CN117957763A - 用于热电联产太阳能系统的高聚光光伏热模块和相关部件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV‑T)模块，其特征在于：具有多个从盆部底板直立的支撑突出部的盆部；多个聚光光学组件；以及位于所述突出部的顶部并保持所述光学组件的光学支撑托盘。聚光光伏(CPV)电源模块在所述光学组件下方对准以接收来自其的聚集光。热交换组件引导冷却流体经过所述CPV电源模块中的每个CPV电源模块。每个CPV电源模块具有在共用基板上的多个CPV电池，并且相应的热交换器块具有将所述冷却流体连续地引导经过所述多个CPV电池的流动通道。每个光学组件的特征在于四元聚光器，所述四元聚光器具有经由连接腹板无缝集成在一起的四个复合抛物面聚光器(CPC)，所述连接腹板共同形成支撑凸缘，用于将所述四元聚光器静止支撑在CPC支架顶部。

Description

用于热电联产太阳能系统的高聚光光伏热模块和相关部件
技术领域
本发明总体上涉及太阳能，并且更具体地，涉及高聚光光伏热(HCPV-T)太阳能收集器的设计，该太阳能收集器使用聚光光学器件将太阳光聚集到小型聚光光伏(CPV)电池上以产生电力和收集热能用于热电联产(CHP)应用。
背景
在前述技术领域中的先前努力中包括在美国实用专利9,739,991和10,133,044以及美国设计专利USD792341中公开的系统、模块和部件，这些系统、模块和部件中的每一者与本申请共同拥有至少一个发明人，并且所有这些专利都各自整体通过引用并入本文。
在这两个先前实用专利中的较早一者中，提出了一种太阳能聚光光学组件的特殊设计，并且在外壳中以阵列方式使用多个此类组件，该外壳的底板衬有具有多个线性路径的蛇形热交换器，该多个线性路径中的每个线性路径上方都设置有相应的一行光学组件，以将阳光聚集到平坦地安装在热交换器线路的顶部的一系列相应的CPV电池上。
在这两个先前实用专利中的后一者中，提出了一种非常不同的新型聚光光学组件，每个新型聚光光学组件由一组四个主要离轴四分之一截面抛物面反射器、相应的一组四个辅助离轴四分之一截面抛物面反射器以及相应的一组四个复合抛物面聚光器(CPC)组成，这些主要离轴四分之一截面抛物面反射器用于接收入射阳光；这些辅助离轴四分之一截面抛物面反射器用于接收来自主反射器的反射阳光；这些复合抛物面聚光器也称为温斯顿锥体，用于接收和聚集来自辅助反射器的反射阳光，以用于热能收集和光伏发电的目的。鉴于其光学部件子组中的每个光学部件子组中的四个反射器/聚光器，这种类型的每个光学组件可以被称为光学四元件。
先前的设计专利公开了一种太阳能电池板，该太阳能电池板由九个光学四元件组成，这些光学四元件以三乘三阵列布置在顶部有透明盖的外壳中。
在"Characterization of an assembly architecture incorporating amulti-cell design for lower cost hybrid CPV modules",AIP ConferenceProceedings 1766,060003(2016)中；其全部内容通过引用并入本文，公开了将前述光学四元件与四元件接收器组合的CPV模块，每个CPV模块由在相应光学四元件的四个CPC下方的位置安装在共用直接键合铜(DBC)单氧化铝陶瓷载体上的相应组的四个三结CPV电池组成，从而形成从相应光学四元件的聚集太阳能输出产生电能的CPV电源模块。CPV电池由四个旁路二极管单独保护。
本申请建立在这些先前参考文献的教导之上，以促进太阳能领域中高效且成本有效的HCPV-T解决方案的期望目标。
发明内容
不按特定顺序，将本发明的多个新颖性和创造性方面简要概括如下。
