CN102779887A - 一种太阳能聚光光伏装置 - Google Patents

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朱峰
邓运明
周华
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Abstract

本发明公开了一种太阳能聚光光伏装置，包括线性菲涅尔透镜、支架和光伏组件阵列，所述线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。本发明将线性菲涅尔透镜应用到一般的光伏组件阵列上，在大幅度降低了成本的同时，有效地提高了阳光的利用率。

Description

一种太阳能聚光光伏装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能聚光光伏装置，属于光伏领域。
背景技术
太阳能是最有应用价值的清洁能源之一，是未来基础能源的重要组成部分，太阳能光伏发电技术将太阳能直接转化为电能。目前，光伏发电技术有：直接使用硅晶光伏电池或薄膜光伏电池进行光电转换、利用聚光光伏组件进行光电转换。直接使用硅晶光伏电池或薄膜光伏电池进行光电转换存在效率低的缺陷，而利用聚光光伏组件进行光电转换由于组成复杂、部件精度要求高，所以存在成本高、制作困难等问题，且由于技术和其他一些原因目前很难将聚光光伏组件阵列做大，因此，其使用受到了很大的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能聚光光伏装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种太阳能聚光光伏装置，包括线性菲涅尔透镜、支架和光伏组件阵列，所述线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。
这样，通过线性菲涅尔透镜的光线聚到光伏组件阵列上，通过光伏组件阵列便将光能转换成了电能。
菲涅尔透镜分为线性菲涅尔透镜和点菲涅尔透镜，线性菲涅尔透镜指光线通过后，会聚成一条线性的强光带，而点菲涅尔透镜指光线通过后会聚成一强光点。
线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列之间的距离，在线性菲涅尔透镜一定的情况下，根据所需的聚光倍数来确定，在考虑到光伏组件阵列散热的情况下，聚光倍数一般为1.5-10倍。
线性菲涅尔透镜表面为光滑面，背面（也可称为聚集面）为了聚光的目的一般为齿状，组装太阳能聚光光伏装置时，表面是向着阳光的。
为了便于调整线性菲涅尔透镜相对阳光的方向，优选，所述支架包括工作支架和支撑支架，工作支架转动连接在支撑支架上；线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在工作支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。这样，如果需要调整线性菲涅尔透镜相对阳光的方向，转动工作支架便可。
为了提高发电效率，所述支架上设有可使线性菲涅尔透镜的法线方向与太阳照射方向保持一致的太阳自动跟踪器。
为了能保证聚光倍数，同时能使线性菲涅尔透镜聚集的光线得到有效利用，优选，线性菲涅尔透镜的宽为光伏组件阵列宽的1.5-10倍；线性菲涅尔透镜的长不小于光伏组件阵列的长。
为了能保证正常使用，同时不浪费资源，优选，线性菲涅尔透镜的宽为0.5-10米。
为了保证光伏组件阵列的寿命，同时确保光到电的转化率，优选，通过线性菲涅尔透镜的光线可均匀地汇聚在光伏组件阵列上。为了使光伏组件阵列上的光照均匀，可根据需要聚光的倍数及线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列之间的距离算出线性菲涅尔透镜聚集面需要加工的角度，聚集面指与表面相对的面，表面为光滑的，光线落在表面穿过透镜后经聚集面聚集。
为了节约成本，优选，光伏组件阵列为硅晶光伏电池组或薄膜光伏电池组；硅晶光伏电池组为，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，由一块或顺序相接的两块以上的硅晶光伏电池组成；薄膜光伏电池组为，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，由一块或顺序相接的两块以上的薄膜光伏电池组成。
上述线性菲涅尔透镜的母线方向指：光线通过线性菲涅尔透镜后，会聚成一条线性的强光带，线性强光带的长度方向即为线性菲涅尔透镜的母线方向。线性菲涅尔透镜，在其母线方向上，可由顺序相接的多块线性菲涅尔透镜拼接而成。
为了提高光伏组件阵列的散热性能，优选，所述光伏组件阵列的背板为0.3-3mm的铝板。常规光伏组件是由若干硅光伏电池片（或薄膜光伏电池片）、EVA、背板、接线盒、铝边框等封装而成。上述铝板也可用其他各种散热材料或散热器来代替，到考虑到经济实用等方面，用铝板效果最佳。
通常情况下，所述线性菲涅尔透镜的表面为平面。
为了进一步提高线性菲涅尔透镜的光学效率，优选，所述线性菲涅尔透镜的表面为柱面。
在实际应用时，可根据应用地的纬度，来确定太阳能聚光光伏装置的安装方向，以使阳光能得到更好的利用，方向确定后，将支架固定在地面上。
本发明将线性菲涅尔透镜应用到一般的光伏组件阵列上，在大幅度降低了成本的同时，有效地提高了阳光的利用率。
附图说明
图1为实施例1太阳能聚光光伏装置结构示意图。
图2为实施例2太阳能聚光光伏装置结构示意图。
图3为实施例3太阳能聚光光伏装置结构示意图。
图4为本发明原理示意图。
图5为本发明光伏组件阵列示意图。
上述，1为线性菲涅尔透镜，2为光伏组件阵列，3为支架,4为太阳自动跟踪器，5为光线。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1所示，太阳能聚光光伏装置，包括线性菲涅尔透镜、支架和光伏组件阵列，所述线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。
光伏组件阵列为硅晶光伏电池组；硅晶光伏电池组为，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，顺序相接的6块硅晶光伏电池组成；线性菲涅尔透镜可由，在其母线方向上的，顺序相接的6块线性菲涅尔透镜拼接而成；所述光伏组件阵列的背板为0.3mm的铝板。所述线性菲涅尔透镜的表面为平面。线性菲涅尔透镜的宽为光伏组件阵列宽的10倍，长大于光伏组件阵列的长。
将上述装置固定地面上，线性菲涅尔透镜的母线方向为东西方向，根据季节的不同，调整安装方向，使线性菲涅尔透镜表面法线方向指向每天中午的太阳方向，早晚太阳的角度变化，通过菲涅尔透镜比光伏电池阵列长的部分得到适应，其好处是，不需要自动跟踪，只需要几天或几十天调整一次南北方向的角度。
实施例2
如图2所示，太阳能聚光光伏装置，包括线性菲涅尔透镜、支架和光伏组件阵列，所述支架包括工作支架和支撑支架，工作支架转动连接在支撑支架上；线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在工作支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。所述支架上设有可使线性菲涅尔透镜的法线方向与太阳照射方向保持一致的太阳自动跟踪器。
光伏组件阵列为薄膜光伏电池组；薄膜光伏电池组为，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，顺序相接的8块薄膜光伏电池组成；线性菲涅尔透镜可由，在其母线方向上的，顺序相接的8块线性菲涅尔透镜拼接而成；所述光伏组件阵列的背板为3mm的铝板。所述线性菲涅尔透镜的表面为平面。线性菲涅尔透镜的宽为光伏组件阵列宽的2倍，长大于光伏组件阵列的长。
将上述装置固定地面上，线性菲涅尔透镜的（母线）长度方向为南北方向，安装支架可以根据每天太阳的方向的不同，自动改变线性菲涅尔透镜表面法线方向，使法线方向随时指向太阳方向，季节变化导致太阳赤纬度变化由线性菲涅尔比光伏组件阵列长出部分解决，其好处是，每天实时自动跟踪，发电量将增加约50%。
实施例3
太阳能聚光光伏装置，包括线性菲涅尔透镜、支架和光伏组件阵列，所述线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。
光伏组件阵列为硅晶光伏电池组；硅晶光伏电池组为，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，顺序相接的10块硅晶光伏电池组成；线性菲涅尔透镜可由，在其母线方向上的，顺序相接的12块线性菲涅尔透镜拼接而成；所述光伏组件阵列的背板为0.3mm的铝板。所述线性菲涅尔透镜的表面为柱面。线性菲涅尔透镜的宽为光伏组件阵列宽的10倍，长大于光伏组件阵列的长。
将上述装置固定地面上，线性菲涅尔透镜为柱面形状。其优点是柱面线性菲涅尔透镜的光学效率比平面线性菲涅尔透镜的高，对制造的误差容忍度较大。对于玻璃材料制造的柱面线性菲涅尔透镜，增加了弯曲钢化，比平面线性菲涅尔透镜的钢化增加了成本。

