CN105577077A - 光反射和光热风联用的光伏发电增效方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种光反射和光热风联用的光伏发电增效方法及其系统，其特征在于：所述的光反射和光热风联用的光伏发电增效方法以光伏发电为基础，一方面增加光反射板阵列提高光伏电池板阵列上的光照度，通过提高光伏电池板的利用率提升了单位发电量，同时通过结构设计实现了被动光伏电池板保护功能；另一方面，将光伏电池板阵列和光反射板阵列周边及底部封闭，构成集热结构，并形成热流汇聚通道，结合集热结构侧面的进气孔和导流塔，形成热烟囱效应，利用热风力发电单元，即形成了一种光反射和光热风联用的光伏发电增效系统；所述的光伏发电增效系统包括光伏电池板阵列、光反射板阵列、集热结构、热流汇聚通道、进气孔、导流塔和热风发电单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏发电方法及其系统，特别是公开一种光反射和光热风联用的光伏发电增效方法及其系统。
背景技术
随着自然资源不断耗尽、环境污染日趋严重，人类对可再生绿色能源的需求也日益迫切，关于绿色可再生能源的研究及应用也越来越成熟，如光伏发电、光热发电、风力发电等都有了一定规模的应用，而其中以光伏发电应用最为普遍。尽管光伏发电技术已经广泛应用，但光伏电池板不仅发电效率始终不够理想而且利用不充分，而光照度不足就是其中的重要原因之一。鉴于此，带日光跟踪结构的光伏电池板阵列应运而生，如专利申请号为201510335502.4公布的“全自动太阳能双轴跟踪装置及控制系统”，这种结构有效提高了光伏电池板利用率，但结构及其控制系统往往复杂，导致成本难以降低，因此，其综合性能并无明显优势。另外，随着热风发电技术的产生，太阳能热风发电技术的研究也相应展开，但国内相关研究起步较晚，相关文献并不多，在申请号为201410219556.X公布的“太阳能热风发电装置”和201210358926.9公布的“一种结合相变蓄热技术的太阳能热风发电系统”专利中均涉猎该技术领域，前者着重介绍了一种用太阳能加热风速、用提速管提高风速来进行发电的风热发电装置，后者着重介绍一种结合相变蓄热技术来延续发电时长的风热发电系统，两者均单一地对热风发电技术展开了研究。目前，能将光伏发电与太阳能热风发电结合应用的研究更不多见，能查阅到的相关专利只有两篇，包括申请号为201120373134.X公布的实用新型专利“结合光伏技术的太阳能热风发电系统”和申请号为200810034261.X的发明专利“结合光伏技术的太阳能热风发电系统”，两者描述内容基本一致，主要以热风发电技术为核心，在太阳能热风发电系统集热装置上增加光伏电池板作为热风发电的补充，从而提高发电效率，但实质上，这样的结合对其中的任一独立发电系统的效率不仅没有促进反而相互影响和削弱。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有的光伏发电系统所存在的缺陷，提供一种发电效率高、结构简单的光伏发电系统，公开一种光反射和光热风联用的光伏发电增效方法及其系统。
本发明是这样实现的：一种光反射和光热风联用的光伏发电增效方法及其系统，其特征在于：所述的光反射和光热风联用的光伏发电增效方法以光伏发电为基础，一方面增加光反射板阵列提高光伏电池板阵列上的光照度，通过提高光伏电池板的利用率提升了单位发电量，同时通过结构设计实现了被动光伏电池板保护功能；另一方面，将光伏电池板阵列和光反射板阵列周边及底部封闭，构成集热结构，并形成热流汇聚通道，结合集热结构侧面的进气孔和导流塔，形成热烟囱效应，利用热风力发电单元，即形成了一种光反射和光热风联用的光伏发电增效系统。
所述的光伏发电增效系统包括光伏电池板阵列、光反射板阵列、集热结构、热流汇聚通道、进气孔、导流塔和热风发电单元；所述的光反射板阵列连接在每组光伏电池板阵列的两侧；所述的光伏电池板阵列和光反射板阵列周边及底部封闭形成集热结构，集热结构的一侧设有热流汇聚通道和导流塔，热流汇聚通道和导流塔的对立面设有进气孔；所述的导流塔设置在集热结构的角落处，导流塔内设有热风发电单元。