根据本发明的第一方面，提供了一种使用聚集光进行电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV-T)模块，所述模块包括：
盆部，该盆部包括底板、围绕其周边从所述底板直立的多个周界壁、在所述底板上方在所述周界壁之间界定的内部空间、在所述内部空间内在彼此间隔开的位置处从所述底板直立的多个支撑突出部；
多个聚光光学组件；
光学支撑托盘，该光学支撑托盘位于所述盆部的内部空间内的安装位置，并且包括凹入到所述光学支撑托盘的顶侧中并以网格图案布置在其上的光学支撑座阵列，用于在所述光学支撑座中的每个光学支撑座中单独支撑所述聚光光学组件中的相应一个；
多个聚光光伏(CPV)电源模块，该多个CPV电源模块与所述多个聚光光学组件数量相等，其中所述CPV电源模块中的每个CPV电源模块以对准关系位于所述聚光光学组件中的相应一个下方，以接收来自其的聚集光以产生电力；以及
热交换组件，该热交换组件安装在盆部的内部空间内并被配置为以热交换关系引导冷却流体经过CPV电源模块中的每个CPV电源模块；
其中所述光学支撑托盘在光学支撑托盘的静止点处位于盆部的突出部的顶部，这些静止点位于所述光学支撑座以其进行布置的网格图案的相邻行之间的位置处。
根据本发明的第二方面，提供了用于使用聚集光进行电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV-T)模块的部件，所述部件包括：
一个或多个多电池聚光光伏(CPV)电源模块，每个多电池CPV电源模块具有在共用基板的离散位置安装在其上的多个CPV电池，用于其与多个复合抛物面聚光器(CPC)的相应对准；以及
一个或多个热交换器块，该一个或多个热交换器块分别与所述一个或多个多电池CPV电源模块一起使用，每个热交换器块具有限定在其中的预定流动通道，冷却流体通过该预定流动通道在非线性路径上被连续地引导经过与其处于热交换关系的多电池CPV电源模块中的相应一个的多个CPV电池中的多个CPV电池。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于冷却多电池聚光光伏(CPV)电源模块的热交换器部件，该多电池CPV电源模块具有离散地布置在共用基板上的多个CPV电池，所述热交换器部件包括：
具有入口端口和出口端口的块，冷却流体可通过所述入口端口和所述出口端口流入和流出所述块；
位于所述块中的预定流动通道，所述预定流动通道在非线性路径上流体地互连所述入口端口和所述出口端口；
导热材料壁，所述导热材料壁在其相应面处封闭所述块中的所述预定流动通道，由此所述冷却液体以与所述导热壁的内侧处于流动接触而流过所述通道；
其中预定流动通道的非线性路径连续地经过多个离散点，这些离散点分布在导热材料壁的区域上的间隔开的位置并且与CPV电池在多电池CPV电源模块的共用基板上的相应位置处于相匹配的布局，并且所述导热壁的外侧的形状和尺寸被设计成抵靠多电池CPV电源模块的共用基板安装，由此被引导通过预定流动通道的冷却流体通过导热材料壁而以特别针对其CPV电池占据的热点的方式与多电池CPV电源模块处于热交换关系。
根据本发明的第四方面，提供了一种使用聚集光进行电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV-T)模块，所述模块包括：
支撑件；
多个聚光光学组件，所述多个聚光光学组件安装在所述支撑件上；
多个聚光光伏(CPV)电源模块，所述多个CPV电源模块与所述多个聚光光学组件数量相等，其中所述CPV电源模块中的每个CPV电源模块以对准关系位于所述聚光光学组件中的相应一个下方，以接收来自其的聚集光以产生电力；以及
