CN103872979A - 高效太阳能光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效太阳能光伏发电系统。太阳能电池板1固定在太阳能电池板框架2上，太阳能电池板框架2与立柱10相互连接，立柱10下端带有底座13，太阳能电池板1附近还安装有阳光反射镜系统，阳光反射镜系统包含反射镜3和镜面仰角调节机构，反射镜3安装在反射镜框架4上，反射镜3的镜面朝向太阳能电池板1的一侧。它具有比现有技术中的太阳能电池板光伏发电系统在同样种类、同样面积的太阳能电池板以及同样环境条件下，太阳能电池板所受的光照更强，发出的电能更强。本发明可用于改良现有技术中各类太阳能电池板光伏发电系统，大幅度提高其发电效率和功率。

Description

高效太阳能光伏发电系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电设备，尤其指一种高效太阳能光伏发电系统。

背景技术

利用太阳能发电有多种方式，其中利用太阳能电池板来光伏发电的应用最广泛。当ｐ型半导体与ｎ型半导体紧密结合连成一块时，在两者的交界面处就形成ｐ－ｎ结。当光电池被太阳光照射时，在ｐ－ｎ结两侧形成了正、负电荷的积累，产生了光生电压，形成了内建电场，这就是“光伏效应”。此时，若在内建电场的两侧面引出电极并接上适当负载，就会形成电流，负载上就会得到功率。太阳能电池组件就是利用半导体材料的这一特性来实现光伏发电的装置。太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价格最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 但是，现有技术中的太阳能电池板光伏效应的转换效率不高，比如名称为“一种光伏发电装置”、专利申请公开号CN101728976A的中国专利申请，就公开了一种现有技术的光伏发电装置。如何进一步提高太阳能电池板的光电转换效率、提高光伏发电的功率，是该技术领域当今人们关心和研究的一个热点问题，对于光伏发电的实际应用和推广有重要价值。     

发明内容

本发明的目的是在不增加太阳能电池板面积的前提下，进一步提高各类太阳能电池板的光电转换效率，并且成本增加不多，使用安装方便，结构简单。

为了实现上述目的，本发明把太阳能电池板1固定在太阳能电池板框架2上，太阳能电池板框架2与立柱10相互连接，立柱10下端带有底座13，太阳能电池板1附近还安装有阳光反射镜系统，阳光反射镜系统包含反射镜3和镜面仰角调节机构，反射镜3安装在镜面仰角调节机构中的反射镜框架4上，反射镜3的镜面朝向太阳能电池板1的一侧。

镜面仰角调节机构由反射镜框架4、太阳能电池板框架2、镜面仰角调节杆6连接构成，反射镜框架4的下边框通过第二转轴5与太阳能电池板框架2的后边框相连，镜面仰角调节杆6的上端与反射镜框架4通过第三转轴7相连接，镜面仰角调节杆6的下端与太阳能电池板框架2通过第四转轴9相连接，镜面仰角调节杆6由两根直径不同的金属管套合后再安装上调节螺丝8构成。

为了更细致、更方便地调节反射镜3的镜面仰角，镜面仰角调节机构中的镜面仰角调节杆6上还安装有可伸缩的高度调节装置23，高度调节装置23包含丝杆30、转盘25、套筒26、手摇柄24、螺丝29、定位孔28等。丝杆30与转盘25通过丝扣相互咬合，转盘25的上表面固定安装有圆筒形的套筒26，手摇柄24与转盘25可拆装式连接，镜面仰角调节杆6上的粗金属管27的下端插入套筒26内，镜面仰角调节杆6上的细金属管31的上端与丝杆30的下端通过螺丝29相互连接，粗金属管27及套筒26上带有高度相同的定位孔28。

为方便按不同季节手动调节太阳能电池板1的方位角（实质是太阳能电池板1的仰角），还把太阳能电池板框架2与立柱10之间还通过方位角调节机构相互连接。方位角调节机构包含太阳能电池板仰角调节杆16、立柱10、太阳能电池板框架2、底座13和各个转轴，太阳能电池板仰角调节杆16通过第五转轴15和第六转轴14连接在太阳能电池板框架2和立柱10之间，太阳能电池板框架2与立柱10的上端通过第一转轴11相互连接。太阳能电池板仰角调节杆16由两根直径不同的金属管套合后再安装上调节螺丝构成。 

