CN104471723A - 混合太阳能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合太阳能发电装置，包括至少一光伏模块（100,101），其中至少包括一至少部分透明的容纳装置（102），所述光伏模块（100,101）的至少一部分沉浸在所述容纳装置（102）包含的至少一电介质流体中。

Description

混合太阳能发电装置
技术领域
本发明涉及到一种用于制造电和热能的混合太阳能发电装置。
背景技术
光伏模块是已知的技术，包括组装在混合太阳能电池板中的光伏电池，通常用在光伏电站的电力和热能发电装置中。
众所周知，光伏模块和相关的混合太阳能电池板都配置有间接冷却系统用来减少由于太阳能辐射导致的光伏模块温度的增加，这种公知的冷却元件通常由安装在混合太阳能面板背面的太阳能热歧管提供，作为热交换器，其特征在于由一铝板成形为蛇形电路，使介质流体循环其中，这有助于降低光伏面板的操作温度；而且，为了避免由于缺乏压缩循环液的能力而可能出现的过压现象，蛇形电路导管在它的入口和出口处具有不同的直径。公知的热交换器是附着在混合型太阳能面板的背面，这意味着一个热交换器的热膨胀大于太阳能面板的最大热膨胀，或反之亦然，产生了两个部件中的一个的潜在的机械故障：这种系统的一个例子是被公开的，特别是在WO2008/143482A2专利文献中。
目前，作为当前电能发电装置的混合太阳能电池板在光伏电池以及在太阳光存在下的光伏模块的操作中不能保证连续的电能输送。
在更复杂的光伏系统插入的混合型太阳能电池板也是已知的，但它们受限于其所安装的表面的形状，从而限制了太阳能电池板的安装方向。
用于光伏模块的防盗保护系统也是已知的，其插入到相关的光伏电站中，但没有集成在单个光伏模块中;它们还具有大的尺寸，其安装需要专门的人员：这种系统的一个例子被公开，特别是在WO2011/151672A1专利文献中。
最后，已知的光伏模块在其表面上具有由乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制成的保护层：这种表面保护系统意味着增加了模块的制造成本和对于处置和回收已用材料的过程的困难。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述现有技术的问题，通过提供一种混合太阳能发电装置，其最大限度地提高电和热能的产生。
本发明的另一个目的在于提供一种适用于现有各种类型光伏模块的混合太阳能发电装置，尤其是配置有乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）材料制成的保护层的。
本发明的上述和其它目的和优点，将出现在以下的描述中，同时也可在独立权利要求中公开的混合太阳能发电装置中获得。本发明优选的实施例和不常见的变型是从属权利要求的主题。
很显然，所有随附权利要求是本说明书的必不可少的一个组成部分。
附图说明
本发明将通过一些优选实施例更好地描述，提供作为非限制性的示例，参照所附的附图，其中：
-图1是根据本发明混合太阳能发电装置的一个优选实施例的侧视图和截面图；
-图2，3，4，6，7，8，10示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的主要部件的侧视图；
-图11示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的一个太阳能跟踪系统的侧视图；
-图12示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第二优选实施例的侧视图和截面图；
-图13示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第三优选实施例的侧视图和截面图；
-图14示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第三优选实施例的一个部件的侧视图；
-图15示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第四优选实施例的侧视图和截面图；
-图5，9，16示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第四优选实施例的组件的侧视图；