热交换组件，所述热交换组件安装在所述支撑件上并且包括：
与所述多个CPV电源模块数量相等的多个热交换器块，每个热交换器块具有输入端口和输出端口以及在其间延伸的预定流动通道，用于将冷却流体经由所述流动通道从所述输入端口引导至所述输出端口，所述流动通道在所述热交换器块的相应面处被导热材料壁封闭，相应的CPV电源模块安装至所述导热材料壁的外部，由此被引导通过所述预定流动通道的所述冷却流体通过所述导热材料壁与所述CPV电源模块处于热交换关系；以及
多个连接导管，所述多个连接导管连接到所述多个热交换器块的所述入口端口和所述出口端口，以将所述冷却流体传送至所述多个热交换器块、从所述多个热交换器块传送以及在所述多个热交换器块之间传送。
根据本发明的第五方面，提供了一种多锥体太阳能聚光器，其包括：
多个复合抛物面聚光器(CPC)，每个CPC具有界定抛物线轮廓内部的相应的圆锥形外壁，所述抛物线轮廓内部与所述圆锥形外壁围绕其周向跨越的相应中心轴线处于离轴抛物面关系；
其中所述多个CPC是整体结构的无缝集成部件，其中所述多个CPC通过以下特征中的至少一者彼此整体地互连：
(a)所述整体结构的多个连接腹板，每个连接腹板跨越相应相邻对的CPC之间并通过在其上的离散高度处整体附接到其所述外壁而将所述相应相邻对的CPC连接在一起，同时使所述相邻对的CPC的所述外壁在未被所述连接腹板占据的其他高度处处于彼此间隔开且不附接的关系；以及/或者
(b)每个相邻对的CPC的所述外壁在其上部区域处彼此直接且无缝的整体互连，所述上部区域与所述相邻对的CPC的所述抛物线轮廓内部的较宽的入口孔相比于与其轴向相对且较窄的出口孔具有更接近的关系，同时使所述相邻对的CPC的所述外壁在其其他区域处处于彼此间隔开且不附接的关系。
附图说明
现将结合附图描述本发明的一个实施例，在附图中：
图1是用于CHP太阳能系统的HCPV-T太阳能收集器模块的完全组装视图。
图2是HCPV-T太阳能收集器模块的分解图，示出了其单独光学子组件、电/热子组件和支撑盆部子组件。
图3是图2的支撑盆部子组件的单独和组装视图。
图4是图3的支撑盆部子组件的分解图。
图5是图2的电/热子组件的单独和组装视图。
图6是图5的电/热子组件的部分分解图。
图7是图2的光学子组件的单独和组装视图。
图8是图7的光学子组件的部分分解图。
图9是图1的HCPV-T太阳能收集器模块在其由线A-A表示的切割平面中观察的正视截面图。
图10是图9中示出的相同横截面的透视图。
图11是CPC支架、安装在其上的四元聚光器以及四电池CPV电源模块的透视图，CPC支架安装在四电池CPV电源模块的顶部，以在对准四个CPC的位置将四元聚光器承载到四电池CPV电源模块的四个CPV电池上。
图12是图11的CPC支架和四电池电源模块的透视图，其中为了说明目的而移除了其四元聚光器。
图13是独立地图11的四元聚光器的顶部透视图。
图14是图13的四元聚光器的底部透视图。
图15是独立地图11的四电池CPV电源模块的顶部透视图。
图16是图5的电/热子组件的热交换器块从其顶部工作面观察的透视图，图11的四电池CPV电源模块可安装到该顶部工作面以用于其液体冷却。
图17是图16的热交换器块的另一个透视图，但是从其相对的底部看，在图1的HCPV-T模块的组装期间，该热交换器块安装到图4的支撑盆部子组件的底板。
具体实施方式
图1示出了本发明的组装的高聚光光伏热(HCPV-T)太阳能收集器模块10，其可用于使用聚集太阳光进行电能产生和热能收集。参照图2的分解图，该模块由用于保持和容纳其他子组件的支撑盆部子组件12、用于聚集的入射太阳光的光学子组件14、以及用于从该聚集的太阳光发电并从中收集热能的电/热子组件16组成。