根据地理位置，所述的光伏电池板阵列与正南方呈一定的倾角，每组光伏电池板阵列都呈东西走向；所述的光反射板阵列设置在两组光伏电池板阵列之间，每组光反射板阵列都呈东西走向；所述的光反射板阵列由两组反射面构成，一组反射面朝南，另一组反射面朝北，且两组反射面均与地平面呈一定夹角，光反射板阵列为锯齿状结构。
所述的集热结构为光伏发电增效系统中的光热发电热收集循环部分；所述的热流汇聚通道、导流塔、光伏电池板阵列和光反射板阵列底部的热气流畅通无阻滞；所述的热流汇聚通道在光伏发电增效系统中的位置高于光伏电池板阵列。
本发明的有益效果是：本发明在传统光伏发电结构的基础上增加了两部分，一部分为光反射板阵列，其让光伏电池板阵列不仅受阳光直射，还受到反射光的照射，尽可能充分地利用阳光，从而使光伏电池板的利用率和发电总量得到提升；另一部分，将整个光伏电池板阵列和光反射板阵列封闭起来构成集热结构，并形成热流汇聚通道，结合进气孔和导流塔形成热烟囱效应，利用热风力发电单元进行发电。本发明的光反射板阵列由两组反射面构成，一组反射面朝南，另一组反射面朝北，两组反射面分别将反射光线照射到前后的光伏电池板阵列上，使一组光伏电池板阵列受到两组反射面的反射光照射，由于这两组反射面与地平面角度不同，根据当地日照特征，在角度选取合适的情况下可以实现两组反射面轮流无死角地总有部分反射光照射到光伏电池板阵列上，且不对光伏电池板阵列形成遮挡，从而提高光伏电池板的吸光强度，提升发电效率；同时当光照角度较高时，这种锯齿状结构的光反射板阵列的反射光线反射到光伏电池板阵列上的光线减少，由此可以避免过强的入射光对光伏电池板造成损害，起到了被动安全的作用。本发明的光伏发电增效系统发电效率高、结构简单。
附图说明
图1是本发明光反射和光热风联用的光伏发电增效系统的结构示意图。
图2是本发明光反射和光热风联用的光伏发电增效系统中的光反射板阵列结构示意图。
图3是光反射分析示意图。
图4是热风传递示意图。
在图中：1、光伏电池板阵列；2、光反射板阵列；3、集热结构；4、进气孔；5、热流汇聚通道；6、导流塔；7、热风发电单元；8、第一反射面阵列；9、第二反射面阵列；10、第一反射面；11、第二反射面；12、第三反射面；13、第四反射面。
具体实施方式
根据附图1、2和4，本发明光反射和光热风联用的光伏发电增效方法以光伏发电为基础，一方面增加光反射板阵列2提高光伏电池板阵列1上的光照度，通过提高光伏电池板的利用率提升了单位发电量，同时通过结构设计实现了被动光伏电池板保护功能；另一方面，将光伏电池板阵列1和光反射板阵列2周边及底部封闭，构成集热结构3，并形成热流汇聚通道5，结合集热结构3侧面的进气孔4和导流塔6，形成热烟囱效应，利用热风力发电单元7，即形成了一种光反射和光热风联用的光伏发电增效系统。
所述的光伏发电增效系统包括光伏电池板阵列1、光反射板阵列2、集热结构3、热流汇聚通道5、进气孔4、导流塔6和热风发电单元7；所述的光反射板阵列2连接在每组光伏电池板阵列1的两侧；所述的光伏电池板阵列1和光反射板阵列2周边及底部封闭形成集热结构3，集热结构3的一侧设有热流汇聚通道5和导流塔6，热流汇聚通道5和导流塔6的对立面设有进气孔4；所述的导流塔6设置在集热结构3的角落处，导流塔6内设有热风发电单元7。
根据地理位置，所述的光伏电池板阵列1与正南方呈一定的倾角，每组光伏电池板阵列1都呈东西走向；所述的光反射板阵列2设置在两组光伏电池板阵列1之间，每组光反射板阵列2都呈东西走向；所述的光反射板阵列2由两组反射面构成，第一反射面阵列8朝南，第二反射面阵列9朝北，且两组反射面均与地平面呈一定夹角，光反射板阵列2为锯齿状结构。
