CN112930462A - 用于太阳能聚光器的自主刻面和包括所述刻面的太阳能聚光器 - Google Patents

用于太阳能聚光器的自主刻面和包括所述刻面的太阳能聚光器 Download PDF

Info

Publication number
CN112930462A
CN112930462A CN201880098201.6A CN201880098201A CN112930462A CN 112930462 A CN112930462 A CN 112930462A CN 201880098201 A CN201880098201 A CN 201880098201A CN 112930462 A CN112930462 A CN 112930462A
Authority
CN
China
Prior art keywords
facet
solar concentrator
solar
photovoltaic panel
concentrator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880098201.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112930462B (zh
Inventor
M·A·卡拉斯科萨·佩雷斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sidos Consulting And Engineering Co ltd
Original Assignee
M AKalasikesaPeileisi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by M AKalasikesaPeileisi filed Critical M AKalasikesaPeileisi
Publication of CN112930462A publication Critical patent/CN112930462A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112930462B publication Critical patent/CN112930462B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/77Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/82Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02024Position sensitive and lateral effect photodetectors; Quadrant photodiodes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/10Supporting structures directly fixed to the ground
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • H02S40/22Light-reflecting or light-concentrating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • F24S2050/25Calibration means; Methods for initial positioning of solar concentrators or solar receivers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于太阳能聚光器(2)的自主自支撑刻面(1),所述太阳能聚光器(2)集成了一个或多个传感器(4)以及任选地光伏功率模块(5)。所述刻面(1)以这样的方式进行设计:除了适于任何定日镜技术外,安装和维护的时间和成本由于其部件的结构简单性相比于其它已知刻面也得以最小化。本发明还涉及一种自主太阳能聚光器(2),所述自主太阳能聚光器(2)包括作为其主要结构支撑件的基座(10);聚光器控制单元(11);驱动系统(12),所述驱动系统(12)配置有天顶角和/或方位角旋转能力;和所描述的自主自支撑刻面(1)。