支撑盆部子组件12的特征在于矩形支撑盆部18和配合盖20，该配合盖由矩形透明玻璃片22(例如，低铁钢化玻璃)和通过下面的周界密封件26安装在玻璃片22的外周区域顶部的矩形周界框架24组成。通过这种布置，将周界框架24紧固到支撑盆部18将下面的玻璃22牢固地夹紧到其上，以封闭支撑盆部18的最初打开的顶部。支撑盆部18的特征在于矩形底板28，一组四个周界壁30从该矩形底板在矩形底板28的四个相应侧处直立。这些周界壁的顶部边缘30A共同界定了盆部的矩形打开顶部。盖的周界框架24至周边的边缘30A的紧固状态因此将盖玻璃22固定至盆部的完全跨越其打开顶部的位置。在盆部的这种关闭状态下，其内部空间在四个周界壁30之间水平地界定，并且在盆部底板28与盖玻璃22之间竖直地界定。应当理解，方向术语“水平的”和“竖直的”是相对于模块的所示方位来使用的，其中盆部底板位于水平参考平面中，盆部周界壁从该水平参考平面直立。该方向性仅用于描述附图中不同部件和特征的相对定向，并且并不具体表示HCPV-T模块10的预期操作位置或定向。
代替平坦的底板20，盆部18的特征在于多个支撑突出部32A、32B，这些支撑突出部在盆部18的内部空间内在贯穿其内部空间的间隔开且均匀布置的位置处从底板直立。在所示实施例中，有四个独立突出部32A与盆部18的周界壁30向内间隔一定距离。另外，所示实施例的特征在于在这些周界壁30相交的盆部拐角处与盆部的周界壁30处于直接附接关系的四个附壁拐角突出部32B，以及在盆部的四个拐角之间的其中心区域处与盆部的周界壁处于直接附接关系的八个附壁中间壁突出部32C。在所示实例中，每个周界壁30的特征在于两个此类中间壁突出部32C。
在盆部18的两个正交相关水平维度中的每个水平维度上，每个此类维度是在盆部的四个周界壁30的相应相对对之间跨盆部底板28测量的，这两个相对的周界壁30中的一个上的每个中间壁突出部32C与这两个相对的周界壁30中的另一个上的对应中间壁突出部32C对准，并且还与位于这两个相对的周界壁之间的四个独立突出部32A中的两个独立突出部对准。这四个对准的突出部构成相应的内行突出部，其中在盆部的两个水平维度中的每个维度上有两个内行。在盆部的两个水平维度中的每个维度上，还存在两个外行，每个外行由在该方向上延伸的两个周界壁30中的一个周界壁上的四个附壁突出部(两个拐角突出部32B和两个中间壁突出部32C)组成。因此，在所示实例中，存在四行四个突出部，每一行在盆部的两个水平维度中的每个维度上。这些行均匀地间隔开，其结果是以网格图案布置的四乘四矩形突出部阵列在盆部底板28的整个矩形覆盖区上均匀分布。
独立突出部32A和中间壁突出部32C具有向上渐缩的形状，远离盆部底板28朝向盆部18的打开顶部逐渐变窄。由于具有不附接到周界壁的三维独立形式，独立突出部32A在盆部的两个水平维度上都是渐缩的，例如在所示实施例中具有基于正方形的金字塔形状。中间壁突出部32C仅在其所附接的相应壁的水平维度上向上渐缩，因此具有类似于从相应周界壁30向内突出短距离的三角形凸台的更加二维的形式。拐角突出部32B类似于小肋，其同样从在盆部18的给定拐角处相交的两个周界壁的相邻区域向内突出短距离。每个突出部32A至32C都比周界壁30稍短，但与其他突出部的高度相等，由此突出部的顶端全部位于从盆部的水平底板28升高的公共水平面中，并且更接近于盆部的打开顶部的水平面，但是在稍微低于其的高度处，与盖玻璃22的下侧处于向下偏移关系。
