CN107947726A - 固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反光聚光太阳能集热发电装置。是用于中央空调系统的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置。包括有主框架、与主框架固接的集热管支架、集热管和反光聚光机构，其特征是在集热管的两侧或一侧平行固接有太阳能电池板。该装置将主要解决(真空)集热管——镜面反射镜组合式太阳能采集装置的春秋使用效率不高问题；减少镜面反射镜反射聚焦于(真空)集热管，如果反射聚焦出现偏差时，造成的浪费。降低的机械故障率。
Description
【技术领域】
本发明涉及太阳能发电和供热技术领域，尤其是涉及一种反光聚光太阳能集热发电装置。属于太阳能光热系统的组成之一。尤其是中央空调系统的组成之一。
【背景技术】
反光聚光在太阳能中央空调系统是太阳能利用的基本形式，是最早实现商业化运行的太阳能光热技术。
其采用的技术方案通常包括安装在支撑框架上的弧面镜面反射镜、借助支撑框架固定在弧面镜面反射镜焦线上的真空集热管，以及通过支撑框架驱动弧面镜面反射镜跟踪太阳的跟踪机构，工作时，弧面镜面反射镜将入射阳光反射聚焦为一条集线，安置在这条集线上的接收器可以吸收阳光加热流体介质。
将真空集热管——镜面反射镜为太阳能采集装置，用于中央空调或热水器，是个高效率的采集装置，平均光热转化效率都超过50%。但是，其缺点是只能在夏季和冬季使用，在春秋两季处于低效率或停止使用的状态，不能高效利用全部太阳能采集设备，还浪费了太阳能资源。如按照全年为周期统计，每平米太阳能采集设备是不能达到最大太阳能采集利用效率的。
目前现有解决方案存在不能高效利用全部太阳能采集设备的方案如下：
如授权公告：CN 2580363 Y，《基本固定、高倍聚焦的太阳能集热器》所述方案；
如授权公告：CN 87212764U，《一种聚焦全封闭式太阳能开水器》所述方案；
如授权公告：CN 2252966 Y，《一种多功能贮热式太阳灶》所述方案；
如授权公告：CN 2305622Y，《一种用于太阳能真空集热管的聚光装置》所述方案；
如授权公告：CN 238473 Y，《聚焦跟踪式高效太阳能加热器》所述方案；
如授权公告：CN 201096909Y，《一种太阳能聚光反射板》所述方案；
如授权公告：CN 101667604A，《太阳能均匀光叠加反射聚光镜的设计方法》所述方案；
如公告：ZL 200620030922．8《抛物面焦线半跟踪太阳能热水器》所述方案；
如公告：CN 201539980 U《大焦距抛物槽反射柱式聚光太阳能高温集热器》所述方案；
如公告：CN 101510741A《一种太阳能聚光装置》所述方案；
如公告：CN 1632413A《散集式反射系统收集光能的方法》所述方案；
如公告：CN 101608836A《组合反射面太阳能集热器》所述方案；
如公告：CN 101794017 A《一种薄膜太阳能反射聚光装置》所述方案；
如公告：CN 201336639Y《平面镜反射太阳能光伏发电的落地槽式聚光器》所述方案；
如公告：CN 201396962 Y《槽式抛物面太阳能集热装置》所述方案；
如公告：CN 201059805Y，《抛物线凹型槽反射镜聚焦太阳能发电、净水装置》所述方案；
如：CN 101532476A《太阳能柱面聚焦集热储热蒸汽锅炉一汽轮机发电装置》所述方案；
如：ZL200820006953.9《一种阵列式柱面反光聚焦太阳能高温集热储热装置》所述方案；
如将太阳能光电电池——镜面反射镜的组合作为为太阳能采集装置，用于中央空调或热水器，则不是个高效率的采集装置。首先，平均光电转化效率都低于30%。其次,用于高倍聚焦的太阳能光电电池一般是单晶硅或多晶硅的组件，在高倍聚焦的使用方式过程中会引起光伏构件单晶硅或多晶硅太阳能光电电池的过热，（当夏季，局部温度将超过35度，）光电转化效率将大大下降。因此将太阳能光电电池——镜面反射镜的组合作为中央空调制冷使用时，使用效果很差。
如公告：CN 101001058 B《一种主动采光太阳能弧板光伏发电装置》所述方案；
此外，太阳能采集装置是真空集热管——镜面反射镜的组合，还存在反射聚焦在真空集热管上时，因为太阳的黄道在改变，或跟踪出现偏差或其它因素导致的反射聚焦不准。造成了阳光浪费、真空集热管吸收效率下降等缺点。
包含本发明人已经申请：公告CN103199743A《一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置》所述方案；缺点是吸收太阳能的光伏板，设置在活动构件上，容易产生机械故障。
包含本发明人已经申请：公告CN103795326A《一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置》所述方案；缺点是吸收太阳能的光伏板，设置在活动构件上，容易产生机械故障。
包含本发明人已经申请：公告CN101976972A《一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置》所述方案；缺点是吸收太阳能的光伏板，设置在活动构件上，容易产生机械故障。
包含本发明人已经申请：公告CN101976973A《一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置》所述方案；缺点是吸收太阳能的光伏板，设置在活动构件上，容易产生机械故障。