Claims (10)

1.一种太阳能聚光光伏装置，其特征在于：包括线性菲涅尔透镜、支架和光伏组件阵列，所述线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。
2.如权利要求1所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：所述支架包括工作支架和支撑支架，工作支架转动连接在支撑支架上；线性菲涅尔透镜和光伏组件阵列均固定在工作支架上，且形成上下两层，线性菲涅尔透镜为上层，光伏组件阵列为下层。
3.如权利要求2所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：所述支架上设有可使线性菲涅尔透镜的法线方向与太阳照射方向保持一致的太阳自动跟踪器。
4.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：线性菲涅尔透镜的宽为光伏组件阵列宽的1.5-10倍；线性菲涅尔透镜的长不小于光伏组件阵列的长。
5.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：线性菲涅尔透镜的宽为0.5-10米。
6.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：通过线性菲涅尔透镜的光线可均匀地汇聚在光伏组件阵列上。
7.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：光伏组件阵列为硅晶光伏电池组或薄膜光伏电池组；所述硅晶光伏电池组，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，由一块或顺序相接的两块以上的硅晶光伏电池组成；所述薄膜光伏电池组，在线性菲涅尔透镜的母线方向上，由一块或顺序相接的两块以上的薄膜光伏电池组成。
8.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：所述光伏组件阵列的背板为0.3-3mm的铝板。
9.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：所述线性菲涅尔透镜的表面为平面。
10.如权利要求1至3任意一项所述的太阳能聚光光伏装置，其特征在于：所述线性菲涅尔透镜的表面为柱面。
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CN109471260A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 塔普翊海（上海）智能科技有限公司 目镜式成像光学装置和头戴式成像光学设备及其制造方法和成像方法

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