Description

用于太阳能聚光器的自主刻面和包括所述刻面的太阳能聚 光器
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能聚光器的刻面,该刻面优选地适用于生成能量的太阳能聚光技术。更具体地,本发明涉及一种定日镜刻面,该定日镜刻面包括集成于刻面内侧的一个或多个自主追踪、校准或调整器具,以及用于向其提供自主功率源的辅助器具。
背景技术
自1980年代初以来,已设想了许多利用太阳能热集中的发电站的发展举措。这些技术主要基于通过太阳能聚光器的发电,诸如槽形抛物面集热器或定日镜。
目前,用于太阳能热发电的已知技术在性能、发电能力和成本可行性方面具有高要求。这是由于太阳能发电站所需的系统复杂性和多样性等原因,该太阳能发电站通常包括土建、基础、机械、液压、电气、电子和软件设备,这些设备的适当集成需要大量的安装和维护成本。
除上述原因外,太阳能热发电站所包括的元件通常具有高技术相互依赖性,这继而降低了其模块化和可扩展性。这意味着,在实际上,此类电站的每个安装项目必须进行单独设计以用于其实施和生产过程的研究和规划。此外,太阳能聚光技术要求其聚焦和追踪系统的高精度(例如,在塔式聚光器中),该精度需要为此目的执行特定任务,诸如通过使刻面适当地倾斜和对其反射表面进行精细调整而减少光学误差(例如,定日镜的斜率误差效应)。这些操作在电站寿命期间周期性地执行,手动地逐个定日镜执行,并且对于其校准同样如此,以使它们适当地聚集太阳光并且将该太阳光反射朝向接收器。另一方面,太阳能场建设的最重要特征之一对应于定日镜之间的功率源和通信的布线沟渠和铺设的精心设计。其它主要成本为其中安装定日镜的重复平整低级的开发,和构成每个定日镜的刻面的组件和精确取向,其中其后续校准允许待反射的太阳能辐射尽可能聚焦至期望接收点。此外,定日镜的最先进斜率误差为约1.5mrad,这需要非常大的太阳能场(半径超过1500m)以达到约110MW的标称功率。
鉴于这些问题,因此期望的是具有自主太阳能聚光器,该自主太阳能聚光器避免了功率或通信线缆的需求,可以可扩展和模块化方式安装于生产电场中,无论其尺寸或具体特征,并且不需要额外独立工程、制造或安装的工作。还期望的是低于1mrad的更佳斜率误差和基础要求简化以减少成本。作为这种需求的部分解决方案,已提出了不同技术方法,诸如现有技术的专利申请WO 2005/098327、US 2010/300510 A1、US 2008/01 1288A1或ES2393095 A1中所描述的那些。
专利申请WO 2005/098327公开了通过使用附接至其结构的光伏模块而对定日镜供能,以及其通过无线通信系统的自主行为的可能性,从而消除了对于太阳能场布线的需求,但未减轻从具有多个刻面的定日镜的组装、倾斜、校准和维护所产生的问题。为减少校准的成本,本专利提出了利用CCD或CMOS视觉传感器,该视觉传感器将检测多个已知地方,这些地方将用于三角测量定日镜位置。然而,这个过程将传感器倾斜表面定位误差直接转化为追踪误差。因此,需要高精度的传感器和机械化的部件,这涉及高成本并且未避免周期性地校准太阳能场的需求。
专利申请ES 2393095 A1公开了一种自主太阳能聚光器,该自主太阳能聚光器包括集成于其结构中的光伏面板,该光伏面板使电容器组件充电。然而,这种改善未消除或减少由大型聚光太阳能热电站中的多刻面系统的组装、倾斜、校准和一般维护所产生的问题,因为其仅消除了对于定日镜的功率布线的需求。此外,由于其设计,光伏模块的位置固定,使得其产率一天中的某些时段将降低,取决于太阳的相对位置。另外,由于其设计,为容纳光伏模块同时避开基座,在定日镜的中心区域损失了部分有效反射面积。这种系统未解决高精度基础的需求,并且增加了定日镜的太阳能模块和其支撑件的成本。
专利申请US 2010/300510 A1公开了太阳能聚光器,该聚光器配备有刻面,该刻面允许反射或光伏发电(作为太阳能辐射的入射角的函数)。太阳能聚光技术中所用的刻面要求适当曲率和高光学质量,以在接收器上反射最大可能的太阳能。然而,US 2010/300510A1中所公开的技术不允许反射整天可用的最大能量,因为反射器上的太阳入射角防止了所反射和所吸收能量的适当控制,该能量在整天和整年中为可变的。另外,这种设计不允许在整个太阳能场中使用相同配置,并且根据太阳位置,将在一天中的某一时刻产生不充分反射/光伏生产。除此之外,具有二色性的玻璃的使用要求它们经受热化学蒸汽沉积(或CVD)的过程,以在玻璃上沉积金属氧化物,从而增加其成本并降低太阳能反射率。此外,这种系统未减少整个太阳能场的基础或校准成本。
最后,专利申请US 2008/011288 A1公开了太阳能聚光器,该聚光器包括外部加速器传感器以用于测量相对于基准位置的移动。因为必需保证这些传感器、反射表面和系统的转动点之间的相对位置,所以组件本身变得非常昂贵,同时需要高的机械精度要求。由于其性质和操作,这些装置本身仅用于确定相对于给定位置的表面位置,如同其它装置(诸如磁带或旋转编码器)通常所执行的。因此,本系统未消除对于定日镜的每一者的手动校准(通常依序逐个地执行)的需求,因为现有技术所用的光电传感器或CCD(“电荷耦合器件”)相机的系统不允许区分反射光的来源,而仅区分入射光的来源。这大大地增加了整个太阳能场的校准和随后周期性调整所需的时间。此外,这些装置需要电源,并且当暴露于环境时具有一定的损坏风险。
