CN105841092B - 一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置包括太阳能综合采集器系统、发电系统、照明系统、热能供给系统及控制系统；通过利用太阳能综合采集器系统的耐热石英耦合器和光纤对菲涅尔透镜获取的太阳光能进行分流利用，分别接入照明系统、发电系统及热能供给系统，并通过设定特定耐热石英耦合器与菲涅尔透镜的距离及耐热石英耦合器的端部面积，实现最大化的光能利用；利用太阳能光纤导光照明系统将把清洁健康的阳光均匀导入室内，给人提供舒适健康的照明环境，同时解决一些需要全天候照明的区域，代替白天的电力照明，大大节省电费开支。而且综合考虑太阳能的发电、热能利用，提高太阳能的综合利用效率，减小传统能源的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能综合利用领域，具体说是一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置及方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和能源短缺、环境污染问题的日益严重，节能减排、低碳生活已成为各行各业的发展趋势。我国具有丰富的太阳能资源，三分之二以上国土面积的太阳能年总辐射量超过5.0 GJ/m2，年平均日照时数超过2200小时。尤其是广大的华北、西北地区，日照充足，为开发利用太阳能提供了良好的自然条件。
随着城市建筑趋向高层化和密集化，仅依靠传统的釆光方式已经不能满足建筑物内部的釆光要求。尤其是那些建筑较低、暗室及地下仓库，即使是晴天，室内光线也很昏暗，这在无形之中增加了人工照明的电能损耗，而且给长期在此环境中生活与工作的人身心健康带来不良影响。
而利用太阳能光纤导光照明系统不仅能够把清洁健康的阳光均匀导入室内，随意改变室内光线的整体和局部布局，代替白天的电力照明，大大节省电费开支，而且节能环保，足不出户便能充分地沐浴阳光。
在能源短缺、环境污染问题的双重压力下，综合利用清洁能源，减少污染和不可再生能源的消耗，是未来的研究重点。太阳能中不仅可以考虑可见光照明，也可以考虑近红外线发电、发热，将太阳能中蕴含的能量通过不同装置利用，提高太阳能的综合利用率。虽然当前的太阳光纤照明、太阳能发电、太阳能热能利用的技术已比较完善，但同时将照明、发电、热能利用综合考虑的装置，却少有研究。
在已有的太阳能光纤导光照明的相关专利中，有着各种各样的弊端，如专利201020621250.4，在太阳光不能直射的情况下，照明效果将会很差，同时也没考虑太阳热能的利用；专利200920277492.3、201220708663.5未考虑太阳能的综合利用，而且不能摆脱对传统能源的消耗；专利201120178341.X未考虑发电，同时在聚光装置仅考虑视日运动轨迹跟踪法，有很多局限性，出现误差后不能自动调整等，且需要定期的人为调整跟踪装置的方向。专利201320638567.2是将太阳能转化为电能，然后再进行照明，这样在光能利用上，损失较大，且太阳能电池板并未与太阳光完全垂直，光能发电上效率较低。专利201510187982.4并未考虑太阳能的热能利用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置，该装置的利用可以同步实现照明、发电及供热，有效的提高了太阳能的综合利用效率，减少了传统能源的消耗。
本发明所述的一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置具体如下：
所述太阳能综合利用装置安装在能充分利用太阳能的屋顶或其他开阔区域；
所述太阳能综合利用装置包括太阳能综合采集器系统、发电系统、照明系统、热能供给系统及控制系统；