包含本发明人已经申请：公告CN102013843A《一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置》所述方案；缺点是吸收太阳能的光伏板，设置在活动构件上，容易产生机械故障。
【发明内容】
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，而提供一种用于中央空调系统的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置。该装置将主要解决（真空）集热管——镜面反射镜组合式太阳能采集装置的春秋使用效率不高问题；减少镜面反射镜反射聚焦于（真空）集热管，如果反射聚焦出现偏差（或聚焦不准）时，造成的浪费。同时可提供高效果的光伏电力，提高镜面反射镜组合式太阳能采集装置的综合吸收效率，同时有低的机械故障率。
本发明解决上述问题，提供如下方案：
设计的一种固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，包括有主框架、与主框架固接的集热管支架、集热管和反光聚光机构，其特征是在集热管的两侧或一侧平行固接有太阳能电池板；构成反光聚光机构的太阳光反光板支撑装置固接在集热管支架上或固接在主框架上；太阳光反光板支撑装置上固接太阳光反光板；太阳光反光板会随着太阳光反光板支撑装置运动；反光聚光机构可围绕集热管转动或调整定位固定于某状态。
所述的一种固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的反光聚光机构可以以支撑轴或滑动轨道为支撑围绕集热管转动或移动。
所述的一种固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的太阳能电池板是固接在集热管支架主体上；太阳能电池板的受光面冲向太阳光反光板或太阳能电池板双面均可受光发电。
所述的一种固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的太阳能电池板其横剖面的形状是平面直线或有利于光线聚焦的槽型，包括但不限于是半圆、近似半圆的弧形、双曲线槽型、双曲线带平底的槽型、异型槽型；太阳能电池板长度与集热管匹配，可以是多块拼接而成，也可是一体结构。
所述的一种固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的太阳能电池板上的太阳能电池组件包含但不限于是单晶硅、多晶硅、非硅类（如砷化镓类）薄膜类太阳能电池及其组件；太阳能电池组件之间通过电连接实现。
所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于反光聚光机构是由固定在主框架的太阳光反光板支撑装置（主反光板支架）和与集热管平行的反光光面构成，反光光面可将入射阳光反光并聚焦光线于集热管上；
其中，反光光面的截面图型包括但不限于是半圆、近似半圆的弧形、双曲线槽型、双曲线带平底的槽型、异型槽型、多平面组合；
其中，反光光面可以是多个等宽反光平板组合的类曲面，类曲面包括但不限于是半圆、近似半圆的弧形、双曲线槽型、双曲线带平底的槽型、异型槽型、平面及多平面的组合；
其中，反光光面可以是多个等宽反光曲面板的组合，反光曲面包含但不限于是圆柱曲面；
其中，太阳光反光板支撑装置为可受控转动或移动构件或组合使用的多个等宽反光平板为可受控转动或移动构件；
其中，反光光面或多个反光平板可以是曲面板材上镀有反光膜或镀有反光涂层或贴有反光膜构成，或曲面板材为亮金属材质单面抛光形成镜面，金属材质包括但不限于是不锈钢，或曲面板材为玻璃材质单面镀银形成镜面。
所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征是在反光聚光机构或主框架上增设太阳能跟踪机构及其配套的驱动装置；以实现全天候的最佳的集热效果，适应天气变化而转动不同角度，以减少风、雨的损害，具体方式众多。
但是，使用太阳能跟踪机构、虽具有较高的自动化程度，却不是最佳的选择。不但增加了成本，且整个采光聚能系统可活动件越多，将来维护维修越多，不是整个系统长寿命的设计。
所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于在太阳能电池板是固接在集热管或集热管支撑架上，在固接点上可增有控制太阳能电池板转动装置；
所述控制转动装置包含但不限于有组合使用的齿轮组、步进电机或直流电机；
或包含但不限于有手动扳手、定位卡槽和配套使用的活动卡键及弹簧；
或包含但不限于有配套使用的轴承；
或上述方式的组合。具体方案众多。
所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于为了扩大采光面积和匹配吸收式制冷系统，所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置是多组组合使用，可串联、可并联组合使用；无论串联或并联都是集热管与集热管之间实现管路连接，太阳能电池组件之间进行电连接。具体方式众多。
其中，集热管管路连接包含但不限于是：设有弯头连接管和对接法兰部件，对接法兰部件通过螺栓相连接，集热管的集热部分与循环部分通过柔性金属波纹管相连。具体方式众多。
其中，集热管包含但不限于包含是：含有吸热涂层的金属管、含有吸热涂层真空玻璃管、内含有金属管和吸热涂层真空玻璃管、内含有陶瓷管和吸热涂层真空玻璃管。具体方式众多。