因此,由于前述段落所描述的限制,在本技术领域中,有必要提供一种自主式太阳能聚光器,其效率相对于现有技术的已知解决方案大大改进,同时还减少了每定日镜平方米的安装时间和成本,从而允许其适应每个太阳能热发电站的具体需求,并有利于其模块的维护以增加太阳能辐射的收集、聚光和利用。此外,先前参考文献均不包括用以在1.4mrad的最佳最先进值条件下降低定日镜的光学质量的解决方案。
为此,本发明提出了一种新型自主自支撑刻面,该刻面集成了用于操作和安装的所有必需辅助系统,以及适用于关于其在任何太阳能电站的实施方式所设想的太阳能聚光器,其技术实现允许解决现有技术的前述问题。
发明内容
本发明的目标非限制地涉及一种用于太阳能聚光器的自主自支撑刻面的开发,该刻面适合于安装在太阳能热电站中。本发明的刻面视为自主的,因为其包括对于其适当功能所需的功率系统和传感器。本刻面设计成使得其性能显著地增加,同时其通常安装和维护时间和成本相比于其它已知刻面得以最小化,由于其结构部件和简单性,优选地可适于定日镜和塔式接收器的应用或适于任何太阳能聚光器技术。
所述刻面优选地包括夹置层布置,该夹置层布置包括前层,其包括刻面的反射表面;中间层;和后层,其用于闭合、隔离和/或支撑中间层。有利地,刻面还包括一个或多个自校准传感器以用于使反射表面取向朝向太阳位置和/或辐射接收器,其中所述传感器至少部分地集成于刻面的前层中并且布置于形成于其中间层处的一个或多个壳体处。优选地,传感器安装于刻面的内部(即,在前层和中间层内),并且布置成使得它们与其反射表面齐平。
通过将传感器布置于反射表面的水平处,它们可直接地将所述表面作为基准以用于校准和测量目的,从而避免了其它辅助基准或计算的需求,以使其结果与刻面朝向太阳或接收器的适当取向对准。换句话说,通过传感器所获得的结果可直接地适用于刻面的定位和对准,因为它们共享共同表面基准。另外,根据所使用的具体太阳能聚光技术和刻面的几何形状,传感器可布置于反射表面的不同点,诸如中心、其边缘或其角部。在本发明的上下文中,传感器在反射表面的水平处的布置应以这样的意义来理解:由所述传感器所采用的任何检测/发射表面或检测/发射轴线(用于使反射面朝向太阳位置和/或辐射接收器的)与所述反射表面整体对齐,使得将传感器相对于刻面的反射表面校准的需求得以避免,或至少高度地降低。这个优点通过将传感器集成于刻面的中间层中(并且更具体地,集成于其中的壳体中)来实现,其中传感器在刻面的制造过程期间进行布置。这显著地减少了在太阳能场的安装和校准操作。有利地,减少了关于环境保护的传感器要求,因为它们处于刻面内侧,并且因此,保护免于湿度、辐射、腐蚀、脏污、冲击等的直接影响。
刻面优选地包括高光学质量和反射率的反射表面和夹置层结构,该夹置层结构内设置有形成自校准的集成系统的传感器组件(包括用于其相对于太阳位置的取向的传感器),并且其中该传感器组件优选地位于集成于夹置层结构中的刻面的中心区域处,并且传感器的基准表面处于反射表面的相同平面中。在本发明的一个优选实施例中,刻面还包括一系列的集成倾斜仪,这些集成倾斜仪允许实现刻面朝向太阳和远程接收器的精确定位,从而通过自动地校正追踪偏差而减少基础和结构精度要求以及周期性手动校正。
因此,实现了,通过以合适取向算法、倾斜仪所获得的读数,以及位于太阳能电站的中心塔处的接收器的位置而配置聚光器的传感器和致动机构,太阳能聚光器的位置可进行计算和适配。因此,太阳能追踪中的误差可校正,使得聚集于接收器处能量得以最大化。这些特征消除了使用或安装太阳能电站中的高精度辅助校准元件和后续周期性调整的需求。另外,本发明自校准系统的使用降低了聚光器结构的机械和定位要求,因为这些误差可通过控制系统的算法进行校正,该算法考虑到刻面中的集成传感器的读数。因此,在本发明的一个优选实施例中,由单个刻面所组成的太阳能聚光器(例如,定日镜)可通过与地面的直接互锁而固定至地面,无需使用其它基础元件。
在刻面的又一个优选实施例中,其还包括人工视觉摄像机以识别太阳能电站安装其中的环境和其它元件,从而补充自校准系统的太阳能传感器和倾斜仪。
在本发明的另一个优选实施例中,刻面可达到相比于现有技术中已知刻面的较大典型尺寸,而不降低其性能。太阳能聚光器包括单个刻面的事实消除了与使反射表面倾斜或定位的过程相关联的成本和时间延迟(这种情况通常发生在聚光器包括数个刻面时),以增加组件的光学质量。例如,在配置有单个刻面的定日镜中,将能量适当地聚焦于接收器上所需的镜面曲率通常在工厂处获得,从而消除了反射表面的倾斜和组装误差,仅保留刻面的剩余光学质量,并且使定日镜的斜率误差减半。
除上述特征之外,本发明的刻面还有利地包括集成光伏面板,该光伏面板优选地位于刻面表面的上部区域,这样生成了充足能量以在操作和待机状态下对聚光器供能,因此为自主的并且消除了对于太阳能场的功率布线的需求,而无需用于光伏模块的额外结构支撑件或额外壳体。通过将本特征与无线通信系统(诸如低功率广域网(LoRaWAN))的使用相组合,对于太阳能场通信布线的需求也得以消除,从而使其安装远远更容易。此外,相比于其中光伏面板固定至定日镜的另一区域的情况,光伏系统在刻面结构内的集成增加了发电量,而无需利用自动校准器具。
