CN103931100B - 产生光伏电力的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于产生光伏电力的系统。所述用于产生光伏电力的系统特征在于包括：光收集部件，形成为类似于向外凸起的穹顶，具有用于聚集入射光线的聚光透镜单元；光漫射部件，具有用于漫射光收集部件收集的光线的光漫射透镜单元；以及太阳能面板，用于接收光漫射部件漫射的光线。

Description

产生光伏电力的系统
技术领域
本发明涉及一种用于产生光伏电力的系统，更具体地，涉及一种具有改善光收集效率的用于产生光伏电力的系统，能够直立以增强空间可用性。
背景技术
目前，针对环保能源，开发了多种替代能源，光伏发电(photovoltaic power generation)是引起关注的这些能源之一。光伏发电在消除燃料成本方面具有优势，燃料成本影响了发电的单位价格。然而，光伏发电需要施工现场、安装、保养和修理的成本，这些同样显著地影响了发电的单位价格。
通过在给定范围内安装用于收集光线的太阳能面板来产生电力，实现了传统光伏发电。具体地，在广泛区域上按照单层布置太阳能面板。将它们用于大范围的沙漠和盐田区域(salt farm region)，或小范围的建筑物楼顶。
这种传统方法由于平面型太阳能面板而在收集光线方面受到限制。例如，韩国的公开专利No.2011-0087134(公开编号)公开了一种平面型太阳能面板。此外，传统方法的单层布置存在以下缺点：支付较高成本以便获得用于建造光伏发电设施的现场。
发明内容
本发明的目的
设想了本发明以便解决这样的传统问题，本发明的目的在于提供一种用于产生光伏电力的系统，增强收集光线的效率，使得太阳能面板能够按照垂直层布置以便增强空间可用性，从而最大化光伏发电的效率。
本发明的效果
根据本发明的用于产生光伏电力的系统通过增加的空间可用性，增加了收集光线的效率，并使光伏发电的效率最大化，其中增加的空间可用性使得能够按照垂直层来布置太阳能面板。
附图说明
图1是根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的透视图；
图2是图1的分解透视图；
图3是根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的示意截面图；
图4是收集并漫射光线的概念视图；
图5是示出了根据本发明实施例的垂直布置在用于产生光伏电力的系统中的太阳能面板的视图；
图6是示出了根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的应用的视图；
图7是根据本发明另一实施例的用于产生光伏电力的系统的截面图；以及
图8是根据本发明的再一实施例的用于产生光伏电力的系统的概念视图。
具体实施方式
为了解决上述问题，根据本发明的用于产生光伏电力的系统特征在于包括：光收集部件，形成为类似于向外凸起的穹顶，具有用于聚集入射光线的聚光透镜单元；光漫射部件，具有用于漫射由光收集部件收集的光线的光漫射透镜单元；以及太阳能面板，用于接收由光漫射部件漫射的光线。
此外，优选地，聚光透镜单元是在光收集部件的内周表面中形成的凸透镜或菲涅尔透镜。
此外，聚光透镜单元是在光收集部件的外周表面中形成的凸透镜或菲涅尔透镜。
此外，光漫射透镜单元是从凹透镜、棱镜和棒形透镜(rod lens)的组中选择的一个。
此外，优选地，将覆层部件布置在光收集部件和光漫射部件之间，以便防止光收集部件收集的光线溢出到外部。
此外，优选地将第一反射板布置在光收集部件和光漫射部件之间，以便朝向光漫射部件反射光收集部件收集的光线。
此外，优选地将第二反射板布置在光漫射部件和太阳能面板之间，以便反射穿过光漫射部件的光线。
此外，优选地系统还包括：支撑板，用于支撑太阳能面板；第一支撑柱，从支撑板向上延伸；以及第二支撑柱，从支撑板向下延伸；第二支撑柱形成为具有用于接收并支撑第一支撑柱的内部腔体。
本发明的优选实施例
参考附图详细描述了本发明的优选实施例。
图1是根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的透视图；图2是图1的分解透视图；图3是根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的示意截面图。图4是收集并漫射光线的概念视图；图5是示出了根据本发明实施例的垂直布置在用于产生光伏电力的系统中的太阳能面板的视图；图6是示出了根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的应用的视图。
首先，参考图1到3，根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统包括光收集部件10、光漫射部件20和太阳能面板30。