-图17示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第五优选实施例的侧视图和截面图；
-图18示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的第五优选实施例的一个部件的侧视图；
-图19-29示出了根据本发明的混合太阳能发电装置的十个不同优选实施例的侧视图和截面图。
具体实施方式
参照附图，本发明的一个优选实施例被示出和描述。显而易见的是多数的变化和修改（例如涉及到形状，尺寸，布置以及具有等效功能的部件）均可以做出得到描述的内容，而不偏离权利要求中出现的本发明的范围。
参照附图，根据本发明的混合太阳能发电装置1包括至少一没有任何保护层的光伏模块100，例如由乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制成的保护层，和/或至少一光伏模块101由至少一保护表面层13覆盖，所述保护表面层13优选采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制成；所述模块100和101可由无定形结晶体，多晶硅或其它合适的材料制成的光伏电池10组成，其布置在模块100,101的上部支撑表面11，并通过合适的有线电端子12相互连接。
所述光伏模块100和/或101被插入至少一容纳装置102内部，所述容纳装置102优选为一圆柱形，以及所述光伏模块100和/或101沿着所述圆柱形容纳装置102的内部中心线设置，后者明显具有合适的截面，长度，厚度和曲率，所述容纳装置102的至少一部分由至少一透明或塑料或其它合适的材料制成以便允许太阳辐射的通道朝向例如光伏模块100和/或101中；作为优选，至少所述光伏模块100和/或101的至少一部分被沉浸入至少一种电介质流体中，如处于液态或气态的形式制冷电介质流体，或处于液态或气态的形式的制冷电介质流体的混合物，或是包含在容纳装置102中的其它合适的介质。
所述容纳装置102包括两封闭装置104，例如塞子，上一个和下一个，或其它合适的装置，以及至少两个覆盖和紧固装置107，例如盖子或其它合适的装置用于使所述容纳装置102实现不透气的密封。
所述封闭装置104包括：
-至少一个适于容纳至少一个电子控制电路板的腔室14，以及潜在的其它的电子元件例如电缆，连接器，或其它适合于电力布线的；
-一个或多个适用于所述透明容纳装置102与至少一个电子电路板之间电连接的通路的孔15；
-至少一个适用于所述透明容纳装置102内部的电介质流体的流路的孔17；
-至少两密封圈21；
-至少一导管20，例如优选为孔，微孔或微通道，适合于密封树脂的注射进入靠近所述密封圈21的封闭装置104中；电力布线，电路板和连接器被安装在封闭装置104和103的腔室14中。一旦已经完成了上述组件的安装，所述密封和填充树脂被倒入腔室14内，位于腔室14壁与电路板之间的间隙，以隔绝电路的湿度和水，并且从外面隔离透明管102的内部，因为密封和填充树脂也将关闭孔15。所述电介质流体不能从腔室14流出，只能从孔17流出。对于带有树脂的电子回路退火的过程也被定义为用树脂或涂料加热电子电路板。关于整体的密封性的改进，所述两个即使由合适的材料制成的密封圈21，也可能在一定时间后会击穿或瓦解：通过导管20以改善它们的性能，密封和填充树脂注入到靠近两个密封垫圈21处，并在此情况下它是未加热的，只有树脂涂层；
-至少一个孔22用来放置至少一测温探针进入所述透明容纳装置102中；
-至少一个螺纹孔32适于固定所述覆盖和紧固装置107到所述封闭装置104，在这些螺纹孔32中至少一个的内部将优选得到所述导管20。
所述覆盖和紧固装置107更方便的适用来固定本发明的混合太阳能发电装置1到支撑结构，以及用于此目的，它们包括：
-一杠杆式系统108，通过至少一固定孔27来连接所述覆盖和紧固装置107；
-至少一直流（DC）电连接器23连接到所述光伏模块100和/或101的一电端子12，以允许撤销所述模块100和/或101所产生的电能；
-至少一交流电（AC）电连接器24；
-至少一固定孔26适用于通过所述螺纹孔32中的至少一个来固定所述覆盖和紧固装置107到所述封闭装置104；
-至少一个紧固孔28适用于保证根据本发明所述的混合太阳能发电装置1中至少有一个固定的定位。
所述杠杆式系统108，包括至少一支点30和至少一孔29，以允许本发明所述混合太阳能发电装置1沿自身轴线旋转，以得到根据本发明的混合太阳能发电装置1的太阳能跟踪系统200，保证了所述光伏模块100和/或101最大效率的工作状况。