在本发明的又一个优选实施例中,刻面还包括用于散热的集成网格,该集成网格防止光伏面板由于光伏电池的温度上升的性能降低。在本发明的另一个优选实施例中,散热通过一系列的通道或孔口来产生;这些通道或孔口穿过中间层设置于刻面的内部部分中,并且更优选地设置于光伏面板的背侧上,通过可移除插入件付诸实践或在刻面的制造过程之后机械地付诸实践。
由于这些模块在刻面内的集成,安装和维护的复杂性因此得以降低,从而简化了太阳能聚光器的结构并且降低其机械要求。另外,消除了对于太阳能场的辅助基础和功率或通信布线的需求。
在本发明的另一个优选实施例中,由于对于刻面的夹置型结构的使用,可实现高于200Pa/mradRMS的刚度值,以及高光学质量的球形曲率,其中典型形状误差值低于0.65mrad。
在本发明的另一个优选实施例中,刻面允许前镜面的使用,该前镜面具有0.95mm和2.00mm之间的厚度值。
在刻面的一个优选实施例中,其集成于太阳能聚光器中,该太阳能聚光器优选地能够双轴线追踪。所述聚光器构成了本发明的另一目标并且至少包括:
-根据本文所描述实施例的任一项的自支撑自主刻面;
-基座;
-聚光器的控制单元;
-系统或系统组,该系统或系统组配置用于向聚光器赋予双轴线追踪能力。
通过利用本发明的太阳能聚光器,由于定日镜上负荷(相比于在由数个刻面所形成的较大区域上所生成的那些)的减少,所需的定位驱动器相比于现有技术已知的那些具有较大简单性。
在本发明的一个优选实施例中,太阳能聚光器包括无线通信系统,从而允许其为完全独立和自主的,从而消除对于进一步通信布线的需求。优选地,本通信系统将集成至聚光器的控制单元(例如,布置于其基座处)中。优选地,本无线通信系统为LoRaWAN网络或具有低功耗和高安全性通信协议的等同系统。
在本发明的一个优选实施例中,聚光器包括电能存储系统,从而甚至当光伏单元未操作时允许其持续操作和通信。优选地,所述存储系统集成至所述聚光器的控制单元中。
如前述段落所描述,本发明因此基于用于太阳能聚光器的自主刻面而提出一种解决方案,该解决方案导致整个太阳能场中的每平方米的显著成本减少以及其聚光器组件和校准系统的简化,从而减少能源生产的整体成本。此外,传感器和光伏面板在刻面内侧的集成保护它们免于暴露于环境和针对集成装置(它们在无刻面的情况下将具有)的冲击、湿度、UV辐射和水的严格设计要求,其中其壳体的成本和复杂性对应增加。这种集成还适用于集成自主刻面的清洁,该清洁可在标准反射表面上执行,而不需要特殊设计的系统(该系统清洁传感器光学表面),而不影响这些表面并且不增加所需的清洁时间。
附图说明
图1根据本发明的一个优选实施例示出了定日镜和集成刻面的前区域的透视图。
图2根据本发明的一个优选实施例示出了定日镜和集成刻面的后区域的透视图。
图3根据本发明的一个优选实施例示出了刻面的分解图,其中示出了其主要元件。
图4示出了根据图3的刻面的详细示意图。
图5示出了太阳能传感器在刻面的一个优选实施例中的集成的详细视图。
附图中所用的附图标号
为提供本发明的技术特征的更佳理解,所述图1至图5附有一系列附图标记,具有例示性和非限制性特性的这些附图标记特此表示:
(1) 自主刻面
(2) 自主太阳能聚光器,定日镜
(3) 刻面的反射表面
(4) 自校准集成传感器
(5) 集成光伏面板
(5’) 连接至光伏面板的多个通道或孔
(6) 刻面的前层
(7) 刻面的后层
(8) 刻面的中间层
(8’) 刻面的中间层的外形条
(9) 传感器和/或光伏面板壳体
(9’) 光伏面板的壳体
(10) 太阳能聚光器的基座
(11) 太阳能聚光器控制单元
(12) 太阳能聚光器驱动系统
(13) 光学传感器
(14) 保护涂料/漆层
(15) 铜层
(16) 银层
(17) 玻璃
具体实施方式
本发明的优选示例性实施例特此进行描述,该优选示例性实施例提供用于例示性而非限制性目的。如图1和图2所示,本发明提出适合于集成于太阳能聚光器(2)(例如,为定日镜)中的一种自主自支撑刻面(1)。刻面(1)包括反射表面(3)(优选地,高光学质量和反射率)以用于将所接收太阳能辐射重新引导朝向接收器元件。在定日镜技术中,此类接收器元件可为例如塔式接收器。
为增加其自主性和功能性,本发明的刻面(1)有利地包括一个或多个自校准传感器(4)以用于协助太阳能聚光器(2)的驱动器具的定位和追踪操作,其中所述传感器(4)集成至刻面(1)的结构中,其中所述传感器(4)集成至刻面(1)的结构中并且优选地位于其中央区域处,如图3所示。如还述及,刻面(1)可包括数组的传感器(4),并且这些传感器(4)可分布于沿着刻面的表面的不同点。在本发明的一个优选实施例中,传感器(4)包括集成倾斜仪以用于测量刻面(1)的角度位置并且有利于太阳能聚光器(2)的反射表面的适当取向。在本发明的范围内可用的其它传感器(4)为例如人工视觉相机或辐射检测器。