为方便安装调试镜面仰角及太阳能电池板1的安装角度，还将太阳能电池板1的输出端通过开关K与电压表V相并联，电压表V可直接安装在太阳能电池板框架2上等便于观察的位置，以方便调节方位角。

对于大型光伏发电系统，阳光反射镜系统可有多个，进一步提高了光伏发电效率。

由于太阳能电池板1附近还安装有反射镜3，这就使得太阳能电池板1既接收到了第一直射阳光束A，同时又接收到了第二直射阳光束B投射到反射镜3镜面上的反射阳光束C，并且反射镜3镜面上的反射阳光束C强度损失很小，仅损失5%左右，使得实际投射到太阳能电池板1上的阳光强度大增，其输出电压也相应提高，大幅度提高了光伏发电的效率和输出电功率，但玻璃镜价格远低于太阳能电池板，成本提高不多。

由于本发明的阳光反射镜系统为立式安装，不占用或少占用用地面积，安装方便，尤其对于大型光伏发电系统十分有利，可在基本不扩张用地面积的前提下，大幅度提高光伏发电的效率及电能输出功率，也即本发明可提高现有各类光伏发电站的输出功率。

本发明的镜面仰角调节机构再加上太阳能电池板1的输出端通过开关K与电压表V相并联，可方便地调节反射镜3与太阳能电池板1之间的夹角，可使得调节的光伏发电效率最高。同理，方位角调节机构也起到了进一步提高光伏发电效率的效果。并且镜面仰角（反射镜3与太阳能电池板1之间的夹角）调节机构与方位角调节机构可以各自独立调节，进一步提高了光效。

附图说明

图1是本发明实施例1的侧面结构图。

图2是本发明实施例1的正面结构图。

图3是本发明电压表与太阳能电池板连接图。

图4是本发明反射镜框架结构示意图。

图5是本发明实施例4的结构示意图。

图6是本发明的高度调节装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明详述：

在图1中，把太阳能电池板1固定在太阳能电池板框架2上，太阳能电池板框架2可用四根或多根角铁焊接或用螺丝紧固而成的矩形框架。太阳能电池板框架2与立柱10之间通过方位角调节机构相互连接，立柱10下端带有底座13。铁丝材料的拉线12的一端固定在立柱10上，另一端固定在建筑物或地面上。反射镜3安装在反射镜框架4上，反射镜框架4的下边框通过第二转轴5与太阳能电池板框架2的后边框相连，镜面仰角调节杆6的上端与反射镜框架4通过第三转轴7相连接，镜面仰角调节杆6的下端与太阳能电池板框架2通过第四转轴9相连接。镜面仰角调节杆6由两根直径不同的金属管套合再安装上调节螺丝8构成（具体结构见下一段内容）

本实施例的太阳能电池板1的手动方位角调节机构（实质是太阳能电池板1的仰角）由太阳能电池板仰角调节杆16、立柱10、太阳能电池板框架2、底座13和各个转轴构成。太阳能电池板仰角调节杆16通过第五转轴15和第六转轴14连接在太阳能电池板框架2和立柱10之间，太阳能电池板框架2与立柱10的上端通过第一转轴11相互连接。太阳能电池板仰角调节杆16由两根直径不同的金属管套合再安装上调节螺丝构成。调节螺丝拧松后金属管套合机构可以伸缩总长度，调节好方位角后再拧紧即可定位。金属管套合调节机构可以在外侧粗金属管上套上丝扣，将调节螺丝拧紧后就顶在细金属管上，使得套合的粗细金属管之间定位不再滑动。金属管套合的调节机构也可在套合的粗细金属管上钻上孔（粗金属管垂直于轴向钻上一个孔，细金属管垂直于轴向钻多个孔），当调节螺丝通过粗金属管上的孔插入细金属管某个不同的孔就可调节金属管套合机构的总长度。本方位角调节机构只有仰角调节，不带水平转角调节，主要是给用户提供不同季节仰角高度手动调节用的，一般一年中调节夏天一次、冬天一次就可以，因冬天和夏天的仰角差别最大。太阳能电池板仰角调节杆16的结构与上段的镜面仰角调节杆6是相同的。

    为方便安装调试镜面仰角及太阳能电池板1的安装角度，还将太阳能电池板1的电压输出端通过开关K与电压表V相并联，电压表V可直接安装在太阳能电池板框架2上等便于观察的位置，以方便调节方位角和镜面仰角，调好后就断开开关K不再耗电了。电压表V可用普通机械电压表。