所述放置在容纳装置102中的测温探针适用于检测所述容纳装置102内存在的电介质流体的温度值，并通过设置在覆盖和紧固装置107上连接器23将信号发送到至少一个远程控制器。当从测温探针接收到的信号超过预先设定的活化温度值时，后者进行模块100和/或101的直接冷却，诱导在容纳装置102内部的电介质流体的强制循环。而且，在和本发明混合太阳能发电装置1放置的环境中的外界温度的至少一个值比较之后，所述远程控制器在没有得到从测温探针来的信号后也可以激活直接冷却，其由至少一个外部测温探针和所述光伏模块100和/或101产生的至少一个电功率值来测量。
所述混合太阳能发电装置1，如图12所示的，具有第二优选实施例，包括：
-所述光伏模块100和/或101的电端子12的不同布线；
-至少一GPS定位装置110，通过激活电能的生产过程来提供，适用于保护模块100和/或101免受潜在的盗窃，比较检测到的位置的地理坐标与先前装在定位装置中的地理坐标，所述GPS定位装置110装配有至少一个电源电路适用于得到和/或禁用电能的供应，通过所述光伏模块100和/或101生产，随后比较坐标得到结果。
所述混合太阳能发电装置1，如图13,14所示，具有第三优选的实施例，包括：
-所述光伏模块100和/或101的电端子12的不同布线；
-所述光伏模块100和/或101的下支撑表面11和所述容纳装置102的内表面之间放置的至少一个电解电容器或蓄电池106，适合于积累由所述光伏模块100和/或101产生的电能，并且在没有原始的太阳光源时可以使用；所述电介质流体在电解电容器或蓄电池106内循环，并且在电解电容器的板或蓄电池106的板之间执行绝缘功能；
-至少一放置在所述容纳装置102的封闭装置104的腔室14中的控制电路109（例如由正升压电路组成的），所述控制电路109适用于提高由所述光伏模块100和/或101产生的电能的电压，并且将其发送到电解电容器或蓄电池106；
-至少一装配在所述透明容纳装置102的封闭装置104中并且和所述覆盖和紧固装置107的连接器24连接的微型逆变器111，所述微型逆变器111适用于撤回积累作为电解电容器或蓄电池106中的直流电的电能和将它转变成交流电。
而且，如图5，9，15和16所示的所述混合太阳能发电装置1，具有第四优选的实施例，包括至少一安装在所述容纳装置102内部的下表面和所述模块100和/或101的下表面之间的热交换器105，由于存在适用于所述热交换器105中的至少一个冷却流体（电介质或不是，例如，水的混合物和防冻液体）通过的至少两个孔18和19而与上部封闭装置104区分开的至少一上部封闭装置103。所述封闭装置103包括至少一适用于检测所述容纳装置102中存在的电介质流体的温度值的测温探针，并通过放置在覆盖和紧固装置107的连接器23发送一个信号到远程控制器。
所述远程控制器，当从测温探针收到的信号超过预先设定的激活温度值时，既进行模块100和/或101的间接冷却使产生在所述热交换器105中的冷却流体的强制循环，又进行模块100和/或101的直接冷却使产生所述容纳装置102内部的电介质流体的强制循环。
而且，在和本发明混合太阳能发电装置1放置的环境中的外界温度的至少一个值比较之后，所述远程控制器在没有得到从测温探针来的信号后也可以激活直接冷却，其由至少一个外部测温探针和所述光伏模块100和/或101产生的至少一个电功率值来测量。
而且，如图17和18所示的所述混合太阳能发电装置1，具有第五优选的实施例，包括不同布线的电端子12和所述光伏模块100和/或101的位置和传输数据的信号发送系统；所述信号发送系统尤其包括：
-至少一个沿光伏模块100和/或101侧表面的容纳装置102中的带有光发射的二极管条114，通过从电解电容器或蓄电池106所取得的电能供给电；
-至少一插入所述封闭装置104并连接到连接器24以允许控制所述光伏模块100和/或101的电控模块113，其也可以来自可能的外部控制单元。
最后，如图19-29所示的所述混合太阳能发电装置1，具有进一步优选的实施例，由两个或两个以上的先前描述的优选实施例中特征的各种可能的组合得到的。
本发明的所述混合太阳能发电装置1，因此，具有以下的优点：
-混合太阳能发电装置的内部，允许使用任何现有的光伏模块，配备或不具有由乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制成的一个可能的保护表面层；