在本发明的一个优选实施例中,传感器(4)包括太阳能检测器具,该太阳能检测器具允许确定刻面的有效表面和太阳之间的对准。优选地,所述太阳能检测器具包括光伏或CMOS检测器,该光伏或CMOS检测器基于象限光电检测器装置而测量太阳光线在方位角和仰角上的入射角,其中阳光通过传感器上方的窗口引导到检测器。根据入射角,阳光在检测器的四个象限内诱导光电流。因此,基于数个光伏检测区域(通常实现为四个象限)的能量产生的差异,传感器指向太阳并且检测太阳完全居中的时间。这些传感器(4)将用于执行定日镜相对于太阳的定位。在任何情况下,光学传感器(13)将优选地集成于刻面中,如图5所示。光学传感器接触表面将置于玻璃(17)的内部部分上,玻璃(17)为刻面的前层(6)的基板。因此,传感器相对于反射表面的组装误差减少到原浮法玻璃的制造误差(平面度和局部波浪)和光学传感器的制造误差(主要地,接触表面的基准对于引用的传感器系统),而非它们在以其它方式集成时将存在的误差,包括安装支架和/或其它部件以及中间部件的制造和定位误差,这些误差增加了公差链并且因此增加了系统的总误差,从而需要手动单元化校准和周期性控制和重新校准。
可集成于本发明的刻面(1)中的其它传感器(4)包括例如配置成测量刻面的反射平面的倾斜度的倾斜传感器、倾斜仪或测角器。倾斜仪为设计成准确地测量位于地面上或结构中的点的倾斜和旋转的变化的机械或电气装置。利用这种传感器(4),定日镜(2)的倾斜将得以测量。
任选地,传感器(4)还可包括相机或准直光束发射器以测量定日镜(2)相对于远程接收器(诸如太阳能接收器塔)的位置。相机还可由实现人工视觉功能的软件/硬件或通过准直辐射的发射来辅助,该软件/硬件优选地配置成识别远程接收器处的特定基准点,该准直辐射可分别由接收器中的对应传感器进行检测。
如图3所示并且根据本发明的一个任选实施例,刻面(1)还可包括集成光伏面板(5),该集成光伏面板(5)配置用于接收太阳能辐射并生成足够能量以对太阳能聚光器(2)供能以用于其操作,从而使得其为自主的并且消除了对于太阳能场的功率布线的需求。
图4示出了根据图3的刻面(1)的视图,其中中间层(8)处的传感器(4)和壳体(9)更详细地示出。在所述图中,刻面(1)优选地还包括多个外形条(8'),多个外形条(8')布置于刻面(1)的侧部处,以用于向其中间层(8)提供其它隔离、闭合和/或支撑器具。
在刻面(1)的另一个优选实施例中,其还包括用于散热的集成网格(图中未示出),该集成网格固定至光伏面板(5)的表面并且防止其性能的可能降低(由于光伏电池的温度增加)。因此,刻面(1)的光伏面板(5)和反射表面(3)处的温度增加得以避免。另选地,在本发明的又一个优选实施例中,散热可通过多个通道或孔(5')来执行;多个通道或孔(5')通过可移除插入件布置于光伏面板(5)的内部区域处,或其可在刻面(1)的制造过程之后机械地产生。
关于其内部结构并且如图3所示,本发明的刻面(1)优选地通过设定夹置层的布置来制造,该布置包括前层(6)、后层(7)和中间层(8)以及任选地光伏面板(5);前层(6)集成了刻面(1)的反射表面(3),后层(7)用作刻面(1)的内部元件的闭合、隔离和/或支撑器具,中间层(8)包括一个或多个壳体(9、9'),一个或多个壳体(9、9')配置成将集成传感器(4)分配于刻面(1)中。
在本发明的一个优选实施例中,集成元件(诸如传感器(4)或光伏面板(5))由刻面(1)的前层(6)整体地或部分地覆盖。这样,可能的是使所述元件与外部隔离,从而降低了与其暴露于环境相关联的操作的故障或误差的风险。上述实施例还提供了一种极其紧凑和稳健解决方案,以及安装和维护复杂性两者的降低,从而简化太阳能聚光器(2)的结构,降低其机械要求,并且消除对于高精度和刚度基础或辅助结构的需求。
在本发明的另一个优选实施例中,由于所采用的夹置技术,刻面(1)可制造成实现高刚性值(优选地等于或大于200Pa/mradRMS),和高光学质量的球形曲率(形状误差优选地等于或小于0.65mrad)。在刻面(1)的另一个优选实施例中,前层(6)包括反射镜面,该反射镜面具有优选地包括于0.95mm和2.00mm之间的厚度。
在本发明的一个优选实施例中,刻面(1)集成于太阳能聚光器(2)中,太阳能聚光器(2)优选地配置用于双轴线追踪,并且更优选地,所述太阳能聚光器(2)为定日镜(图1至图2)。因此,太阳能聚光器(2)表示本发明的另一目标,并且优选地包括:
-根据本文所描述实施例的任一项的刻面(1);
-基座(10),基座(10)布置为聚光器(2)的主要结构支撑器具;
-太阳能聚光器(2)的控制单元(11),优选地布置于基座(10)处;
-驱动系统(12)或系统组,该驱动系统(12)或系统组配置成赋予太阳能聚光器(2)双轴线(例如,天顶角和方位角)旋转能力。
在本发明的一个优选实施例中,太阳能聚光器(2)包括无线通信系统,从而消除对于太阳能场中的通信布线的需求。优选地,本通信系统将集成至太阳能聚光器(2)的控制单元(11)中。
在本发明的又一个优选实施例中,太阳能聚光器包括电能存储系统,从而甚至当集成于刻面(1)中的光伏面板(5)未生成电力时允许其持续操作和通信。优选地,所述存储系统将集成至太阳能聚光器(2)的控制单元(11)中。