由于太阳能电池板1附近安装有反射镜3，这就使得太阳能电池板1既接收到了第一直射阳光束A，同时又接收到了第二直射阳光束B投射到反射镜3镜面上的反射阳光束C，并且反射镜3镜面上的反射阳光光束C强度损失很小，仅损失7%左右，使得实际投射到太阳能电池板1上的阳光强度大增，其输出电功率也相应提高，大幅度提高了光伏发电的效率，但玻璃镜价格远低于太阳能电池板，成本提高不多。

本实施例的镜面仰角调节杆6通过第三转轴7以及第四转轴9分别与反射镜框架4以及太阳能电池板框架2相连的结构，以及太阳能电池板1的输出端通过开关K与电压表V相并联，可方便地调节反射镜3与太阳能电池板1之间的夹角，可调节的光伏发电效率最高。

反射镜框架4的结构可以按照图4所示的结构制作。为便于运输和安装，可把反射镜框架4分成几个单元。其中各个单元各自用角铁焊接而成为一体，各个单元之间再用连接件22相互连接。比如：单元一20和单元二21之间用连接件22连接在一起，连接件22与单元一20和单元二21的角铁通过螺丝（图4中的黑圈为螺丝）紧固。当反射镜框架4面积不大时，也可只用一个单元。图4最下面有第二转轴5，其上带有螺纹，旁边黑方块是配套螺母。

太阳能电池板框架2也可用反射镜框架4的结构。

图1仅仅是画出了本实施例的一侧结构，在图2中，则显示出本实施例的立体结构，也即图1的各个部分要是正面看是左右各有一套。图2中的加固条17有多条，并构成底座13。加固条17和底座13也都是由角铁（或称角钢）制作。各处的小黑点表示紧固用的螺丝18。各处的椭圆形双圆圈表示各处的转轴。本段落没提到的图标与图1中已有的图标相同。本实施例中的太阳能电池板1与反射镜3的面积相当即可。

实施例2是用现有技术中的阳光自动跟踪机构代替实施例1中的手动太阳能电池板的方位角调节机构，优点是可自动跟踪阳光，采集阳光效率高，但是成本高，平时还额外耗电（这一点对采集阳光效率高有抵消作用），可靠性差，尤其不适合大型阳能电池板。本发明把手动方位角调节机构和阳光自动跟踪机构总称方位角调节机构。

实施例3是把镜面仰角调节杆6简化成单根，也即在反射镜框架4的上边框中央位置和太阳能电池板框架2的外边框中央位置，安装单个镜面仰角调节杆6，这样调节镜面仰角更方便。这适合于反射镜框架4面积不很大的情况。

本发明把镜面仰角调节杆6、反射镜框架4、支撑机构（立柱10、底座13、太阳能电池板框架2以及后述的反射镜立柱32等部件的组合）通过各处的转轴相互连接的结构总称镜面仰角调节机构，把镜面仰角调节机构与反射镜3相互连接的结构总称阳光反射镜系统。

图5是实施例4的结构示意图。在图5中，反射镜3、反射镜框架4、反射镜立柱32、镜面仰角调节杆6等组成独立的几个阳光反射镜系统。阳光反射镜系统与是独立于太阳能电池板框架分立安装的。太阳能电池板1的安装朝向是正南斜上方。在其后侧左右位置和后侧中央位置附近各安装一套独立的阳光反射镜系统，这种结构可使得光效更高、反射镜3镜面反射光作用于太阳能电池板1的时间更长。安装时要使中央位置的阳光反射镜系统的镜面反射光线在中午时间正好投向太阳能电池板1；安装后侧左位置的阳光反射镜系统应使得其反射光线在太阳在东南方向时投向太阳能电池板1；安装后侧右位置的阳光反射镜系统应使得其反射光线在太阳在西南方向时投向太阳能电池板1。这适合于大面积太阳能光伏发电系统，并且太阳能电池板1不安装方位角调节机构也可获得长时间的强力阳光照射。反射镜立柱32以及镜面仰角调节杆6的下端即可直接埋入地面（相应位置底部要放置砖块或水泥板，防止反射镜立柱32及镜面仰角调节杆6日久塌陷），也可各个下端之间再用角铁相互连接固定起来。 

