成并可代替屋顶使用的，此项技术也一直处于发展论证阶段。

本发明内容

本发明的目的是为了克服现有太阳能发电技术中占地面积大、发电效率低，使用太阳光跟踪器可靠性差，散热难，发电成本高，安装维护不方便的缺陷，提供一种波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，包括整体结构的太阳能发电单元、波形瓦聚光组件、换热器。具体地说就是将若干只串联电池片安装于换热器上，形成独立结构的太阳能发电单元，通过波形瓦聚光组件将太阳光线聚焦于若干只串联的电池片上，省去太阳光跟踪器，减少太阳能电池片用量，配套使用散热系统，热水循环利用，提高太阳能电池片的光电转换效率，易与建筑相结合，实现太阳能水电一体化功能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，技术特点是太阳能发电单元包括安装于同一换热器上的若干只串联电池片，若干太阳能发电单元串联形成的直流高压输出端与并网逆变电源输入端相连，形成一个独立整体结构的太阳能发电并网系统；若干只串联电池片的上方设有波形瓦聚光透镜和聚光槽组成的聚光组件，将太阳光聚焦于若干只串联的电池片上，无需太阳光跟踪器，使光电转换效率大幅度提高，降低发电成本，便于太阳能发电的普及推广。换热器由若干只铝合金条形散热扁管串接而成，制成平板式，利用水循环保证发电单元散热迅速。若干个独立整体结构的波形瓦聚光太阳能发电并网系统的交流输出端与电网相连接形成发电量不等的太阳能发电站，若干只波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块的水箱相连形成庞大的热水库或供热系统，占地面积小，易与建筑相结合，安装、维护方便。

所述波形瓦聚光透镜为等于或小于半管形的对称设计柱面线形菲涅耳透镜，其管口放置方向为东西方向，每一个波形瓦聚光透镜单元包括具有任意方向光线入射在同一波形面的入光面和若干个对称设计的等宽度柱面菲涅耳透镜组成的若干出光面，小棱镜的一棱角边垂直于波形面，另一棱角边与波形面形成小于60°棱角，不同入射高处小棱镜对光线是以最小偏向角向主光轴偏向的，大部分出射光线直接落在聚光槽下口固定平面上，部分出射光线经聚光槽的反光壁反射至聚光槽下口固定平面上，形成均匀的太阳光焦带。

所述的聚光槽上、下口均为四边形，上口大下口小，波形瓦聚光透镜底口与聚光槽上口相吻合，聚光槽下口形状、尺寸与对应的太阳能电池片的形状尺寸相同，聚光槽侧面反光面与底平面的夹角为60°，保证光的多级折射反射聚光均光效果，保证太阳光会聚在固定的焦带面上。太阳能电池组件底面连接铝合金条形散热扁管，若干只条形扁管散热片串联连接成换热器，连接接线盒置于散热板底面，保证散热和电路安全。

附图说明

图1为本发明外形示意图；

图2为本发明结构部分解剖示意图；

图3为本发明截面示意图。

图4为中午太阳光入射波形瓦聚光透镜后的光折射反射示意图；

图5为上午或下午太阳光入射波形瓦聚光透镜后的光折射反射示意图。

附图中，波形瓦水电一体化模块1，线形菲涅耳透镜2，反光镜聚光槽3，若干只串联电池片4，条形散热扁管5，热水导管收集管6，模块水管外接连接头7，保温板8，模块底部铝合金背板9，直边框10，波形框11，电源外接线配电盒12，卡口固定槽13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

图1、2中，一种波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，四周采用铝合金组框、框边为波形框11与直边框10相结合，外框内壁设有上、下卡口固定槽13，外框外壁前后左右对称设计凸起和凹槽，方便若干只波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块任意组合。波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块外框上设有电源外接线配电盒12，若干只波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块串联与并网逆变电源相连，输出可并网110V、220V、380V的交流电压。

图2、3中，一种波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，包括波形瓦聚光组件、太阳能发电单元、换热器。波形瓦聚光组件包括波形瓦聚光透镜1，柱面线形菲涅耳透镜2，反光镜聚光槽3。太阳能发电单元具体做法是在换热器的铝制壳体上铺一层EVA胶，对应聚光面放置若干只串联电池片4，电池片上再铺一层EVA胶，上面一层胶上还可以铺一层布纹钢化玻璃，最后用层压机加高温抽真空，做成由若干只电池片串联的电池组件模块。串联的电池片上方有波形瓦聚光装置，通过波形瓦聚光组件将太阳光线聚焦于若干只串联的电池片上，形成均匀的焦带。发电单元的下面的大面积的换热器利用铝合金散热扁管5将热量及时传递到水中，热水导管收集管6收集热水，保温板8保温，模块水管外接连接头7连接水箱，通过水循环散热保证太阳能发电单元的正常工作，水循环方式和储水箱采用平板热水器模式设置。若干个独立整体结构的波形瓦聚光太阳能发电并网系统的输出端与电网同相连接形成发电量不等的太阳能并网电站，若干只波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块的水箱可组成庞大的热水库或供热系统，占地面积小，易与建筑相结合，安装、维护方便。

图4、5所示中，本发明波形瓦聚光透镜为半管或小于半管形，管口方向采用东西方向放置，聚光槽采用玻璃镀银镜面或铝反光膜，聚光槽上、下口均为四边形，上大下小，侧面与底平面的夹角为60°，将早中晚入射的太阳光经集光、折射聚光、反射聚光均光后，在聚光槽下口太阳能电池片上形成均匀的太阳光焦带，不随太阳光位移而位移。

Claims

1.一种波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，包括波形瓦聚光组件、太阳能发电单元、换热器，其特征是：太阳能发电单元包括安装于同一换热器上的若干只串联电池片和并网逆变电源，若干只电池片串联形成的直流高压输出端与并网逆变电源输入端相连，若干只串联电池片的上方设有波形瓦聚光透镜和聚光槽组成的聚光组件，换热器安装于电池板下方。

2.根据权利要求1所述的波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，其特征是：所述的换热器由若干只铝合金条形散热扁管串接而成，制成平板式，散热片四边固定于外框的下固定槽中。

3.根据权利要求1所述的波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块，其特征是：由若干个独立整体结构的波形瓦聚光太阳能发电并网系统的交流输出端与电网相连接形成发电量不等的太阳能发电站，若干只波形瓦聚光太阳能水电一体化建筑模块的水箱相连形成庞大的热水库或供热系统，

4.根据权利要求1所述的波形瓦聚光太阳能水电一体建筑模块，其特征是：所述波形瓦聚光透镜为等于或小于半管形的对称设计等宽度柱面菲涅耳透镜，其管口放置方向为东西方向，小棱镜的一棱角边垂直于波形面，另一棱角边与波形面形成小于60°棱角。

5.根据权利要求1所述的波形瓦聚光太阳能水电一体建筑模块，其特征是：所述的聚光槽上、下口均为四边形，上口大下口小，聚光槽侧面反光面与底平面的夹角为60°，波形瓦聚光透镜底口与聚光槽上口相吻合，聚光槽下口形状、尺寸与对应的太阳能电池片的形状、尺寸相同。