-集成光伏模块的两个不同的冷却系统，插入混合太阳能发电装置的内部，最大限度地提高其效率，保证了在极端环境条件下使用时具有非常高的外部温度；
-确保混合太阳能发电装置在可能出现的接触或其浸入到液体物质的过程中运行，保证其气密性；
-通过具有可启用或禁用光伏模块的电能供给功能的所附电源模块的GPS定位装置，保证保护混合型太阳能发电装置以防盗窃；
-通过整合电解质蓄电器在没有一个主要的太阳能资源时，保证混合太阳能发电装置的运行；
-由于混合太阳能发电装置包括一个逆变器集成在其中，能提供交流电的电能；
-包含在混合太阳能发电装置中的光伏模块通过安装太阳能跟踪或沿自身轴线旋转的其他物体保证了其在工作条件下的最大效率；
-通过光脉冲提供混合太阳能发电装置的用于发光位置信号发送和数据传输的激活系统；
-允许在不同的表面安装所述混合太阳能发电装置；
-防止包含在混合太阳能发电装置内部的光伏模块的劣化，提高其工作寿命；
-减少了光伏模块的制造成本，从而允许光伏模块在混合太阳能发电装置的使用中，缺乏EVA的表面层时，可以重新使用，并且被回收利用；
-简化混合太阳能发电装置的制造方法，减少了安装时间和系统的成本；
-通过利用压缩电介质流体的能力减少混合太阳能发电装置内的可能出现的过压问题。

Claims (15)

1. 混合太阳能发电装置（1），其特征在于：它包括至少一光伏模块（100,101），其内部至少包括一至少部分透明的容纳装置（102），所述光伏模块（100,101）的至少一部分沉浸在所述容纳装置（102）包含的至少一电介质流体中。
2.根据权利要求1所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述电介质流体为液态或气态形式的制冷电介质流体或者液态或气态形式的制冷电介质流体的混合物。
3. 根据权利要求1所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述光伏模块（101）由至少一保护表面层（13）覆盖，所述层（13）优选采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制成。
4.根据权利要求1所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述光伏模块（100；101）包括布置在所述光伏模块（100；101）的上部支撑表面（11）、并通过电端子（12）相互连接的以及由无定形结晶体或多晶硅制成的光伏电池（10）。
5. 根据权利要求1所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述容纳装置（102）为一圆柱形，以及所述光伏模块（100；101）沿着所述圆柱形容纳装置（102）的中心线设置。
6. 根据权利要求1所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述容纳装置（102）包括至少两封闭装置（104）以及至少两覆盖和紧固装置（107）用于使所述容纳装置（102）实现不透气的密封，所述封闭装置（104）包括：
-至少一个适于容纳至少一个电子控制电路板以及适合至少一种布线的至少一个或多个其它的电子元件的腔室（14）；
-适用于所述透明容纳装置（102）与电子电路板之间电连接的通路的一个或多个孔（15）；
-至少一个适用于所述透明容纳装置（102）内部所述电介质流体的流路的孔（17）；
-适合于至少一或多个密封树脂注射进入所述封闭装置（104）中的至少一导管（20）；
-至少两密封圈（21）；
-至少一个孔（22）用来放置至少一测温探针进入所述透明容纳装置（102）中；
-至少一个螺纹孔（32）适用于固定所述覆盖和紧固装置（107）到所述封闭装置（104），在至少一个所述螺纹孔（32）的内部得到导管（20）。
7.根据权利要求6所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述覆盖和紧固装置（107）适用于固定所述混合太阳能发电装置（1）到至少一个支撑结构，其包括：
-至少一杠杆式系统（108），通过至少一固定孔（27）来连接所述覆盖和紧固装置（107）；
-至少一直流（DC）电连接器（23）连接到所述光伏模块（100；101）的至少一电端子（12）;
-至少一交流电（AC）电连接器（24）；
-至少一固定孔（26）适用于通过所述螺纹孔（32）中的至少一个来固定所述覆盖和紧固装置（107）到所述封闭装置（104）；
-至少一个紧固孔(28)适用于保证混合太阳能发电装置(1)中至少有一个固定的定位。
8. 根据权利要求6所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述杠杆式系统（108）包括至少一支点（30）和至少一孔（29），所述杠杆式系统（108）适用于所述混合太阳能发电装置（1）沿自身轴线旋转，支持所述混合太阳能发电装置（1）的太阳能跟踪（200）。
9. 根据权利要求6所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述测温探针适用于检测所述容纳装置（102）内存在的所述电介质流体的至少一温度值，并通过所述连接器（23）发送至少一个信号到至少一个远程控制器，当所述温度值超过至少一活化温度值时，用于进行所述模块(100; 101)的直接冷却，诱导在所述容纳装置（102）内部的所述电介质流体的强制循环。
10. 根据任一项上述权利要求所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：它包括至少一装配有至少一个用于得到和/或禁用所述光伏模块(100; 101)的至少一电能输送活性的电源电路的GPS定位装置（110）。
11.根据任一项上述权利要求所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：它包括：
-至少一在所述光伏模块(100; 101)的下支撑表面（11）和所述容纳装置（102）的内表面之间放置的电解电容器或蓄电池（106），所述电解电容器或蓄电池（106）适合于积累由所述光伏模块(100; 101)产生的电能，并且在没有原始的太阳光源时使用；
-至少一放置在所述透明容纳装置（102）的封闭装置(104)的腔室(14)中的控制电路(109)，所述控制电路（109）适用于提高至少一由所述光伏模块(100; 101)产生的电能的电压，并且将其发送到所述电解电容器或蓄电池(106)；
-至少一装配在所述容纳装置（102）的封闭装置（104）中并且和所述覆盖和紧固装置（107）的连接器（24）连接的微型逆变器（111），所述微型逆变器（111）适用于撤回积累作为电解电容器或蓄电池（106）中的直流电的电能以及将它转变成交流电。
12. 根据任一项上述权利要求所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：它包括至少一安装在所述容纳装置（102）内部的下表面和所述模块(100; 101)的下表面之间的热交换器（105），以及至少一包括至少两个用于所述热交换器（15）中的至少一冷却流体通过的孔（18,19）的上部密封装置（103）。
13. 根据任一项上述权利要求所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：所述远程控制器进一步适用于执行模块(100; 101)的直接冷却使产生所述热交换器（105）中的电介质流体的强制循环。
14. 根据任一项上述权利要求所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：在和混合太阳能发电装置（1）放置的环境中的至少一个外界温度值比较之后，所述远程控制器适用于在没有得到从测温探针来的信号后也激活直接冷却，所述环境中的外界温度由至少一个外部测温探针和所述光伏模块(100; 101)产生的至少一个电功率值来测量。
15. 根据任一项上述权利要求所述的混合太阳能发电装置（1），其特征在于：它包括所述光伏模块(100; 101)的至少一位置信号发送和数据传输的系统；所述信号系统包括：
-至少一位于所述容纳装置（102）内部的带有光发射的二极管条（114），沿所述模块（102）的侧表面透明，以及通过从所述电解电容器或蓄电池（106）所取得的电能供给电；
-至少一插入所述封闭装置（104）并连接到连接器（24）的至少一电控模块（113），所述电控模块（113）适用于通过至少一外部控制单元来控制所述光伏模块(100; 101)。
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