为了更方便、更细致地季节性调节各反射镜系统的镜面仰角，可在镜面仰角调节杆6上面再增加高度调节装置23。图5中的高度调节装置23详见图6。高度调节装置23包含丝杆30、转盘25、套筒26、手摇柄24、螺丝29、定位孔28等。图6中上下两头都是管状的镜面仰角调节杆6上的上下两段，其上段为粗金属管27、下段为细金属管31。丝杆30表面带有丝扣。丝杆30的下端与细金属管31通过螺丝29相互固定连接。丝杆30的上端与带有配套螺母母扣的转盘25可转动式咬合。转盘25上表面固定安装（焊接）有圆筒形的套筒26。手摇柄24可以插接或螺丝结构与转盘25可拆装式固定连接。镜面仰角调节杆6上的上段粗金属管27插入套筒26内并可以活动。丝杆30的直径小于细金属管31，粗金属管27的直径小于套筒26的直径。粗金属管27及套筒26上都带有高度相同的定位孔28，调好镜面仰角调节杆6上的总高度后可拧上螺丝固定定位。螺丝长度应以拧上后略突出粗金属管27的内壁为宜，并且在粗金属管27的圆孔上套上丝扣，这样丝杆30就可自由穿越定位孔28的高度位置，增加了高度调节行程。使用时，转动手摇柄24可使转盘25上下运动，从而带动粗金属管27上下运动，达到了调节镜面仰角调节杆6总高度的效果。这就可以根据季节甚至日常方便地调节反射镜3的角度了。前述实施例的镜面仰角调节杆6及太阳能电池板仰角调节杆16也可再增加本实施例中的这种高度调节装置23。

Claims (6)

1.一种高效太阳能光伏发电系统，太阳能电池板（1）固定在太阳能电池板框架（2）上，太阳能电池板框架（2）与立柱（10）相互连接，立柱（10）下端带有底座（13），其特征是太阳能电池板（1）附近还安装有阳光反射镜系统，阳光反射镜系统包含反射镜（3）和镜面仰角调节机构，反射镜（3）安装在镜面仰角调节机构中的反射镜框架（4）上，反射镜（3）的镜面朝向太阳能电池板（1）的一侧。

2.按权利要求1所述的高效太阳能光伏发电系统，其特征是所述的镜面仰角调节机构由反射镜框架（4）、太阳能电池板框架（2）、镜面仰角调节杆（6）连接构成，反射镜框架（4）的下边框通过第二转轴（5）与太阳能电池板框架（2）的后边框相连，镜面仰角调节杆（6）的上端与反射镜框架（4）通过第三转轴（7）相连接，镜面仰角调节杆（6）的下端与太阳能电池板框架（2）通过第四转轴（9）相连接，镜面仰角调节杆（6）由两根直径不同的金属管套合后再安装上调节螺丝（8）构成。

3. 按权利要求1、2所述的高效太阳能光伏发电系统，其特征是所述的镜面仰角调节机构中的镜面仰角调节杆（6）上还安装有可伸缩的高度调节装置（23），高度调节装置（23）中的丝杆（30）与转盘（25）通过丝扣相互咬合，转盘（25）的上表面固定安装有圆筒形的套筒（26），手摇柄（24）与转盘（25）可拆装式连接，镜面仰角调节杆（6）上的粗金属管（27）的下端插入套筒（26）内，镜面仰角调节杆（6）上的细金属管（31）的上端与丝杆（30）的下端通过螺丝（29）相互连接，粗金属管（27）及套筒（26）上带有高度相同的定位孔（28）。

4.按权利要求1所述的高效太阳能光伏发电系统，其特征是太阳能电池板框架（2）与立柱（10）之间还通过方位角调节机构相互连接，方位角调节机构包含太阳能电池板仰角调节杆（16）、立柱（10）、太阳能电池板框架（2），太阳能电池板仰角调节杆（16）通过第五转轴（15）和第六转轴（14）连接在太阳能电池板框架（2）和立柱（10）之间、太阳能电池板框架（2）与立柱（10）的上端通过第一转轴（11）相互连接，太阳能电池板仰角调节杆（16）由两根直径不同的金属管套合再安装上调节螺丝构成。

5.按权利要求1所述的高效太阳能光伏发电系统，其特征是太阳能电池板（1）的输出端还通过开关（K）与电压表（V）并联。

6.按权利要求1所述的高效太阳能光伏发电系统，其特征是阳光反射镜系统有多个。

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