参照图7和图8，光学子组件14的特征在于光学支撑托盘34，用于放置在接纳在盆部18的内部空间内的安装位置中，并且更具体地，位于阵列的盆部突出部32A至32C的顶端上。光学支撑托盘34的特征在于光学支撑座36阵列，其中一个光学支撑座在图8中示出为未被占据。每个光学支撑座36凹入到托盘34的顶侧中。光学支撑座36以矩形网格图案布置在支撑托盘34上，用于在每个光学支撑座36中各自单独支撑相应的聚光光学组件40。在其两个维度中的每个维度上，光学支撑托盘34中的支撑座36的网格矩形阵列比支撑盆部18中的突出部32A至32C的网格矩形阵列小一行。因此，在支撑盆部18中具有四乘四突出部阵列的所示实例中，光学托盘的特征在于三乘三光学支撑座36阵列，并且各行光学支撑座36具体定位成当光学支撑托盘34位于其顶部时位于各行突出部32A至32C之间。因此，每个凹入的支撑座36在其四个拐角处由托盘34的一组四个相应的静止点38相邻。正是在这些静止点38处，托盘34搁置在处于托盘的安装位置的相应组的四个盆部突出部32A至32C的顶部。因此，每个支撑座36向下悬挂在该相应组的四个盆部突出部32A至32C之间的空间中。
光学子组件14的特征在于聚光光学组件40阵列，每个聚光光学组件安装在光学支撑托盘34的光学支撑座36中的相应一个中。如图所示，每个聚光光学组件40(简称为光学组件)可以是申请人目前并入的美国专利10,133,044中描述的类型。因此，所示实施例中的每个光学组件40包括：主要四元反射镜42，该主要四元反射镜由四个主要四分之一截面抛物面反射器组成，这些主要四分之一截面抛物面反射器与中心竖直参考轴处于离轴且向内凹的关系，这些主要四分之一截面反射器围绕该中心竖直参考轴设置以围绕其共同跨越并向其反射入射阳光；辅助四元反射镜44，该辅助四元反射镜由四个辅助四分之一截面抛物面反射器组成，这些辅助四分之一截面抛物面反射器与中心竖直参考轴处于离轴且向外凸的关系，该辅助四元反射镜在主要四元反射镜42的底部上方处于升高关系，以从其接收反射的太阳光；以及四元聚光器46，该四元聚光器由四个复合抛物面聚光器(CPC)48组成，用于接收来自辅助四元反射镜44的向下反射的光并聚集该反射光以用于该反射光从这些CPC48的底部出口孔的最终聚集发射。
每个光学组件40进一步包括CPC支架50，其设计成经由主要四元反射镜42的中心底部开口52A支撑四元聚光器46和辅助四元反射镜44两者，该中心底部开口在主要四分之一截面抛物面反射器之间在由此凹面面对的中心参考轴处保持打开。CPC在本领域中也被称为温斯顿锥体，并且因此在本文中也可以这样称呼。温斯顿锥体在美国专利号3,923,381、美国专利号4,003,638和美国专利号4,002,499中进行了描述和说明，所有这些专利都整体通过引用并入本文，正如Ari Rabl的出版物"Comparison of Solar Concentrators",Solar Energy,第18卷,第93-111页所述。
电/热子组件16在图5和图6中示出，并且其特征在于以与光学组件40的数量相等的数量设置的四电池CPV电源模块54阵列。在组装的HCPV-T模块10中，这些四电池CPV电源模块54位于盆部18的内部空间内的光学组件40下方的分别对准的位置，并且更具体地，位于安装的光学支撑托盘34下方。每个四电池CPV电源模块54(其中之一在图15中独立地示出)的特征在于共用基板或载体56，其上安装有四个CPV电池58，这些CPV电池在基板的2D平面中彼此相对的间距匹配光学组件40中的每个光学组件中四元聚光器46的四个CPC 48的四个出口孔的相对间距。布局和间距使得四个CPV电池58分别位于假想正方形的四个拐角处。在所示实例中，共用基板56也是正方形的，但是其拐角被四个CPV电池58占据的较小的假想正方形相对于居中且垂直地与基板56相交的参考轴从较大的正方形基板旋转偏移45度。因此，每个CPV电池沿着基板的四个周边边缘中的相应一个大致位于中间，与基板的四个周边边缘向内间隔开短距离。基板56可以是DBC单氧化铝陶瓷载体，并且CPV电池可以是C4MJ第四代三结太阳能电池。有关可用的四电池CPV电源模块设计的更多细节，可以参考并入本文的前述AIP出版物。