所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于集热管为一根；或多根平行。
本装置优势在于：鉴于反光聚光机构是受控可调的，可以把阳光全部反光聚焦在集热管上，也可把部分或全部阳光反光聚焦在旁侧的太阳能电池板上。可实现整个系统在纯采光发电和纯采热两个状态之间的可自由切换或自有比例选择，即实现获取热量和获取电力的自由选择和比例搭配。作为中央空调的吸收式制冷、冬季采暖的部件，采热主要是冬季采暖和夏季的空气调节；春秋两季主要是发电，和提供少量的热水（如用于洗澡水等）。一年四季都可以按需获取太阳能，实现充分利用上太阳能资源和光伏光热设备。
与背景技术相比，还有一个重要优点是：增加了的太阳能电池板，成本增加不多（不足10%），但使用效果和使用收益增大了一倍左右，即性价比提升接近100%。
还有一个优点是：增加了的太阳能电池板受光面一般是向下的，省去了落下灰尘后的太阳能电池吸收效率下降，即可省去了太阳能电池板的除尘措施。
还有一个优点是：选择固定的光伏板，大大降低了机械故障率。
此外，增加了太阳能电池板，防止了反光聚光机构的聚焦不准（聚光漂移）或有偏差带来的太阳光资源的浪费和整个采光系统的效率下降。并提供了自动调整反光聚光机构的新设计思路。
【附图说明】
下面结合具体实施例的附图做进一步说明
图1太阳能电池板是单直板结构的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置侧视示意图；
图2太阳能电池板是单直板结构的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置夏季使用状态剖面示意图；
图3太阳能电池板是单直板结构的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置春季使用状态剖面示意图；
图4反光聚光机构是多个等宽反光平板的组合的平面型的示意图；
图5反光聚光机构是多个等宽反光平板的组合的类曲面的剖面示意图；
图6剖面为异型槽型的太阳能电池板的剖面示意图；
图7与主框架固接的集热管支架是多根的结构原理示意图；
图8剖面为双曲线带平底的槽型的太阳能电池板的剖面示意图；
图9多组组合使用的反光聚光太阳能集热发电装置阵列示意图；
其中 １－主框架，２－主反光板支架，3-大反光板，4-集热管支架，5-集热管，6-太阳能电池板的固接主体，7-平面反光板驱动装置，8-太阳能电池板， 13-平面反光板，
【具体实施方式】
实施例1，如图1所示， 固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，包括有主框架1、与主框架1固接的集热管支架4、集热管5和反光聚光机构，其特征是在集热管5的两侧或一侧平行固接有太阳能电池板8；构成反光聚光机构的太阳光反光板支撑装置2固接在集热管支架4上或固接在主框架1上；太阳光反光板支撑装置2上固接太阳光反光板3；太阳光反光板3会随着太阳光反光板支撑装置2运动；反光聚光机构可围绕集热管5转动或调整定位固定于某状态。
太阳能电池板8使用的太阳能电池组件是单晶硅太阳能电池。以获取最大转换效率和长寿命。（本来就使用量不大，使用面积大约是反光聚光机构中的大反光光面3面积的4~6分之一。如：1.8米长的反光光面3配合的单晶硅太阳能电池组件8的只有0.3米。）
如图1所示，反光聚光机构是由与集热管5平行的大反光光面3构成，大反光光面3的截面图型是双曲线凹槽型；大反光光面3可将入射阳光反光并聚焦光线于集热管5上；大反光光面3是高硬度镀锌薄钢板材上贴有镀银的反光涂层薄膜形成的镜面。大反光光面3分成上下两块，两块板中间留有一定的寛隙，便于多组串联使用和适应热胀冷缩的环境变化。
如图2和3、5所示，大反光光面3是多个等宽反光平板13与双曲线形主反光板支架2的组合。等宽反光平板13是在安装时适应双曲线形主反光板支架2而有弯曲形成的双曲线形反光面3。
如图4所示，反光聚光机构是多个等宽反光平板13的组合的平面型，每个反光平板13均可受控于平面反光板驱动装置7进行调节，形成大反光光面3。
所述的光板驱动装置7的转动装置；包含有组合使用的齿轮组和步进电机。
实施例2，如图4所示， 与实施例1的不同之处是：太阳能电池反光聚光的横剖面的形状不是双曲线槽型；而是反光聚光机构是多个等宽反光平板13的组合的平面型。通过调整每个等宽反光平板13的不同角度，将阳光聚焦在集热管5上或聚焦在与集热管5平行固接有太阳能电池板8上，所述等宽反光平板13与集热管5平行。
Claims (10)
1.固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，包括有主框架（1）、与主框架（1）固接的集热管支架（4）、集热管（5）和反光聚光机构，其特征在于：是在集热管（5）的两侧或一侧平行固接有太阳能电池板（8）；构成反光聚光机构的太阳光反光板支撑装置（2）固接在集热管支架（4）上或固接在主框架（1）上；太阳光反光板支撑装置（2）上固接太阳光反光板（3）；太阳光反光板（3）会随着太阳光反光板支撑装置（2）运动；反光聚光机构可围绕集热管（5）转动或调整定位固定于某状态。
2.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的反光聚光机构可以以支撑轴或滑动轨道为支撑围绕集热管转动或移动。
