CN104539234A - 一种聚光光伏温差复合路灯供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚光光伏温差复合路灯供电系统，该聚光光伏温差复合路灯供电系统包括：菲涅尔聚光镜、砷化镓太阳能电池板、温差发电片、散热片、伺服电机、PLC、光敏电阻组件。本发明通过菲涅尔聚光镜将太阳光集聚在砷化镓太阳能电池板上，然后通过附着在背面的温差发电片对其进行降温，提高了砷化镓太阳能电池板的发电效率，同时温差发电片也将废热转换成电能，同时由台达PLC组成的太阳光追踪系统保证了发电系统始终处在直射光照状态，使得整个系统发电效率大大提高，通过智能充放电系统组成了野外路灯供电系统。本发明的一种聚光光伏温差复合路灯供电系统的总效率大幅提高，效率可达50％，可组网结合，增加逆变器，并网入市电。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种聚光光伏温差复合路灯供电系统。
背景技术
太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的青睐，在人们生活、工作中有广泛的作用。其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电。
太阳能的能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)，是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
当前，晶体硅材料(包括多晶硅和单晶硅)是最主要的光伏材料，其市场占有率在90％以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55％左右，太阳能级多晶硅占45％，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增长了17倍。专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。
现有的太阳能发电高温下发电效率大大降低，对光照角度不可调节，较高的生产成本，过大的体积，15％的发电效率，10年的使用寿命。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种聚光光伏温差复合路灯供电系统，旨在解决现有供电系统在高温下发电效率低、对光照角度不可调节、生产成本较高、体积过大、发电效率低，使用寿命短等问题。
本发明实施例是这样实现的，一种聚光光伏温差复合路灯供电系统，该聚光光伏温差复合路灯供电系统包括：菲涅尔聚光镜、砷化镓太阳能电池板、温差发电片、散热片、伺服电机、PLC、光敏电阻组件；
菲涅尔聚光镜内侧底部设置砷化镓太阳能电池板，砷化镓太阳能电池板的下方设置温差发电片，温差发电片的下方设置散热片，菲涅尔聚光镜外侧的底部连接伺服电机，伺服电机连接PLC，PLC连接光敏电阻组件；PLC和光敏电阻组件组成太阳光追踪系统。
进一步，菲涅尔透镜聚光倍数达到500倍，焦点温度达上百摄氏度。
进一步，半导体的温差发电片两面温差达100℃时，单枚输出电压4.8V，电流669MA，最高承受200℃。
进一步，由菲涅尔聚光镜、砷化镓太阳能电池板、温差发电片、散热片组成的太阳能发电板模组的温差发电片有8片，砷化镓太阳能电池板达16块，模组总功率为140W。
进一步，由PLC和光敏电阻组件组成太阳光追踪系统120°检测太阳位置，并将太阳能与聚光透镜角度调节，调整太阳能板直对太阳。
本发明提供的聚光光伏温差复合路灯供电系统，通过菲涅尔聚光镜将太阳光集聚在砷化镓太阳能电池板上，然后通过附着在背面的温差发电片对其进行降温，提高了砷化镓太阳能电池板的发电效率，同时温差发电片也将废热转换成电能，同时由台达PLC组成的太阳光追踪系统保证了发电系统始终处在直射光照状态，使得整个系统发电效率大大提高。通过智能充放电系统组成了野外路灯供电系统。本发明的一种聚光光伏温差复合路灯供电系统的总效率大幅提高，效率可达50％，可组网结合，增加逆变器，并网入市电。
附图说明
图1是本发明实施例提供的聚光光伏温差复合路灯供电系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的砷化镓与单晶硅太阳能发电温度效应对比示意图；
图中：1、菲涅尔聚光镜；2、砷化镓太阳能电池板；3、温差发电片；4、散热片；5、伺服电机；6、PLC；7、光敏电阻组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的聚光光伏温差复合路灯供电系统主要由：菲涅尔聚光镜1、砷化镓太阳能电池板2、温差发电片3、散热片4、伺服电机5、PLC6、光敏电阻组件7；