再次参照图5和图6，每个CPV电源模块54安装在相应的热交换器块60的顶部，冷却流体(例如，水/乙二醇混合物)通过该热交换器块循环以冷却成品HCPV-T模块10的处于组装和操作状态的CPV电源模块54。优选地，HCPV-T模块10用在组合电力和加热(CPH)应用中，其中加热的冷却流体得到很好的利用，例如用于与热水箱进行热交换、用于诸如底板加热、环境供暖或其他热水应用。每个热交换器块60在盆部突出部32A、32C中的四个盆部突出部之间居中的相应点处安装在支撑盆部18内底板28的顶部，并且因此在光学支撑托盘34的相应光学支撑座36下方对准，并且因此同样地在安装在支撑座36中的相应光学组件40下方对准。因此，在阵列的盆部突出部32A至32C的网格行之间的对应点中，每个热交换器块60和安装在其上的相应CPV电源模块54与光学组件40的三乘三网格中的相应点对准地定位。
转向图16和图17，其中示出了热交换器块60中的一个单独的热交换器块。块60具有在平面图中为正方形的顶部工作面62(图16)、其外周界在平面图中为相等或相似尺寸的正方形的相对的底部64(图17)以及围绕顶部工作面62和相对的正方形底部64的正方形形状周边地跨越地四个外侧66A至66D。块60的第一外侧66A具有入口端口68，该入口端口从块60的外部通向该块，并且被相应的联接颈部70A围绕，该联接颈部从块的第一外侧66A向外突出，以使得柔性软管能够连接到其上从而用作连接导管，在使用成品HCPV-T模块10期间的泵送流体循环期间，冷却流体可通过该连接导管进入块60。块60的第二外侧66B与第一外侧66A处于相邻关系，并且其特征在于出口端口72，经由入口端口68馈送到块60中的冷却液体随后可通过该出口端口离开块60。与入口端口68类似，出口端口72被相应的联接颈部70B围绕，该联接颈部从块的第二外侧66B向外突出，以使得柔性软管能够连接到其上从而再次用作连接导管，这次在使用成品HCPV-T模块10期间的泵送流体循环期间，冷却流体可通过该连接导管从块中排出。
根据穿过其中的相应端口68、72的命名惯例，两个联接颈部70A、70B在本文中可以唯一地称为入口颈部70A和出口颈部70B。入口端口68和出口端口72各自沿着块的相应外侧66A、66B位于中间点处。如本文所用，块的第三外侧66C是指其与第二外侧66B相对地定位的一侧，并且块的第四外侧66D是指其与第一外侧66A相对地定位的最终侧。
块60在其中形成有沿着非线性路径的固定形状的预定流动通道74，该非线性路径将入口端口68和出口端口72彼此流体互连，从而使得该入口端口与该出口端口之间的冷却流体能够在泵送流体循环期间流过成品HCPV-T模块10中的块。流动通道74的非线性路径被特别设计，使得泵送通过其中的冷却流体将连续地经过安装在块60上的相应CPV电源模块54上的所有四个CPV电池58的位置。这样，冷却流体以目标方式被特别地引导经过CPV模块54的最聚焦的热点，即，聚集的太阳光被四元聚光器46的四个CPC 48特别地聚焦到其上的CPV电池58。块的顶部工作面62具有方形外周的平坦中心接纳区域76，其占据顶部工作面62的大部分，该顶部工作面的其余部分被在其所有四个侧面上围绕中心接纳区域76的稍微凸起的外缘78占据。流动通道74凹入到块的顶部工作面62的中心接纳区域76中，并且流动通道在入口端口68与出口端口72之间的非线性路径由三个弓形弯曲节段74A至74C组成。