Claims (15)

1.一种自主刻面(1),所述自主刻面(1)适合于用作太阳能聚光器(2)的反射元件,所述自主刻面(1)包括夹置层(6、7、8)布置,所述夹置层(6、7、8)布置包括前层(6)、中间层(8)和后层(7),所述前层(6)包括所述刻面(1)的反射表面(3),所述后层(7)用于闭合、隔离和/或支撑所述中间层(8);
其特征在于,所述刻面(1)包括一个或多个传感器(4)以用于测量所述反射表面(3)相对于太阳位置和/或辐射接收器的取向,并且其中所述传感器(4)至少部分地集成于所述刻面(1)的前层(6)中,并布置于形成于所述刻面(1)的中间层(8)处的一个或多个壳体(9)处,使得所述传感器(4)与所述刻面(1)的反射表面(3)齐平。
2.根据前述权利要求所述的刻面(1),其中所述传感器(4)包括:集成倾斜仪以用于测量所述刻面(1)的角度位置;一个或多个人工视觉相机;和/或一个或多个辐射检测器或光学传感器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的刻面(1),其中所述传感器(4)由所述刻面(1)的前层(6)整体地或部分地覆盖。
4.根据前述权利要求中任一项所述的刻面(1),包括等于或大于200Pa/mradRMS的刚性值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的刻面(1),其中所述前层(6)包括反射镜面,所述反射镜面具有包括0.95mm和2.00mm之间的厚度值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的刻面(1),包括光伏面板(5),所述光伏面板(5)集成于所述刻面(1)的内部结构中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的刻面(1),其中所述光伏面板(5)布置于一个或多个壳体(9')处,所述一个或多个壳体(9')设置于所述中间层(8)处。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的刻面(1),还包括集成散热网格和/或多个散热通道或孔(5');所述述集成散热网格固定至所述光伏面板(5)的表面,所述多个散热通道或孔(5')设置于所述刻面(1)的内部部分中。
9.根据前述权利要求所述的刻面(1),其中所述散热通道或孔(5')布置于所述光伏面板(5)的背侧处。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的刻面(1),其中所述光伏面板(5)由所述刻面(1)的前层(6)整体地或部分地覆盖,前层(6)在覆盖所述光伏面板(5)的区域处为透明的。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的刻面(1),其中所述光伏面板(5)整体地或部分地分配于壳体(9)中,所述壳体(9)设置于所述刻面(1)的中间层(8)处。
12.一种自主太阳能聚光器(2),其特征在于包括:
-根据前述权利要求中任一项所述的刻面(1);
-基座(10),所述基座(10)布置为所述太阳能聚光器(2)的主要结构支撑器具;
-所述太阳能聚光器(2)的控制单元(11);
-驱动系统(12),所述驱动系统(12)配置成赋予所述太阳能聚光器(2)双轴线追踪能力。
13.根据前述权利要求所述的太阳能聚光器(2),还包括无线通信系统,所述无线通信系统集成至所述聚光器(2)的控制单元(11)中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器(2),包括与一系统组合的根据权利要求6至9中任一项所述的刻面,所述系统用于存储来自所述聚光器(2)的光伏面板(5)的电能。
15.根据权利要求10至12中任一项所述的太阳能聚光器(2),其中所述聚光器(2)为定日镜。
CN201880098201.6A 2018-07-31 2018-07-31 用于太阳能聚光器的自主刻面和包括所述刻面的太阳能聚光器 Active CN112930462B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/070698 WO2020025107A1 (en) 2018-07-31 2018-07-31 Autonomous facet for solar concentrators and solar concentrator comprising said facet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112930462A true CN112930462A (zh) 2021-06-08
CN112930462B CN112930462B (zh) 2022-12-20