光收集部件10收集光线。光收集部件10具有足以令太阳能面板30在正常光照(1-sun)下收集足够光线的表面区域。光收集部件10形成为类似向外凸起的穹顶，具有用于聚集入射光线的聚光透镜单元11。
如图3所示，根据实施例的聚光透镜单元11是在光收集部件10的内周表面中形成内的凸透镜或菲涅尔透镜。
具体地，聚光透镜单元11可以用作光收集部件10的整个内周表面的单个凸透镜，或由多个曲面凸透镜构成。即，多个小型凸透镜可以结合在光收集部件10的内周表面上，以便形成单个聚光透镜单元11。
菲涅尔透镜(菲涅尔棱镜或菲涅尔凸球面透镜)是一种凸透镜。可以多样化地形成菲涅尔透镜的形状以适于收集光线。菲涅尔透镜的特性是本领域所公知的，因此省略对它的详细描述。总言之，光收集部件10通过使用凸透镜来收集光线。
参考图7，聚光透镜单元11可以是在光收集部件10的外周表面上形成的凸透镜或菲涅尔透镜。可以以将凸透镜或菲涅尔透镜形成在光收集部件10的内周表面上的相同方式来实现将凸透镜或菲涅尔透镜形成在光收集部件10的外周表面上。
一方面，如果聚光透镜单元11形成在形状类似于穹顶的光收集部件10的内周表面上，并将外周表面设计为平滑弯曲表面，则在建造光伏发电设施之后，对外周表面的保养和修理变得容易。
保养和修理光伏发电设施需要相当大的成本。因此，如果聚光透镜单元11形成在外周表面上，则光伏发电设施的保养由于消耗大量时间和成本来清洁外周表面等而变得困难。
光漫射部件20漫射光收集部件10收集的光线。将光漫射部件20布置为朝向太阳能面板30漫射所收集的太阳能。
光漫射部件20具有光漫射透镜单元21以便漫射由光收集部件10收集的光线。光漫射透镜21可以是凹透镜、棱镜或棒形透镜。
凹透镜、棱镜或棒形透镜的形状可以多样化形成为足以接收光线。棱镜和棒形透镜的特性是本领域所公知的，所以将省略对它的详细描述。
如图3所示，根据本实施例的光漫射透镜单元21由凹透镜构成。本实施例中，将光漫射透镜单元21在面向聚光透镜单元11的表面中制成凹形。光漫射透镜单元21和聚光透镜单元11彼此分离等于两个透镜焦距的总和的距离。
同时，参考图7，示出了光漫射透镜单元21的另一实施例，所述光漫射透镜单元21由多个凹透镜构成以便形成单个光漫射部件20。
如图7所示，光漫射透镜单元21可以具有两个制成凹形的表面。因此，所述光漫射透镜单元21配备光漫射部件20，以便朝向太阳能面板30漫射光收集部件10收集的光线。
图4以图解方式示出了穿过光收集部件10和光漫射部件20的光线的路径。形成为类似于穹顶的光收集部件10可以收集大范围的入射光线。
即使具有恒定厚度的菲涅尔透镜也具有收集光线的良好性能。朝向光漫射部件20沿各个方向折射光收集部件10上入射的光线，以便充分地向光漫射部件20传递光线，而与太阳的位置无关。
通过光漫射部件20漫射光收集部件10收集的光线，并将其传送给太阳能面板30。因此，相较于平面型光收集部件，本发明的光收集部件10能够使得在较宽范围上收集光，同时光漫射部件20大量地漫射光线，使得一定程度上增加了执行光伏发电的表面积，从而增强产生光伏电力的效率。
太阳能面板30接收通过光漫射部件20漫射的光线，以便产生光伏电力。太阳能面板30的具体结构是本领域所公知的，所以省略对它的详细描述。
参考图1到3，本实施例的太阳能面板30按照每个光漫射部件20来布置，以便接收光漫射部件20漫射的光线。当然，如图8所示，太阳能面板30可以制成较大尺寸以便接收多个光漫射部件20漫射的光线。
根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统包括：覆层部件60、第一反射板40、第二反射板50、支撑板70、以及第一和第二支撑柱80、90。
如图2所示，将覆层部件60布置在光收集部件10和光漫射部件20之间，以便防止光收集部件10收集的光线向外溢出。光收集部件10和光漫射部件20之间的空间由覆层部件60密封。
将第一反射板40布置在光收集部件10和光漫射部件2之间，以便朝向光漫射部件20反射光收集部件10收集的光线。
将第一反射板40附着在覆层部件60的内周表面，以便朝向光漫射部件20反射穿过光收集部件10的光线。第一反射板40可以是铝反射板。
将第二反射板50布置在光漫射部件20和太阳能面板30之间，以便反射穿过光漫射部件20的光线。如图1所示，第二反射板50以相对太阳能面板30成给定角度从太阳能面板30的上侧弯曲。
将第二反射板50设置为防止穿过光漫射部件20的光线通过太阳能面板30的上侧溢出。第二反射板50可以是铝反射板。
支撑板70以及第一和第二支撑柱80、90设置为使得根据本发明实施例的光伏发电系统能够垂直布置。
支撑板70用于支撑太阳能面板30。光收集部件10、光漫射部件20和太阳能面板30由支撑板70支撑。
第一支撑柱80从支撑板70向上延伸。本实施例中，第一支撑柱80从支撑板70的一角向上延伸。
第二支撑柱90从支撑板70向下延伸。如在第一支撑柱80中，第二支撑柱90从支撑板70的与第一支撑柱80的位置相对应的角向下延伸。
第二支撑柱90形成为具有用于容纳第一支撑柱80的内部腔体。如图5所示，将第一支撑住80插入第二支撑柱90中以便能够垂直布置光伏发电系统。
将第二支撑柱90设计为：当将第一支撑柱80插入第二支撑柱90中时，上部光伏发电系统不干扰下部光伏发电系统的光收集部件10和第二反射板50。
因此，根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统包括：光收集部件10，形成为类似于穹顶并用于收集光线；以及光漫射部件20，用于在太阳能面板30上漫射光线以便产生光伏电力，使得实现在较宽范围内收集光线并在较宽范围内漫射光线，从而改善产生电力的效率。
此外，由于根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统使用形成为类似于穹顶的光收集部件10，所以不需要跟踪太阳运动的设备。因此，相较于采用追踪太阳运动的方法、太阳追踪方法的系统，本发明的系统需要降低的成本，并确保更高的发电效率。
此外，由于本发明的用于产生光伏电力的系统采用光折射，所以有可能降低系统的整体高度，具体地，获得高度压缩的垂直布置系统，从而显著地提高了发电效率。
此外，通过使用加强的双层玻璃来制作传统太阳能面板以便防止自然灾害，这增加了光伏发电设备的整体重量和成本，然而根据本发明实施例的光伏发电系统不需要这种加强的双层玻璃，从而降低了成本和重量。
此外，可以垂直布置根据本发明实施例的光伏发电系统，使得一定程度上增加了每单位面积上的发电效率，消除了用于获得较宽范围施工现场的成本。
除此之外，本发明的系统由于垂直布置而没有现场限制。能够将系统安装在多种地方，例如，建筑物屋顶、墙壁和平原。图6示出了根据本发明实施例的用于产生光伏电力的系统的应用。如图6所示，将系统垂直布置在建筑物的屋顶，提供高电力输出，足以针对建筑物单独发电。此外，本发明根除了当在远离城区的恶劣现场(例如，沙漠和盐田区域)建立光伏发电设施时的传输电力的缺点。
此外，根据本发明实施例的光伏发电系统可以仅通过使用支撑板70以及第一和第二支撑柱80、90来垂直布置，减少所用结构材料的数量，从而降低了安装成本。相较于需要单独支撑柱的单层式传统光伏发电系统，本发明的系统一定程度上减少了支撑柱的数量从而降低了成本。
同时，如上所述，可以多样化地构造本发明的光收集部件10和光漫射部件20。如图7所示，光收集部件10的聚光透镜单元11可以形成在光收集部件10的外周表面，光漫射部件20的光漫射透镜单元21可以由多个凹透镜结合而成以便形成单个光漫射部件20。除此之外，如图8所示，太阳能面板30可以形成为具有足够宽的表面，以便接收由多个光漫射部件20漫射的光线。
尽管结合优选实施例描述了本发明，然而本发明不受所述实施例所限，可以在不脱离本发明范围的前提下多样化地修改本发明。
<附图标记的描述>
10 光收集部件
11 聚光透镜单元
20 光漫射部件
21 光漫射透镜部件
30 太阳能面板
40 第一反射板
50 第二反射板
60 覆层部件
70 支撑板
80 第一支撑柱
90 第二支撑柱

Claims (7)

1.一种用于产生光伏电力的系统，其特征在于包括多个模块化单元系统，每个模块化单元系统包括：
光收集部件，形成为类似于向外凸起的穹顶，并且具有用于聚集入射光线的聚光透镜单元；
光漫射部件，具有用于漫射所述光收集部件收集的光线的光漫射透镜单元；
太阳能面板，用于接收所述光漫射部件漫射的光线；
支撑板，用于支撑所述太阳能面板；
第一支撑柱，从所述支撑板向上延伸；以及
第二支撑柱，从所述支撑板向下延伸，
其中，所述多个模块化单元系统垂直堆叠，使得下部堆叠的模块化单元系统的第一支撑柱插入在上部堆叠的模块化单元系统的第二支撑柱中。
2.根据权利要求1所述的用于产生光伏电力的系统，其特征在于所述聚光透镜单元是在所述光收集部件的内周表面中形成的凸透镜或菲涅尔透镜。
3.根据权利要求1所述的用于产生光伏电力的系统，其特征在于所述聚光透镜单元是在所述光收集部件的外周表面中形成的凸透镜或菲涅尔透镜。
4.根据权利要求1所述的用于产生光伏电力的系统，其特征在于所述光漫射透镜单元是从凹透镜、棱镜和棒形透镜的组中选择的。
5.根据权利要求1所述的用于产生光伏电力的系统，其特征在于将覆层部件布置在所述光收集部件和所述光漫射部件之间，以便防止所述光收集部件收集的光线溢出到外部。
6.根据权利要求1所述的用于产生光伏电力的系统，其特征在于将第一反射板布置在所述光收集部件和所述光漫射部件之间，以便朝向所述光漫射部件反射所述光收集部件收集的光线。
7.根据权利要求1所述的用于产生光伏电力的系统，其特征在于将第二反射板布置在所述光漫射部件和所述太阳能面板之间，以便反射穿过所述光漫射部件的光线。
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