所述的太阳能综合采集器系统包括透明滤紫外线防护罩1，由多个菲涅尔透镜2形成的菲涅尔透镜组，综合采集器7、隔热石英和红外线滤光组件8，耐热石英耦合器10及光纤11；
所述透明滤紫外线防护罩1安装在综合采集器7的上部，主要隔绝雨、雪及灰尘，同时在透明滤紫外线防护罩1上的滤紫外线膜可以保证大部分的紫外线不进入综合采集器7内；
所述菲涅尔透镜组安装在综合采集器7的口部，所述菲涅尔透镜组中部分菲涅尔透镜2用于照明、部分菲涅尔透镜2用于发电、部分菲涅尔透镜2用于供给热能；所述耐热石英耦合器10中部分耐热石英耦合器10用于照明、部分耐热石英耦合器10用于发电、部分耐热石英耦合器10用于供给热能；所述光纤11中的部分光纤11用于照明、部分光纤11用于发电、部分光纤11用于供给热能；
在用于照明的菲涅尔透镜2的0.7倍焦距上设置隔热石英和红外线滤光组件8，且所述隔热石英和红外线滤光组件8与用来照明的菲涅尔透镜2一一对应，且安装在综合采集器7的中部；在所述综合采集器7的底部安装有用于照明的耐热石英耦合器10，所述用于照明的耐热石英耦合器10与所述菲涅尔透镜2一一对应，且所述用于照明的耐热石英耦合器10的端部距菲涅尔透镜2的距离正好等于所述相应的菲涅尔透镜2可见光的焦距，且用于照明的耐热石英耦合器10的端部面积是所述相应菲涅尔透镜2的焦斑的2倍；
用于照明的光纤11一端与用于照明的耐热石英耦合器10相连，另一端连接至照明系统的采光区域13；
所述照明系统包括漫射器12、采光区域13、LED灯14、LED灯电线15及蓄电池组18，所述采光区域13内安装有漫射器12，漫射器12安装在进入采光区域13的光纤11的末端；所述采光区域13内安装有LED灯14，LED灯14通过LED灯电线15与蓄电池组18连接，在晚上或无法利用太阳光的情况下，保证采光区域13的照明；
用于发电的光纤11通过耐热石英耦合器10直接获取透过菲涅尔透镜2的太阳能，并将太阳能聚集至发电装置22中，
用于发电的耐热石英耦合器10直接获取透过菲涅尔透镜2的太阳能，用于发电的耐热石英耦合器10安装在所述综合采集器7的底部，且与用于发电的菲涅尔透镜2一一对应，且用于发电的耐热石英耦合器10的端部距用于发电的菲涅尔透镜2的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜2的红外线的焦距的0.95，用于发电的耐热石英耦合器10的端部面积是所述相应的菲涅尔透镜2的焦斑的2倍；
用于发电的光纤11一端与用于发电的耐热石英耦合器10相连，另一端连接至发电系统的凸透镜21；
所述的太阳能光纤发电系统包括凸透镜21、发电装置22、光感发电元器件23、发电系统电线24；在用于发电的光纤11的末端安装有与其一一对应的凸透镜21，同时在凸透镜21的焦点处放置光感发电元器件23，光感发电元器件23的面积与凸透镜21的投影面积一致，凸透镜21和光感发电元器件23均固定在发电装置22里，发电装置22通过发电系统电线24与蓄电池组18连接；
太阳能电池板发电系统包括太阳能电池板6和太阳能电池板电流传输线26，太阳能电池板6通过与蓄电池组18连接，在有可利用的太阳光时，进行发电，并对蓄电池进行充电。
用于供给热能的耐热石英耦合器10直接获取透过菲涅尔透镜2太阳能，所述用于供给热能的耐热石英耦合器10安装在综合采集器7的底部，且与用于供给热能的菲涅尔透镜2一一对应，且用于供给热能的耐热石英耦合器10的端部距菲涅尔透镜2的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜2的红外线的焦距的0.75，耐热石英耦合器10的端部面积应是所述相应的菲涅尔透镜2的焦斑的2倍；
用于供给热能的光纤11的一端与用于供给热能的耐热石英耦合器10相连，另一端连接至热能供给系统的凸透镜21；