菲涅尔聚光镜1内侧底部设置砷化镓太阳能电池板2，砷化镓太阳能电池板2的下方设置温差发电片3，温差发电片3的下方设置散热片4，菲涅尔聚光镜1外侧的底部连接伺服电机5，伺服电机5连接PLC6，PLC6连接光敏电阻组件7；PLC6和光敏电阻组件7组成太阳光追踪系统；
在本发明的实施例中：
菲涅尔透镜质量轻，可省去发电片约80％的材料成本，聚光倍数达到500倍，焦点温度可达上百摄氏度；
如图2所示，砷化镓太阳能电池板效率可达40％，单枚尺寸为5毫米×5毫米，仅为相同功率硅太阳能尺寸的5％，最高承受250摄氏度高温，实测单枚输出3.2V电压；
半导体的温差发电片两面温差达100℃时，单枚输出电压4.8V，电流669MA，最高承受200℃，可承受聚光高温；
由菲涅尔聚光镜1、砷化镓太阳能电池板2、温差发电片3、散热片4组成的太阳能发电板模组的温差发电片有8片，砷化镓太阳能电池板达16块，模组总功率为140W，使用寿命长达25年；
由PLC和光敏电阻组件组成太阳光追踪系统可120°检测太阳位置，并将太阳能与聚光透镜角度调节，可调整太阳能板直对太阳，保证阳光100％直射到太阳能板。
本发明的工作原理：
本发明是通过菲涅尔聚光镜将太阳光集聚在砷化镓太阳能电池板上，然后通过附着在背面的温差发电片对其进行降温，提高了砷化镓太阳能电池板的发电效率，同时温差发电片也将废热转换成电能，同时由台达PLC组成的太阳光追踪系统保证了发电系统始终处在直射光照状态，使得整个系统发电效率大大提高。通过智能充放电系统组成了野外路灯供电系统。
本发明实施例的技术优势：
1：菲涅尔透镜的聚光作用使得砷化镓太阳能电池板的光照面积更加集中，从而节省了砷化镓太阳能电池板，砷化镓太阳能电池板发电效率是原有单晶硅发电片发电效率的2倍；而且造价低于单晶硅太阳能发电板；
2：菲涅尔透镜不仅可以聚光，而且将废热集聚加大了温差发电片两端温度差，大大增强了废热利用率，从而提高了发电效率，总效率大幅提高，效率可达50％；菲涅尔透镜的使用使得在相同光照面积下太阳能发电片的面积仅为原有面积的5.3％，降低了太阳能发电片的成本。
3：温差发电装置与散热片组成的冷端降低了光伏发电环境温度。同时温差发电片也将废热转换成电能。这种复合发电方式将能源的利用率梯度提高，增强了系统的发电效率，减小了城市内的热岛效应。
4：智能太阳光追踪系统，保证了发电系统始终处在直射光照状态，加大光能利用率。
5：产品组网后可供野外大型耗电设备充电。
本发明的路灯供电系统通过推广可以应用于以下几个方面：A、用于绿色建筑外墙的贴附，既可发电，还能有效的隔绝一部分热量，降低城市的热岛效应，改善城市环境；B、应用于野外无供电系统供电，如：路灯供电，高速路电子显示牌、野外监测设备供电等；C、在郊区、沙漠等地区建立发电站；D、产品组网后可为停车场，大型展馆供电，富裕电力供停泊车辆无线充电；F、由于害虫有趋光性，可在路灯周围安置紫外线灭虫灯，用于环保灭虫。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种聚光光伏温差复合路灯供电系统，其特征在于，该聚光光伏温差复合路灯供电系统包括：菲涅尔聚光镜、砷化镓太阳能电池板、温差发电片、散热片、伺服电机、PLC、光敏电阻组件；
菲涅尔聚光镜内侧底部设置砷化镓太阳能电池板，砷化镓太阳能电池板的下方设置温差发电片，温差发电片的下方设置散热片，菲涅尔聚光镜外侧的底部连接伺服电机，伺服电机连接PLC，PLC连接光敏电阻组件；PLC和光敏电阻组件组成太阳光追踪系统。
2.如权利要求1所述的聚光光伏温差复合路灯供电系统，其特征在于，菲涅尔聚光镜的聚光倍数达到500倍，焦点温度达一百摄氏度以上。
3.如权利要求1所述的聚光光伏温差复合路灯供电系统，其特征在于，半导体的温差发电片两面温差达100℃时，单枚输出电压4.8V，电流669MA，最高承受200℃。
4.如权利要求1所述的聚光光伏温差复合路灯供电系统，其特征在于，由菲涅尔聚光镜、砷化镓太阳能电池板、温差发电片、散热片组成的太阳能发电板模组的温差发电片有8片，砷化镓太阳能电池板达16块，模组总功率为140W。
5.如权利要求1所述的聚光光伏温差复合路灯供电系统，其特征在于，由PLC和光敏电阻组件组成太阳光追踪系统120°检测太阳位置，并将太阳能与聚光透镜角度调节，调整太阳能板直对太阳。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150422 |