Family

ID=63209380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880098201.6A Active CN112930462B (zh) 2018-07-31 2018-07-31 用于太阳能聚光器的自主刻面和包括所述刻面的太阳能聚光器

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN112930462B (zh)
MA (1) MA52155B1 (zh)
WO (1) WO2020025107A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112600498A (zh) * 2021-03-02 2021-04-02 江苏曦日新能源科技有限公司 一种远程可调光伏系统及其调节方法
CN114877865A (zh) * 2022-04-13 2022-08-09 山东电力建设第三工程有限公司 一种应用于大镜面上的带电伴热功能的高精度倾角仪

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080236568A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Kevin Hickerson Heliostat with integrated image-based tracking controller
CN102084192A (zh) * 2007-12-21 2011-06-01 旭硝子欧洲玻璃公司 太阳能反射体
WO2011117710A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Luca Belloni Photovoltaic architectural element, particularly for covering surfaces
EP2639525A1 (en) * 2012-03-13 2013-09-18 Termopower S.L. Heliostat facet and fabrication process thereof
WO2014043762A1 (en) * 2012-09-22 2014-03-27 Solar Sure Pty Ltd An improved apparatus for concentrating solar energy
EP2940400A1 (en) * 2012-12-26 2015-11-04 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Method for determining the correction of tracking errors of solar tracking platforms, central processing unit adapted to perform said method and solar tracker comprising said central processing unit
CN204830520U (zh) * 2015-07-23 2015-12-02 王斌 群组控制太阳能高温热发电集热控制系统
CN205536605U (zh) * 2016-03-31 2016-08-31 苏州久晶光电科技有限公司 一种反射聚光太阳能发电站
CN107437923A (zh) * 2017-09-28 2017-12-05 江苏大力城电气有限公司 一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架
WO2018069558A1 (es) * 2016-10-10 2018-04-19 Fundación Cener-Ciemat Espejo para reflector solar, procedimiento de ensamblaje y sistema de gestión de espejos en un campo solar