所述热能供给系统包括凸透镜21、水箱34、水箱温度感应器35、温度感应器传输线36、水箱搅拌器31、电加热器32、水箱搅拌器电线3及水箱搅拌器控制信号线29；所述热能供给系统的水箱34内壁上嵌固有与用于供给热能的光纤11一一对应的凸透镜21，所述水箱34上部安装自来水进水管41，下部安装出水管，并通过阀门控制；在水箱34内安装有水箱温度感应器35，同时水箱温度感应器35通过温度感应器传输线36与控制系统的综合控制器37连接；
所述控制系统包括采集支撑架9、连接器20、方位角系统19、方位角系统控制信号线28、高度角系统33、光电感应元件5、高度角系统控制信号线38、综合控制器37、全球定位系统和当地时钟；
所述综合采集器7通过连接装置安装在采集器支撑架9上，在采集器支撑架9的一侧安装高度角系统33，采集器支撑架9通过连接器20放置在方位角系统19上，高度角系统33通过高度角系统控制信号线38与综合控制器37连接，方位角系统19通过方位角系统控制信号线28与综合控制器37连接，在综合控制器37内集成全球定位系统和当地时钟，由此组成太阳光综合采集器的控制系统，保证综合采集器7能与太阳光垂直，充分利用太阳能。
进一步的，所述水箱34中安装有电加热器32，所述电加热器32与综合控制器37和市政电40连接，在无法利用太阳能或温度不能保证时，优先利用蓄电池加热，在蓄电池电量不足时，利用市政电加热。
进一步的，所述水箱34底部安装水箱搅拌器31，以保证水箱里的水受热均匀，水箱搅拌器31通过水箱搅拌器电线3与蓄电池组18连接，水箱搅拌器31通过水箱搅拌器控制信号线29与控制系统的综合控制器37连接。
进一步的，综合采集器7顶部周边设置有太阳能电池板6，在综合采集器7与太阳能电池板6连接处设置光电感应元件5，光电感应元件5通过光电感应元件信号线39与控制系统的综合控制器37连接，所述太阳能电池板6通过太阳能电池板电流传输线26与蓄电池组18连接。
进一步的，所述照明系统的蓄电池组与市政电电线连接；所述照明系统的蓄电池组与控制系统的综合控制器37连接；所述照明系统的蓄电池组通过方位角系统电线17与方位角系统19连接；所述照明系统的蓄电池组通过高度角系统电线4与高度角系统33连接。
本发明所述技术方案的有益效果在于：利用耐热石英耦合器和光纤对菲涅尔透镜获取的太阳光能进行分流，分别接入照明系统、发电系统及热能供给系统，并通过设定特定耐热石英耦合器与菲涅尔透镜的距离及耐热石英耦合器的端部面积，实现最大化的光能利用；本发明所述的装置采用自动追踪装置与全球定位系统和当地时间相结合的控制系统，保证太阳光与综合采集装置时刻保持垂直，最大效率的利用太阳能；本发明所述的装置将太阳能中对人有害的紫外光滤除，给人提供舒适的光照环境，减少传统电能的消耗；本发明所述的采用自动控制技术，可以降低人工成本，同时，提高了系统运行的准确性，稳定性；本发明所述的装置综合利用太阳能，大部分时间实现自给自足，不消耗其他能源，而且利用的是清洁能源，环保可靠。
附图说明
图1一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置结构组成示意图；
附图2一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置的综合采集器控制流程示意图；
附图3一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置的照明系统工作流程示意图。
附图4一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置的发电系统工作流程示意图；
附图5一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置的热能系统工作流程示意图；