3.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的太阳能电池板（8）是固接在集热管支架主体（4）上；太阳能电池板（8）的受光面冲向太阳光反光板（3）或太阳能电池板（8）双面均可受光发电。
4.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的太阳能电池板（8）其横剖面的形状是直线或有利于光线聚焦的槽型，是半圆、近似半圆的弧形、双曲线槽型、双曲线带平底的槽型、异型槽型；太阳能电池板（8）长度与集热管（5）匹配，可以是多块拼接而成，也可是一体结构。
5.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于反光聚光机构是由固定在主框架（1）的太阳光反光板支撑装置（2）和与集热管（5）平行的反光光面（3）构成，反光光面（3）可将入射阳光反光并聚焦光线于集热管（5）上；
其中，反光光面（3）的截面图型包括但不限于是半圆、近似半圆的弧形、双曲线槽型、双曲线带平底的槽型、异型槽型、多平面组合；
其中，反光光面（3）可以是多个等宽反光平板（13）组合的类曲面，类曲面是半圆、近似半圆的弧形、双曲线槽型、双曲线带平底的槽型、异型槽型、平面及多平面的组合；
其中，反光光面（3）可以是多个等宽反光曲面板的组合，反光曲面是圆柱曲面；
其中，太阳光反光板支撑装置（2）为可受控转动或移动构件或组合使用的多个等宽反光平板（13）为可受控转动或移动构件；反光光面（3）或多个反光平板（13）可以是曲面板材上镀有反光膜或镀有反光涂层或贴有反光膜构成，或曲面板材为亮金属材质单面抛光形成镜面，金属材质是不锈钢，或曲面板材为玻璃材质单面镀银形成镜面。
6.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的太阳能电池板（8）上的太阳能电池组件是单晶硅、多晶硅、薄膜类太阳能电池及其组件；太阳能电池组件之间通过电连接实现。
7.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征是在反光聚光机构或主框架（1）上增设太阳能跟踪机构及其配套的驱动装置。
8.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于在太阳能电池板（8）或太阳能电池板支撑装置的主体（6）上，增有控制转动装置；
所述控制转动装置有组合使用的齿轮组、步进电机或直流电机；
或有手动扳手、定位卡槽和配套使用的活动卡键及弹簧；
或有配套使用的轴承；
或上述方式的组合。
9.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置是多组组合使用，可串联、可并联组合使用；串联或并联都是集热管（5）与集热管（5）之间实现管路连接，太阳能电池组件（8）之间进行电连接。
10.根据权利要求1所述的固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置，其特征在于集热管（5）为一根或多根平行；集热管（5）是含有吸热涂层的金属管、含有吸热涂层真空玻璃管、内含有金属管和吸热涂层真空玻璃管、内含有陶瓷管和吸热涂层真空玻璃管。
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|---|---|---|---|
| CN201711387090.4A CN107947726A (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711387090.4A CN107947726A (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107947726A true CN107947726A (zh) | 2018-04-20 |
Family
ID=61942028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711387090.4A Pending CN107947726A (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 固定单板式反光聚光太阳能集热发电装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107947726A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110622952A (zh) * | 2019-09-22 | 2019-12-31 | 国网山东省电力公司高密市供电公司 | 一种反光聚热式驱鸟器 |
-
2017
- 2017-12-20 CN CN201711387090.4A patent/CN107947726A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110622952A (zh) * | 2019-09-22 | 2019-12-31 | 国网山东省电力公司高密市供电公司 | 一种反光聚热式驱鸟器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180420 |