所述的集热结构3为光伏发电增效系统中的光热发电热收集循环部分；所述的热流汇聚通道5、导流塔6、光伏电池板阵列1和光反射板阵列2底部的热气流畅通无阻滞；所述的热流汇聚通道5在光伏发电增效系统中的位置高于光伏电池板阵列1。所述的导流塔6可为圆柱形烟囱结构，也可以为其它更优化的结构，其目的是加速热风风速，提高热风发电效率。为了热气流流通更通畅，可让光伏电池板阵列1与光反射板阵列2整体略微倾斜，导流塔6处于最高位置。
附图3中的带箭头直线都为入射光线，根据附图3，假设第一反射面10垂直于第二反射面11，第三反射面12垂直于第四反射面13，第一反射面10与第三反射面12平行，则第二反射面11与第四反射面13平行，第三反射面12垂直于第二反射面11，第一反射面10、第三反射面12及光伏电池板阵列1朝南，第二反射面11和第四反射面13朝北，令光伏电池板阵列1与地平面倾角为δ，第二反射面11与地平面夹角为γ，其中当地一年最低高度角≧γ>δ，第三反射面12与地平面夹角为θ，则θ=γ+90°。光伏电池板阵列1受第二反射面11和第三反射面12作用，对第二反射面11而言，当入射光线与第二反射面11法线夹角大于α且与水平面夹角大于γ时，即可将光线反射到光伏电池板阵列1上；对第三反射面12而言，当入射光线与第三反射面12法线夹角大于β或与水平面夹角大于（90°?γ）时，即可将光线反射到光伏电池板阵列1上，且α+β=90°，即入射光线与地平面夹角在（γ，γ+90°?α）区间；第二反射面11作用于光伏电池板阵列1，入射光线与地平面夹角在（γ+90°?α，γ+90°）区间。换言之，入射光线与地平面夹角在（γ，γ+90°）范围内，除本身接收太阳入射光外，总有反射光线作用于光伏电池板阵列1，这使得光伏发电效率增加。
我国大部分地区处于北回归线以北，其日照特点是：1、春分日和秋分日，太阳从正东方升起，12时到达子午线，方位正南，然后从正西日落；2、夏至日，太阳从东北方升起，绕过东南向，12时到达子午线上，方位正南，然后经西南向到西北日落，正午太阳高度角最大；3、冬至日，太阳从东南方升起，12时到达子午线，方位正南，然后在西南日落，就正午而言，一年中该日的太阳高度角最小；4、冬天太阳最大高度角小于夏天太阳最大高度角。根据国内光照特性，参考相关研究，当γ取作一年内太阳最低高度角时，本发明基本可以实现大部分日照时间内有反射光线作用于光伏电池板阵列1。另外，也可根据地域光照特性调整δ、γ、θ的值，实现不超过光伏电池板光照饱和强度下的最优化光反射增效。
本发明在传统光伏发电结构的基础上增加了两部分，一部分为光反射板阵列，其让光伏电池板阵列不仅受阳光直射，还受到反射光的照射，尽可能充分地利用阳光，从而使光伏电池板的利用率和发电总量得到提升；另一部分，将整个光伏电池板阵列和光反射板阵列封闭起来构成集热结构，并形成热流汇聚通道，结合进气孔和导流塔形成热烟囱效应，利用热风力发电单元进行发电。本发明的光反射板阵列由两组反射面构成，一组反射面朝南，另一组反射面朝北，两组反射面分别将反射光线照射到前后的光伏电池板阵列上，使一组光伏电池板阵列受到两组反射面的反射光照射，由于这两组反射面与地平面角度不同，根据当地日照特征，在角度选取合适的情况下可以实现两组反射面轮流无死角地总有部分反射光照射到光伏电池板阵列上，且不对光伏电池板阵列形成遮挡，从而提高光伏电池板的吸光强度，提升发电效率；同时当光照角度较高时，这种锯齿状结构的光反射板阵列的反射光线反射到光伏电池板阵列上的光线减少，由此可以避免过强的入射光对光伏电池板造成损害，起到了被动安全的作用。本发明的光伏发电增效系统发电效率高、结构简单。
Claims (4)
1.一种光反射和光热风联用的光伏发电增效方法，其特征在于：所述的光反射和光热风联用的光伏发电增效方法以光伏发电为基础，一方面增加光反射板阵列提高光伏电池板阵列上的光照度，通过提高光伏电池板的利用率提升了单位发电量，同时通过结构设计实现了被动光伏电池板保护功能；另一方面，将光伏电池板阵列和光反射板阵列周边及底部封闭，构成集热结构，并形成热流汇聚通道，结合集热结构侧面的进气孔和导流塔，形成热烟囱效应，利用热风力发电单元，即形成了一种光反射和光热风联用的光伏发电增效系统。