图中： 1透明滤紫外线防护罩、2菲涅尔透镜、3水箱搅拌器电线、4高度角系统电线、5光电感应元件、6太阳能电池板、7综合采集器、8隔热石英和红外线滤光组件、9采集器支撑架、10耐热石英耦合器、11光纤、12漫射器、13采光区域、14LED灯、15LED灯电线、16基础、17方位角系统电线、18蓄电池组、19方位角系统、20连接器、21凸透镜、22发电装置、23光感发电元器件、24发电系统电线、25市政电电线、26太阳能电池板电流传输线、27蓄电池组控制信号线、28方位角系统控制信号线、29水箱搅拌器控制信号线、30电加热器控制线、31水箱搅拌器、32电加热器、33高度角系统34水箱、35水箱温度感应器、36温度感应器传输线、37综合控制器、38高度角系统控制信号线、39光电感应元件信号线、40市政电、41自来水进水管。
具体实施方式
为更加详细的描述本发明所述的技术方案，现结合附图对本发明所述技术方案进行详细说明，具体如下：
一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置包括太阳能综合采集器系统、发电系统、照明系统、热能供给系统及控制系统；
所述的太阳能综合利用装置安装在屋顶或其他开阔区域，能充分利用太阳光能。综合采集器7是利用太阳光的重要装置，由透明滤紫外线防护罩1，菲涅尔透镜2，隔热石英和红外线滤光组件8，耐热石英耦合器10，光纤11等组成。所述的透明滤紫外线防护罩1安装在综合采集器7的上部，主要隔绝雨、雪、灰尘等，同时在透明滤紫外线防护罩1上的滤紫外线膜可以保证大部分的紫外线不进入综合采集器7内。所述的多组菲涅尔透镜2安装在综合采集器7的口部，在用来照明的部分菲涅尔透镜2的0.7倍焦距上设置隔热石英和红外线滤光组件8，隔热石英和红外线滤光组件8与用来照明的部分菲涅尔透镜2一一对应，且安装在综合采集器7的中部；耐热石英耦合器10安装在所述的综合采集器7的底部，且与菲涅尔透镜2一一对应，且耐热石英耦合器10的端部距菲涅尔透镜2的距离正好等于所述相应的菲涅尔透镜2可见光的焦距，耐热石英耦合器10的端部面积应是所述相应的菲涅尔透镜2的焦斑的2倍。光纤11的一端与耐热石英耦合器10相连，另一端分别连接至采光区域13，发电装置22和水箱34。
（2）所述的综合采集器7通过连接装置安装在采集器支撑架9上，在采集器支撑架9的一侧安装高度角系统33，采集器支撑架9通过连接器20放置在方位角系统19上，在综合采集器7与太阳能电池板6连接处设置光电感应元件5，光电感应元件5通过光电感应元件信号线39与综合控制器37连接，高度角系统33通过高度角系统控制信号线38与综合控制器37连接，方位角系统19通过方位角系统控制信号线28与综合控制器37连接，在综合控制器37内集成全球定位系统和当地时钟，由此组成太阳光综合采集器的控制装置，保证综合采集器7能与太阳光垂直，充分利用太阳能, 具体控制流程详见附图2。
（3）在所述的采光区域13内安装漫射器12，漫射器12安装在进入采光区域13的光纤11的末端，保证光线的柔和和散射，扩大照明范围。同时在采光区域13内安装LED灯14，LED灯14通过LED灯电线15与蓄电池组18连接，在晚上或无法利用太阳光的情况下，保证采光区域13的照明，具体控制流程详见附图3。
（4）在所述的综合采集器7内的部分光纤11，无需通过隔热石英和红外线滤光组件8，直接将太阳光通过上述的耐热石英耦合器10，将太阳能聚集至发电装置22里，耐热石英耦合器10安装在所述的综合采集器7的底部，且与菲涅尔透镜2一一对应，且耐热石英耦合器10的端部距菲涅尔透镜2的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜2的红外线的焦距的0.95，耐热石英耦合器10的端部面积应是所述相应的菲涅尔透镜2的焦斑的2倍。在光纤11的末端，安装与光纤11一一对应的凸透镜21，同时在凸透镜21的焦点处放置光感发电元器件23，光感发电元器件23的面积与凸透镜21的投影面积一致，凸透镜21和光感发电元器件23均固定在发电装置22里。发电装置22通过发电系统电线24与蓄电池组18连接。与综合采集器7连接的太阳能电池板6，通过太阳能电池板电流传输线26与蓄电池组18连接，具体控制流程详见附图4。