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098327A1 (ja) 2004-03-30 2005-10-20 Solar Hytech Co., Ltd. ヘリオスタットとその制御方法
US20080011288A1 (en) 2006-07-14 2008-01-17 Olsson Mark S Solar Collection Apparatus and Methods Using Accelerometers and Magnetic Sensors
DE102006053758A1 (de) * 2006-11-13 2008-05-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Regelung der Ausrichtung eines Heliostaten auf einen Receiver, Heliostatenvorrichtung und Solarkraftwerk
WO2009015219A1 (en) 2007-07-23 2009-01-29 Brightsource Energy, Inc. Solar energy systems with reflecting and photovoltaic conversion means
US8344305B2 (en) * 2009-03-18 2013-01-01 Convery Mark R System and method for aligning heliostats of a solar power tower
ES2393095B1 (es) 2011-02-21 2013-09-26 Centro De Investigaciones Energéticas, Medioambientales Y Tecnológicas (Ciemat) Concentrador solar autónomo con almacenamiento eléctrico mediante condensador y su método de funcionamiento.
EP3367139B1 (en) * 2017-02-28 2021-08-25 Marco Antonio Carrascosa Perez Autonomous facet for solar concentrators and solar concentrator comprising said facet

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080236568A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Kevin Hickerson Heliostat with integrated image-based tracking controller
CN102084192A (zh) * 2007-12-21 2011-06-01 旭硝子欧洲玻璃公司 太阳能反射体
WO2011117710A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Luca Belloni Photovoltaic architectural element, particularly for covering surfaces
EP2639525A1 (en) * 2012-03-13 2013-09-18 Termopower S.L. Heliostat facet and fabrication process thereof
WO2014043762A1 (en) * 2012-09-22 2014-03-27 Solar Sure Pty Ltd An improved apparatus for concentrating solar energy
EP2940400A1 (en) * 2012-12-26 2015-11-04 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Method for determining the correction of tracking errors of solar tracking platforms, central processing unit adapted to perform said method and solar tracker comprising said central processing unit
CN204830520U (zh) * 2015-07-23 2015-12-02 王斌 群组控制太阳能高温热发电集热控制系统
CN205536605U (zh) * 2016-03-31 2016-08-31 苏州久晶光电科技有限公司 一种反射聚光太阳能发电站
WO2018069558A1 (es) * 2016-10-10 2018-04-19 Fundación Cener-Ciemat Espejo para reflector solar, procedimiento de ensamblaje y sistema de gestión de espejos en un campo solar
CN107437923A (zh) * 2017-09-28 2017-12-05 江苏大力城电气有限公司 一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020025107A1 (en) 2020-02-06
MA52155A1 (fr) 2021-06-30
MA52155B1 (fr) 2021-09-30
CN112930462B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9654053B2 (en) Solar module support structure
US8063300B2 (en) Concentrator solar photovoltaic array with compact tailored imaging power units
US20110174359A1 (en) Array module of parabolic solar energy receivers
US10309691B1 (en) Heliostat correction system based on celestial body images and its method
US8937270B2 (en) Calibration system for solar collector installation
US20120266938A1 (en) Solar tracking system and method for concentrated photovoltaic (cpv) systems
US8973570B2 (en) System and method of tracking solar radiation
US20090056789A1 (en) Solar concentrator and solar concentrator array
WO2010098973A2 (en) Field level tracker controller
US20100018519A1 (en) Fault monitoring based on solar tracking error
US20060072222A1 (en) Asymetric, three-dimensional, non-imaging, light concentrator
EP2221552A2 (en) Rotational Trough Reflector Array with Solid Optical Element for Solar-Electricity Generation
CN112930462B (zh) 用于太阳能聚光器的自主刻面和包括所述刻面的太阳能聚光器
WO2014070603A1 (en) Light concentrator alignment system
EP3798688A1 (en) Optomechanical system for converting light energy of highly-directional incident light or for transmitting highly-directional incident light as well as for transmitting diffuse incident light and corresponding method for converting and transmitting light energy
WO2017187445A1 (en) Sun position detector and method of sensing sun position
US20100051017A1 (en) Global solar tracking system
US20170353145A1 (en) Methods for Sunlight Collection and Solar Energy Generation
US20110259397A1 (en) Rotational Trough Reflector Array For Solar-Electricity Generation
EP3367139B1 (en) Autonomous facet for solar concentrators and solar concentrator comprising said facet
US20160336897A1 (en) Apparatus for Sunlight Collection and Solar Energy Generation
KR101612426B1 (ko) 반사경이 구비된 고정형 태양광 발전기
KR101570741B1 (ko) 반사경이 구비된 고정형 태양광 발전기
CN109073275B (zh) 太阳追踪装置
US20100206357A1 (en) Two-Part Solar Energy Collection System With Replaceable Solar Collector Component

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211009

Address after: Madrid, Spain

Applicant after: Sidos consulting and Engineering Co.,Ltd.

Address before: Madrid, Spain

Applicant before: M. A. carrascosa Perez

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant