CN104253574A - 太阳能分布式发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能分布式发电系统，依据建筑的特点，分布式设置包括反射镜及与其对应的跟踪组件的聚光装置，精确跟踪并聚焦太阳光至发电装置以实现太阳能转化为电能，并通过连接于发电装置的电力装置对外供电；形成于发电装置的冷却组件，在发电装置冷却过程中使用循环的冷却介质收集热能，并通过与所述发电装置的冷却组件相连接的热能装置对外供热。相较于现有技术，本发明的聚光装置和发电装置可设置于同一建筑上或相临近的不同建筑上，增大太阳光的收集面积；本发明聚光装置的反光镜结构简单、易操作、适应性强且灵活度较高；进一步，本发明实现同时对外供电供热，大幅提高太阳能的利用效率，降低系统成本，具高度产业利用价值。

Description

太阳能分布式发电系统

技术领域

本发明属于新能源发电领域，涉及一种太阳能分布式发电系统。

背景技术

太阳能属可再生绿色能源，太阳能是“取之不尽”的能源，是本世纪最有前途的能源。常规化石燃料，不但资源贮量有限，随着社会经济的发展和人们生活的需求，日益枯竭；加之滥开滥采，难以维持高速增长的社会经济与人们生活水平日益提髙的要求；而且化石能源会污染环境，是不可再生的能源。

太阳能光伏发电容量，可以任意组合；最适含分散使用，是当今大电厂、大电网集中供能的重要补充和新一代能源系统的重要组成部份。

近期国家连续出台支持分布式发电的政策和措施，鼓励单位、社区和家庭安装、使用光伏发电系统，有序推进光伏电站建设。而从全球范围看，光伏系统发展好的国家，如德国、意大利、美国、澳大利等国家，分布式光伏发电一直是光伏发展的主要形式，占比都超过80%。我国国家能源局发布的《太阳能发电发展“十二五”规划》，也声明“十二五”期间将大力推广分布式太阳能光伏发电，到2015年分布式光伏发电装机容量将达到1000万千瓦。

由于我国的太阳能应用技术刚刚起步，太阳能分布式发电应用最多的光伏建筑一体化（BIPV）技术一直以光伏幕墙和光伏屋顶等一类的简单集成技术为主，投入成本高却不能获得高的太阳能利用效率。如专利《一种太阳能分布式点聚焦光学镜跟踪斯特林发电系统及应用》（申请号：200910302754.1）所提到的可用于建筑集成的太阳能发电技术，虽然结构设计精巧，并可以获得相对高的太阳能利用效率，但是具体实施过程中对安装环境要求较高，不适于与建筑集成。因此，寻求简易、高效的太阳能-建筑集成技术，具有重要的现实意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能分布式发电系统，用于解决现有技术中太阳能分布式发电系统不适用于与建筑集成的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳能分布式发电系统，所述系统至少包括：

聚光装置，包括至少一个反射镜以及与其对应的跟踪组件，以对太阳进行精确跟踪并聚焦太阳光；

发电装置，设置于所述聚光装置的周围，接收所述聚光装置聚焦的太阳光并将太阳能转化为电能；

电力装置，与所述发电装置相连接，以存储和/或输出所述发电装置产生的电能。

可选地，所述太阳能分布式发电系统还包括热能装置，且所述发电装置形成有冷却组件以同时实现热能的收集，其中，所述热能装置与所述发电装置的冷却组件相连接，以存储和/或输出所述发电装置收集的热能。

可选地，所述聚光装置与发电装置设置在同一建筑的外表面或不同建筑的外表面。

可选地，所述的电力装置设置于发电装置所在的建筑和/或与其相近的建筑。

可选地，所述的热能装置设置于发电装置所在的建筑和/或与其相近的建筑。

可选地，所述跟踪组件至少包括机械动力驱动装置以及探测太阳位置的光敏传感器。

可选地，所述跟踪组件与所述反射镜对应配置，并驱动所述反射镜以调整其跟踪太阳光的反射角度。

可选地，所述跟踪组件还包括管理控制单元，用于控制调整反射镜以将太阳光聚焦至指定位置。

可选地，所述反射镜分布式设置在建筑的顶层、建筑的侧立面或邻近建筑的地面。

可选地，所述反射镜设置在同一建筑或不同建筑上。

可选地，所述反射镜与其对应的跟踪组件为一一对应、或者同一建筑上的多个反射镜均与一个跟踪组件对应。

可选地，所述反射镜为平面反射镜或凹面反射镜。

可选地，所述发电装置由单个或者多个分立的发电装置组成，所述发电装置之间采用串联和/或并联方式进行连接。

可选地，所述发电装置至少包括斯特林发电机、热电转换器件或太阳能电池。

可选地，所述冷却组件通过循环的冷却介质将所述发电装置冷却，并通过输出的被提高温度的冷却介质实现热能的收集。

可选地，所述冷却介质为液态或气态。

如上所述，本发明的太阳能分布式发电系统，具有以下有益效果：本发明提出的分布式太阳能发电系统用于建筑集成和太阳能的分布式发电，为聚光装置和发电装置相结合的建筑或建筑群同时供电供热。本发明依据建筑的特点，分布式设置包括反射镜及与其对应的跟踪组件的聚光装置，精确跟踪并聚焦太阳光至发电装置以实现太阳能转化为电能，并通过连接于发电装置的电力装置对外供电；同时，形成于发电装置的冷却组件，在发电装置冷却过程中使用循环的冷却介质收集热能，并通过与所述发电装置的冷却组件相连接的热能装置对外供热。相较于现有技术，本发明的聚光装置和发电装置可设置于同一建筑上或相临近的不同建筑上，能够在特定不可改变的建筑环境下，有效的利用建筑及其相邻建筑外部的可利用空间，增大太阳光的收集面积，提升系统发电能力，相比于现有技术适用范围更广，使本发明更易于扩展应用于建筑集成的范围中；本发明聚光装置的反光镜结构简单、易操作、适应性强，且反光镜可分布式选择安装在同一或不同建筑上，灵活度较高；进一步，本发明实现太阳能转化为电能的同时，也能同时实现热能的收集，以实现同时对外供电供热，大幅提高太阳能的利用效率，降低系统成本，具高度产业利用价值。

附图说明

图1显示为本发明太阳能分布式发电系统的示意图。

元件标号说明

1          聚光装置

11         反光镜

12         跟踪组件

2          发电装置

3          电力装置

4          热能装置

A、B       建筑

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

由于我国的太阳能应用技术刚刚起步，太阳能分布式发电应用最多的光伏建筑一体化（BIPV）技术一直以光伏幕墙和光伏屋顶等一类的简单集成技术为主，投入成本高却不能获得高的太阳能利用效率。如专利《一种太阳能分布式点聚焦光学镜跟踪斯特林发电系统及应用》（申请号：200910302754.1）所提到的可用于建筑集成的太阳能发电技术，虽然结构设计精巧，并可以获得相对高的太阳能利用效率，但是具体实施过程中对安装环境要求较高，不适于与建筑集成。因此，寻求简易、高效的太阳能-建筑集成技术，具有重要的现实意义。

有鉴于此，本发明提供了一种太阳能分布式发电系统，本发明提出的分布式太阳能发电系统用于建筑集成和太阳能的分布式发电，为聚光装置和发电装置相结合的建筑或建筑群同时供电供热。本发明依据建筑的特点，分布式设置包括反射镜及与其对应的跟踪组件的聚光装置，精确跟踪并聚焦太阳光至发电装置以实现太阳能转化为电能，并通过连接于发电装置的电力装置对外供电；同时，形成于发电装置的冷却组件，在发电装置冷却过程中使用循环的冷却介质收集热能，并通过与所述发电装置的冷却组件相连接的热能装置对外供热。相较于现有技术，本发明的聚光装置和发电装置可设置于同一建筑上或相临近的不同建筑上，能够在特定不可改变的建筑环境下，有效的利用建筑及其相邻建筑外部的可利用空间，增大太阳光的收集面积，提升系统发电能力，相比于现有技术适用范围更广，使本发明更易于扩展应用于建筑集成的范围中；本发明聚光装置的反光镜结构简单、易操作、适应性强，且反光镜可分布式选择安装在同一或不同建筑上，灵活度较高；进一步，本发明实现太阳能转化为电能的同时，也能同时实现热能的收集，以实现同时对外供电供热，大幅提高太阳能的利用效率，降低系统成本，具高度产业利用价值。以下将详细阐述本发明的太阳能分布式发电系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的太阳能分布式发电系统。

如图1所示，本发明提供一种太阳能分布式发电系统，所述系统至少包括：聚光装置1、发电装置2、电力装置3；所述系统还包括热能装置4。

所述聚光装置1设置于建筑的外表面或邻近建筑的地面，包括至少一个反射镜11以及与其对应的跟踪组件12，以对太阳进行精确跟踪并聚焦太阳光至指定位置，其中，所述跟踪组件12和与其对应的反射镜11设置在同一建筑，所述建筑可以是大棚或塔等离地面具有一定高度的建筑。

所述跟踪组件12与所述反射镜11对应配置，同时所述跟踪组件12驱动所述反射镜11以调整反射镜11跟踪太阳光的反射角度；所述跟踪组件至少包括机械动力驱动装置以及探测太阳位置的光敏传感器；进一步，所述跟踪组件12还包括管理控制单元（未图示），用于控制调整反射镜11以将太阳光聚焦至指定位置。

所述反射镜11根据建筑的特点分布式设置在建筑的顶层、建筑的侧立面或邻近建筑的地面；所述反射镜11设置在同一建筑或不同建筑上，灵活度较高，其中，所述反射镜11与其对应的跟踪组件为一一对应，或者同一建筑上的多个反射镜11均与一个跟踪组件对应；所述反射镜11为平面反射镜或凹面反射镜，结构简单、易操作、适应性强；所述反射镜的形状至少包括三角形、圆形、椭圆形、四边形或多边形，其中，所述四边形至少包括矩形、菱形或正方形，所述多边形至少包括正六边形或正八边形，需要指出的是，上述的反射镜的具体形状非用于局限于所述反射镜的形状，所述反射镜还可以为其他任意的形状，在此不作一一赘述。

需要说明的是，反射镜为多个反射镜的情况下：一方面，当反射镜与其对应的跟踪组件一一对应时，每个反射镜分别与一个跟踪组件一一对应；另一方面，当同一建筑上的多个反射镜处于同一位置时，该多个反射镜可共同对应同一个跟踪组件，不过，此时并未限制同一建筑上只存在一个跟踪组件，同一建筑上的所有反射镜可分为多组，每组处于同一位置的的多个反射镜对应一个跟踪组件。

在本实施例中，如图1所示，所述聚光装置1包括多个反射镜11以及与其一一对应的跟踪组件12，且所述跟踪组件12还包括管理控制单元（未图示）；多个所述反射镜11根据建筑A的特点分布式设置在同一建筑A的顶层，且所述反射镜11为椭圆形的凹面反射镜。

所述发电装置2设置于所述聚光装置的周围，接收所述聚光装置1聚焦的太阳光并将太阳能转化为电能；所述发电装置2还形成有冷却组件（未图示）。在本实施例中，如图1所示，所述发电装置2将太阳能转化为电能的同时还用于集热功能，此时，所述发电装置2还包括冷却组件，但并不局限于此，在另一实施例中，当本发明的太阳能分布式发电系统不同时用于集热功能时，所述发电装置也可以不包括冷却组件。

需要指出的是，由于发电装置2吸收的部分太阳能直接转化为热能且使发电装置2温度升高，则在对发电装置2的冷却过程中，所述冷却组件将发电装置的热能进行收集，以使所述发电装置2将太阳能转化为电能的同时实现热能的收集，大幅提高太阳能的利用效率，降低系统成本，具高度产业利用价值。所述冷却组件通过循环的冷却介质将所述发电装置2冷却，并通过输出的被提高温度的冷却介质实现热能的收集，其中，所述冷却介质为液态或气态，所述液态冷却介质至少包括水或油等。在本实施例中，所述冷却组件的冷却介质为水，所述冷却组件通过循环水将所述发电装置2冷却，并通过输出的热水实现热能的收集。

需要说明的是，所述发电装置2设置于所述聚光装置的周围时，所述聚光装置1与发电装置2可以设置在同一建筑的外表面，二者也可以设置在不同建筑的外表面，使本发明的太阳能分布式发电系统能够在特定不可改变的建筑环境下，有效的利用建筑及其相邻建筑外部的可利用空间，增大太阳光的收集面积，提升系统发电能力，相比于现有技术适用范围更广，使本发明更易于扩展应用于建筑集成的范围中。在本实施例中，如图1所示，所述聚光装置1与发电装置2设置在不同建筑的外表面，所述聚光装置1设置在建筑A的顶层，所述发电装置2设置在建筑B的顶层。

需要进一步说明的是，所述发电装置2至少包括斯特林发电机、热电转换器件或太阳能电池；所述发电装置2由单个或者多个分立的相同发电装置组成，所述发电装置2之间采用串联和/或并联方式进行连接。在本实施例中，所述发电装置2为单个热电转换器件。

所述电力装置3设置于发电装置2所在的建筑和/或与其相近的建筑，所述电力装置3与所述发电装置2相连接以存储和/或输出所述发电装置2产生的电能。在本实施例中，如图1所示，所述的电力装置3设置在发电装置2所在的建筑B上，且所述电力装置3输出所述发电装置2产生的电能以实现对外供电。

在本实施例中，如图1所示，所述太阳能分布式发电系统还包括热能装置4。所述热能装置4设置于发电装置2所在的建筑和/或与其相近的建筑，所述热能装置4与所述发电装置2的冷却组件相连接，以存储和/或输出所述发电装置2收集的热能。在本实施例中，如图1所示，所述的热能装置4设置在发电装置2所在的建筑B内部，所述热能装置4通过冷却组件提供的被提高温度的冷却介质输出所述发电装置2收集的热能以实现对外供热。

需要说明的是，本实施例所述的电力装置3和热能装置4均设置于发电装置2所在的建筑B，目的在于减少能量损耗及降低系统成本。

需要指出的是，在另一实施例中，当本发明的太阳能分布式发电系统不同时用于集热功能时，也可以不包括热能装置4，此时，所述发电装置2可以不包括冷却组件。

为了更好的使本领域的技术人员理解本发明，以下将分述本发明不同发电装置的能量转换原理：

所述斯特林发电机为一个独立且完整的发电器件，斯特林发电机包括高温腔体及低温腔体，且二者的腔体内均形成有工作介质。聚光装置1所聚焦的太阳光汇聚至所述高温腔体内加热高温腔体内工作介质使之膨胀做功；所述低温腔体形成有冷却组件，以循环冷却介质的形式冷却低温腔体内工作介质以使其降温，且所述冷却组件同时收集冷却过程中的热能，通过被提高温度的冷却介质将热能输出给与其相连接的热能装置；

所述热电转换器件为一个独立且完整的发电器件，所述热电转换器件的热电器件包括高温端和低温端。所述高温端直接吸收聚光装置1聚焦的太阳光以加热自身材料；所述低温端形成有冷却组件，以循环冷却介质的形式对低温端的材料进行降温，加大高温端和低温端之间的温度差别，实现热能向电能的转换，且所述冷却组件同时收集冷却过程中的热能，通过被提高温度的冷却介质将热能输出给与其相连接的热能装置。

所述太阳能电池由单个或者多个分立的太阳能电池单元组成，所述太阳能电池单元之间采用串联和/或并联连接方式，所述太阳能电池本身形成有冷却组件，由于太阳能电池吸收的部分太阳能直接转化为热能使其温度升高，因此利用所述冷却组件对太阳能电池进行降温，且所述冷却组件同时收集冷却过程中的热能，通过被提高温度的冷却介质将热能输出给与其相连接的热能装置。

综上所述，本发明的太阳能分布式发电系统，用于建筑集成和太阳能的分布式发电，为聚光装置和发电装置相结合的建筑或建筑群同时供电供热。本发明依据建筑的特点，分布式设置包括反射镜及与其对应的跟踪组件的聚光装置，精确跟踪并聚焦太阳光至发电装置以实现太阳能转化为电能，并通过连接于发电装置的电力装置对外供电；同时，形成于发电装置的冷却组件，在发电装置冷却过程中使用循环的冷却介质收集热能，并通过与所述发电装置的冷却组件相连接的热能装置对外供热。相较于现有技术，本发明的聚光装置和发电装置可设置于同一建筑上或相临近的不同建筑上，能够在特定不可改变的建筑环境下，有效的利用建筑及其相邻建筑外部的可利用空间，增大太阳光的收集面积，提升系统发电能力，相比于现有技术适用范围更广，使本发明更易于扩展应用于建筑集成的范围中；本发明聚光装置的反光镜结构简单、易操作、适应性强，且反光镜可分布式选择安装在同一或不同建筑上，灵活度较高；进一步，本发明实现太阳能转化为电能的同时，也能同时实现热能的收集，以实现同时对外供电供热，大幅提高太阳能的利用效率，降低系统成本，具高度产业利用价值。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种太阳能分布式发电系统，其特征在于，所述系统至少包括：

聚光装置，包括至少一个反射镜以及与其对应的跟踪组件，以对太阳进行精确跟踪并聚焦太阳光；

发电装置，设置于所述聚光装置的周围，接收所述聚光装置聚焦的太阳光并将太阳能转化为电能；

电力装置，与所述发电装置相连接，以存储和/或输出所述发电装置产生的电能。

2.根据权利要求1所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述太阳能分布式发电系统还包括热能装置，且所述发电装置还包括有冷却组件以实现热能的收集，其中，所述热能装置与所述发电装置的冷却组件相连接，以存储和/或输出所述发电装置收集的热能。

3.根据权利要求1所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述聚光装置与发电装置设置在同一建筑的外表面或不同建筑的外表面。

4.根据权利要求1所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述电力装置设置于发电装置所在的建筑和/或与其相近的建筑。

5.根据权利要求2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述热能装置设置于发电装置所在的建筑和/或与其相近的建筑。

6.根据权利要求1或2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述跟踪组件至少包括机械动力驱动装置以及探测太阳位置的光敏传感器。

7.根据权利要求1或2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述跟踪组件与所述反射镜对应配置，并驱动所述反射镜以调整其跟踪太阳光的反射角度。

8.根据权利要求1或2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述跟踪组件还包括管理控制单元，用于控制调整反射镜以将太阳光聚焦至指定位置。

9.根据权利要求1或3所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述反射镜分布式设置在建筑的顶层、建筑的侧立面或邻近建筑的地面。

10.根据权利要求1或3所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述反射镜设置在同一建筑或不同建筑上。

11.根据权利要求10所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述反射镜与其对应的跟踪组件为一一对应、或者同一建筑上的多个反射镜均与一个跟踪组件对应。

12.根据权利要求1或2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述反射镜为平面反射镜或凹面反射镜。

13.根据权利要求1或2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述发电装置由单个或者多个分立的发电装置组成，所述发电装置之间采用串联和/或并联方式进行连接。

14.根据权利要求1或2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述发电装置至少包括斯特林发电机、热电转换器件或太阳能电池。

15.根据权利要求2所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述冷却组件通过循环的冷却介质将所述发电装置冷却，并通过输出的被提高温度的冷却介质实现热能的收集。

16.根据权利要求15所述的太阳能分布式发电系统，其特征在于：所述冷却介质为液态或气态。