（5）在所述的综合采集器7内的部分光纤11，无需通过隔热石英和红外线滤光组件8，直接将太阳光通过上述的耐热石英耦合器10，将太阳能聚集至水箱34里，耐热石英耦合器10安装在所述的综合采集器7的底部，且与菲涅尔透镜2一一对应，且耐热石英耦合器10的端部距菲涅尔透镜2的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜2的红外线的焦距的0.75，耐热石英耦合器10的端部面积应是所述相应的菲涅尔透镜2的焦斑的2倍。在光纤11的末端，安装与光纤11一一对应的凸透镜21，凸透镜21嵌固在带保温的水箱34里。水箱34上部安装自来水进水管41，下部安装出水管，并通过阀门控制。在水箱34里安装水箱温度感应器35，同时水箱温度感应器35通过温度感应器传输线36与综合控制器37连接。在水箱34里安装电加热器32，同时电加热器32同时与综合控制器37和市政电40连接，在无法利用太阳能或温度不能保证时，利用市政电40加热。在水箱34底部安装水箱搅拌器31，保证水箱里的水受热均匀，水箱搅拌器31通过水箱搅拌器电线3与蓄电池组18连接，水箱搅拌器31通过水箱搅拌器控制信号线29与综合控制器37连接。具体控制流程详见附图5。
（6）所述的蓄电池组18放置在基础16上，在蓄电池组18上部放置方位角系统19和综合采集器7系统。蓄电池组18通过太阳能电池板电流传输线26与太阳能电池板6连接。蓄电池组18通过发电系统电线24与发电装置22连接。蓄电池组18通过市政电电线25连接。蓄电池组18通过蓄电池组控制信号线27与综合控制器37连接。蓄电池组18通过方位角系统电线17与方位角系统19连接。蓄电池组18通过高度角系统电线4与高度角系统33连接。蓄电池组18通过LED灯电线15与LED灯14连接。蓄电池组18通过水箱搅拌器电线3与水箱搅拌器31连接。
本发明所述的一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置的工作过程为：
（1）初始运行时，市政电通过市政电电线25向蓄电池组18进行充电，同时打开水箱34的自来水开关，灌80%的水，然后运行其他各个部件，保证系统都能正常运行。
（2）本套发明装置放置在屋顶或开阔区域。综合控制器37内放置全球定位系统和当地时间软件，在两者的作用下，确定装置放置区太阳升起和落下的时间。在该段时间内，装置进行照明、发电、发热工作。其余时间，仅综合控制器37进入运行状态，保证LED灯14以及水箱34的正常监测。
（3）在正常工作时段，综合控制器37内的全球定位系统和当地时间共同作用，驱动方位角系统19和高度角系统33运行，保证综合采集器7和太阳能电池板6均能与太阳光垂直，并通过光电感应元件5进行校正，保证整个综合采集器7和太阳能电池板6时刻与太阳保持垂直。驱动方位角系统19和高度角系统33运行时，均利用相关线路从蓄电池组18上获取电能。而太阳能电池板6因时刻保持与太阳的垂直状态，保证最大效率的进行发电，并通过太阳能电池板电流传输线26对蓄电池组18进行充电。
（4）综合采集器7时刻与太阳保持垂直，太阳光线通过透明滤紫外线防护罩1时，滤除大部分的紫外线，然后进入到菲涅尔透镜2上。在进行照明的系统上，通过菲涅尔透镜2的太阳光线在隔热石英和红外线滤光组件8的作用下，将红外线进行过滤，仅可见光通过，然后在耐热石英耦合器10上进行汇聚耦合。耦合后的可见光通过光纤11，传输至采光区域13内，光线进入房间后，在漫射器12的作用下，进行漫散射，将光线变得柔和，扩大照明区域。
（5）在进行发电的系统上，光线无需通过隔热石英和红外线滤光组件8，直接与相应位置的耐热石英耦合器10进行汇聚耦合，耦合后主要的近红外线通过光纤11进入发电装置22里，并在发电装置22里的凸透镜21的作用下，再次进行汇聚至相应位置的光感发电元器件23上，进而产生电能，并通过发电系统电线24进入蓄电池组18进行充电。
（6）在进行热能利用的系统上，光线无需通过隔热石英和红外线滤光组件8，直接与相应位置的耐热石英耦合器10进行汇聚耦合，耦合后的可见光。红外线等通过光纤11进入水箱34里，并在内嵌在水箱34里的凸透镜21作用下，进行汇聚，并作用于水箱的水中，对水进行加热，同时水箱34底部的水箱搅拌器31通过蓄电池组18提供的电能进行工作，搅动水箱的水，保证均匀受热。而水箱34上的水箱温度感应器35时时将温度传输给综合控制器37，并直观显示给用户。此时的电加热器32不运行。
（7）蓄电池组18内部安装有蓄电池及其他控制元件，保证蓄电池组18的正常工作。蓄电池组18由发电装置22和太阳能电池板6以及市政电进行充电。在正常工作情况下，无需市政电工作。而需要从蓄电池组18上用电的系统有LED灯14，方位角系统19，高度角系统33，以及水箱搅拌器31和电加热器32。正常情况下，电加热器32不运行。
（8）装置上的相关控制和传输信号，如高度角系统工作信号、方位角系统工作信号、蓄电池系统、热能利用系统、光电感应元件等均与综合控制器连接，进行监测控制，保证系统正常运行。
（9）在无太阳能利用的情况下，如夜晚、阴天等，高度角系统和方位角系统不工作，采光区域13由LED灯14进行保证照明。发电装置22不工作。蓄电池组18在综合控制器37的监测下，及时确定所存电量，在电量不足的情况下，打开市政电源，进行充电。而水箱34中的水箱温度感应器35及时将温度反馈给综合控制器37，时时监测水温，当水温低于用户要求时，由电加热器32进行加热，水箱搅拌器31正常运行；在蓄电池组18电量不足下，直接由市政电进行加热。在晚上时段，每周的其中一天，在蓄电池组18电量充足的情况下，单独运行水箱搅拌器31和电加热器32半小时左右，将水温升高至80℃，进行消毒杀菌。
以上对本发明所提出的一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (2)
1.一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置，其特征在于：
所述太阳能综合利用装置安装在能充分利用太阳能的屋顶或其他开阔区域；
所述太阳能综合利用装置包括太阳能综合采集器系统、发电系统、照明系统、热能供给系统及控制系统；
所述的太阳能综合采集器系统包括透明滤紫外线防护罩，由多个菲涅尔透镜形成的菲涅尔透镜组，综合采集器、隔热石英和红外线滤光组件，耐热石英耦合器及光纤；
所述透明滤紫外线防护罩安装在综合采集器的上部，主要隔绝雨、雪及灰尘，同时在透明滤紫外线防护罩上的滤紫外线膜可以保证大部分的紫外线不进入综合采集器内；
所述菲涅尔透镜组安装在综合采集器的口部，所述菲涅尔透镜组中部分菲涅尔透镜用于照明、部分菲涅尔透镜用于发电、部分菲涅尔透镜用于供给热能；所述耐热石英耦合器中部分耐热石英耦合器用于照明、部分耐热石英耦合器用于发电、部分耐热石英耦合器用于供给热能；所述光纤中的部分光纤用于照明、部分光纤用于发电、部分光纤用于供给热能；
在用于照明的菲涅尔透镜的0.7倍焦距上设置隔热石英和红外线滤光组件，且所述隔热石英和红外线滤光组件与用来照明的菲涅尔透镜一一对应，且安装在综合采集器的中部；在所述综合采集器的底部安装有用于照明的耐热石英耦合器，所述用于照明的耐热石英耦合器与所述菲涅尔透镜一一对应，且所述用于照明的耐热石英耦合器的端部距菲涅尔透镜的距离正好等于所述相应的菲涅尔透镜可见光的焦距，且用于照明的耐热石英耦合器的端部面积是所述相应菲涅尔透镜的焦斑的2倍；
用于照明的光纤一端与用于照明的耐热石英耦合器相连，另一端连接至照明系统的采光区域；
所述照明系统包括漫射器、采光区域、LED灯、LED灯电线及蓄电池组，所述采光区域内安装有漫射器，漫射器安装在进入采光区域的光纤的末端；所述采光区域内安装有LED灯，LED灯通过LED灯电线与蓄电池组连接，在晚上或无法利用太阳光的情况下，保证采光区域的照明；
发电系统由太阳能电池板发电系统和太阳能光纤发电系统；在发电系统正常运行时，太阳能电池板因时刻保持与太阳的垂直状态，保证最大效率的进行发电，并通过太阳能电池板电流传输线对蓄电池组进行充电；太阳能光纤发电系统中用于发电的光纤通过耐热石英耦合器直接获取透过菲涅尔透镜的太阳能，并将太阳能聚集至发电装置中；
用于发电的耐热石英耦合器直接获取透过菲涅尔透镜的太阳能，用于发电的耐热石英耦合器安装在所述综合采集器的底部，且与用于发电的菲涅尔透镜一一对应，且用于发电的耐热石英耦合器的端部距用于发电的菲涅尔透镜的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜的红外线的焦距的0.95，用于发电的耐热石英耦合器的端部面积是所述相应的菲涅尔透镜的焦斑的2倍；
用于发电的光纤一端与用于发电的耐热石英耦合器相连，另一端连接至发电系统的凸透镜；
所述的太阳能光纤发电系统包括凸透镜、发电装置、光感发电元器件、发电系统电线；在用于发电的光纤的末端安装有与其一一对应的凸透镜，同时在凸透镜的焦点处放置光感发电元器件，光感发电元器件的面积与凸透镜的投影面积一致，凸透镜和光感发电元器件均固定在发电装置里，发电装置通过发电系统电线与蓄电池组连接；
用于供给热能的耐热石英耦合器直接获取透过菲涅尔透镜的太阳能，所述用于供给热能的耐热石英耦合器安装在综合采集器的底部，且与用于供给热能的菲涅尔透镜一一对应，且用于供给热能的耐热石英耦合器的端部距菲涅尔透镜的距离正好等于通过所述相应的菲涅尔透镜的红外线的焦距的0.75，耐热石英耦合器的端部面积应是所述相应的菲涅尔透镜的焦斑的2倍；
用于供给热能的光纤的一端与用于供给热能的耐热石英耦合器相连，另一端连接至热能供给系统的凸透镜；
所述热能供给系统包括凸透镜、水箱、水箱温度感应器、温度感应器传输线、水箱搅拌器、电加热器、水箱搅拌器电线及水箱搅拌器控制信号线所述热能供给系统的水箱内壁上嵌固有与用于供给热能的光纤一一对应的凸透镜，所述水箱上部安装自来水进水管，下部安装出水管，并通过阀门控制；在水箱内安装有水箱温度感应器，同时水箱温度感应器通过温度感应器传输线与控制系统的综合控制器连接；
所述控制系统包括采集支撑架、连接器、方位角系统、方位角系统控制信号线、高度角系统、高度角系统控制信号线、光电感应元件、综合控制器、全球定位系统和当地时钟；
所述综合采集器通过连接装置安装在采集器支撑架上，在采集器支撑架的一侧安装高度角系统，采集器支撑架通过连接器放置在方位角系统上，高度角系统通过高度角系统控制信号线与综合控制器连接，方位角系统通过方位角系统控制信号线与综合控制器连接，在综合控制器内集成全球定位系统和当地时钟，由此组成太阳光综合采集器的控制系统，保证综合采集器能与太阳光垂直，充分利用太阳能；
所述水箱中安装有电加热器，所述电加热器与综合控制器和市政电连接，在无法利用太阳能或温度不能保证时，优先利用蓄电池加热，在蓄电池电量不足时利用市政电加热；
所述水箱底部安装水箱搅拌器，以保证水箱里的水受热均匀，水箱搅拌器通过水箱搅拌器电线与蓄电池组连接，水箱搅拌器通过水箱搅拌器控制信号线与控制系统的综合控制器连接；
综合采集器顶部周边设置有太阳能电池板，在综合采集器与太阳能电池板连接处设置光电感应元件，光电感应元件通过光电感应元件信号线与控制系统的综合控制器连接，所述太阳能电池板通过太阳能电池板电流传输线与蓄电池组连接；
所述照明系统的蓄电池组与市政电电线连接；所述照明系统的蓄电池组与控制系统的综合控制器连接；所述照明系统的蓄电池组通过方位角系统电线与连接方位角系统连接；所述照明系统的蓄电池组通过高度角系统电线与高度角系统连接。
2.利用如权利要求1所述的一种基于太阳能光纤的太阳能综合利用装置实现太阳能综合利用的方法为：
步骤一：初始运行时，市政电通过市政电电线向蓄电池组进行充电，同时打开水箱的自来水开关，灌80％的水，然后运行其他各个部件，保证系统都能正常运行；
步骤二：综合控制器内放置全球定位系统和当地时间软件，在两者的作用下，确定装置放置区太阳升起和落下的时间；在该段时间内，装置进行照明、发电及发热工作；其余时间，仅综合控制器进入运行状态，保证LED灯以及水箱的正常监测；
步骤三：在正常工作时段，综合控制器内的全球定位系统和当地时间共同作用，驱动方位角系统和高度角系统运行，保证综合采集器和太阳能电池板均能与太阳光垂直，并通过光电感应元件进行校正，保证整个综合采集器和太阳能电池板时刻与太阳保持垂直；驱动方位角系统和高度角系统运行时，均利用相关线路从蓄电池组上获取电能；而太阳能电池板因时刻保持与太阳的垂直状态，保证最大效率的进行发电，并通过太阳能电池板电流传输线对蓄电池组进行充电；
步骤四：综合采集器时刻与太阳保持垂直，太阳光线通过透明滤紫外线防护罩时，滤除大部分的紫外线，然后进入到菲涅尔透镜上；在照明系统上，通过菲涅尔透镜的太阳光线在隔热石英和红外线滤光组件的作用下，将红外线进行过滤，仅可见光通过，然后在耐热石英耦合器上进行汇聚耦合；耦合后的可见光通过光纤，传输至采光区域内，光线进入房间后，在漫射器的作用下，进行漫散射，将光线变得柔和，扩大照明区域；
步骤五：在发电系统上，光线无需通过隔热石英和红外线滤光组件，直接与相应位置的耐热石英耦合器进行汇聚耦合，耦合后主要的近红外线通过光纤进入发电装置里，并在发电装置里的凸透镜的作用下，再次进行汇聚至相应位置的光感发电元器件上，进而产生电能，并通过发电系统电线进入蓄电池进行充电；
步骤六：在进行热能利用的系统上，光线无需通过隔热石英和红外线滤光组件，直接与相应位置的耐热石英耦合器进行汇聚耦合，耦合后的可见光、红外线等通过光纤进入水箱里，并在内嵌在水箱里的凸透镜作用下，进行汇聚，并作用于水箱的水中，对水进行加热，同时水箱底部的水箱搅拌器通过蓄电池组提供的电能进行工作，搅动水箱的水，保证均匀受热；而水箱上的水箱温度感应器时时将温度传输给综合控制器，并直观显示给用户；此时的电加热器不运行；
步骤七：蓄电池组内部安装有蓄电池及其他控制元件，保证蓄电池组的正常工作；蓄电池组由发电装置和太阳能电池板以及市政电进行充电；在正常工作情况下，无需市政电工作；而需要从蓄电池组上用电的系统有LED灯，方位角系统，高度角系统，以及水箱搅拌器和电加热器；正常情况下，电加热器不运行；
步骤八：装置上的相关控制和传输信号，高度角系统工作信号、方位角系统工作信号、蓄电池系统、热能利用系统、光电感应元件均与综合控制器连接，进行监测控制，保证系统正常运行；
步骤九：在无太阳能利用的情况下，夜晚和阴天，高度角系统和方位角系统不工作，采光区域由LED灯进行保证照明；发电装置不工作；蓄电池组在综合控制器的监测下，及时确定所存电量，在电量不足的情况下，打开市政电源，进行充电；而水箱中的水箱温度感应器及时将温度反馈给综合控制器，时时监测水温，当水温低于用户要求时，由电加热器进行加热，水箱搅拌器正常运行；在蓄电池组电量不足下，直接由市政电进行加热；在晚上时段，每周的其中一天，在蓄电池组电量充足的情况下，单独运行水箱搅拌器和电加热器半小时，将水温升高至80℃，进行消毒杀菌。
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