2.一种应用权利要求1所述的光反射和光热风联用的光伏发电增效方法的光反射和光热风联用的光伏发电增效系统，其特征在于：所述的光伏发电增效系统包括光伏电池板阵列、光反射板阵列、集热结构、热流汇聚通道、进气孔、导流塔和热风发电单元；所述的光反射板阵列连接在每组光伏电池板阵列的两侧；所述的光伏电池板阵列和光反射板阵列周边及底部封闭形成集热结构，集热结构的一侧设有热流汇聚通道和导流塔，热流汇聚通道和导流塔的对立面设有进气孔；所述的导流塔设置在集热结构的角落处，导流塔内设有热风发电单元。
3.根据权利要求2所述的光反射和光热风联用的光伏发电增效系统，其特征在于：根据地理位置，所述的光伏电池板阵列与正南方呈一定的倾角，每组光伏电池板阵列都呈东西走向；所述的光反射板阵列设置在两组光伏电池板阵列之间，每组光反射板阵列都呈东西走向；所述的光反射板阵列由两组反射面构成，一组反射面朝南，另一组反射面朝北，且两组反射面均与地平面呈一定夹角，光反射板阵列为锯齿状结构。
4.根据权利要求2所述的光反射和光热风联用的光伏发电增效系统，其特征在于：所述的集热结构为光伏发电增效系统中的光热发电热收集循环部分；所述的热流汇聚通道、导流塔、光伏电池板阵列和光反射板阵列底部的热气流畅通无阻滞；所述的热流汇聚通道在光伏发电增效系统中的位置高于光伏电池板阵列。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210112 Address after: 201306 building C, 899 Huanhu West 2nd Road, Lingang New District, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Shenghui (Shanghai) Energy Technology Co.,Ltd. Address before: Room 183, building 2, 771 Dongtang Road, Pudong New Area, Shanghai 200137 Patentee before: SHANGHAI JADER ELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Photovoltaic power generation efficiency increasing method and system combined with light reflection and light hot air Effective date of registration: 20220325 Granted publication date: 20180123 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Shanghai pilot Free Trade Zone New Area Branch Pledgor: Shenghui (Shanghai) Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980003226 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230313 Granted publication date: 20180123 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Shanghai pilot Free Trade Zone New Area Branch Pledgor: Shenghui (Shanghai) Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980003226 |