第一弓形节段74A在其与入口端口68的连接部处具有起点，该连接部位于在沿块的第一外侧66A一半距离处靠近该第一外侧而正好在外缘78内部的位置处。第一节段74A在沿块的第三外侧66C一半距离处靠近该第三外侧而正好在外缘78内部成弧形至其相应的终点。因此，第一节段74A的该终点位于径直穿过块60的出口端口72。第一节段74A的弓形曲率使得其凹侧向外面向第一外侧66A和第三外侧66C相交的块的拐角，而其凸侧面向第三节段76C，该第三节段穿过块的中心点与穿过块的假想对角线的第一节段成镜像关系地与第一节段相对。从第一弓形节段74A的终点(其也表示第二弓形节段74B的起点)，第二弓形节段在沿块的第四侧66D一半距离处靠近该第四侧而正好在外缘78内部成弧形至其相应的终点。第二节段74B的弓形曲率使得其凸侧向外面向块的第三侧边66C和第四侧边66D相交的拐角。从第二弓形节段74B的终点(其也表示第三弓形节段74C的起点)，第三弓形节段74C在沿块的第二侧66B一半距离处靠近该第二侧而正好在外缘78内部成弧形至其相应的终点。第三节段74B的弓形曲率使得其凹侧向外面向第二侧66B和第四侧66D相交的块的拐角，而其凸侧穿过前面提到的块的假想对角线以与其成镜像对称关系的方式面向第一节段74A的凸侧。在其相应的终点处，第三节段74C连接到块60的出口端口72。
块的顶部工作面的方形接纳区域76在其外部拐角附近、正好在外缘78内部具有四个紧固孔80。这些孔使得能够将导热材料的方形板(例如，铜板82)安装到块60的顶部工作面62上占据整个或基本上整个接纳区域76的位置。因此，在此过程中，安装的铜板82完全覆盖凹入流动通道74的打开顶侧。为了提供对凹入流动通道74的打开顶侧的流体密封封闭，密封槽84也以完全围绕流动通道的打开顶部的方式凹入到块60的接纳区域76中，并且与该密封槽84形状相匹配的可压缩密封件86接纳在其中。这可以在图6中看出，其中热交换器块60中的一个热交换器块以与其铜板82和可压缩密封件86的分解关系示出，该可压缩密封件在组装期间夹在该热交换器块与该铜板之间从而以流体密封的方式封闭凹入流动通道74的打开顶侧。因此，当被泵送通过热交换器块60时，冷却流体以与流动通道74的顶侧处的导热铜板82物理接触而流过流动通道74。
铜板82中具有三个安装孔88A(图6)，其布局与CPV电源模块54(图15)的共用基板56中的三个对应安装孔88B以及位于热交换器块的顶部工作面62的接纳区域76中的另外三个对应安装孔88C成匹配关系。通过对准这些组的安装孔88A至88C并且以下面进一步更详细地描述的方式将合适的紧固件110馈送通过其中，CPV电源模块54被紧固到铜板82和下面的热交换器块60，其位置使电源模块的共用基板56的下侧与铜板82齐平。安装孔88A至88C的布局使得电源模块基板56的正方形形状与铜板82的正方形形状和热交换器块的下面的接纳区域76对准。如前所述，CPV电源模块54的每个CPV电池58沿着基板的四个周边边缘中的相应一个大致位于中间，与基板的四个周边边缘向内间隔开一定的距离。这些CPV电池位置与中间位置相匹配，在该中间位置处，三个弓形流动通道节段74A至74C的起点和终点沿着块的接纳区域76的相应周界边界与热交换器块60的外缘78向内间隔短距离。
因此，在从第一流动通道节段74A的起点到第三流动通道节段74C的末端的冷却流体的流动路径中，冷却流体连续地流过CPV电源模块54上的所有四个CPV电池58的位置，该CPV电源模块安装在热交换器块60的导热铜板82的顶部。这通过以目标方式将冷却流体特别引导至CPV电源模块54的这些特定热点来提供CPV模块54的有效且高效的冷却。CPV电源模块基板56齐平安装抵靠的铜或其他导热材料的板82确保与其的最佳热传递，而热交换器块60的其余部分可以由模制塑料或比导热铜板82更便宜和/或导热更差的其他材料制成。铜板82特别在通道的顶侧处用作策略性地放置的导热壁，CPV电源模块安装到该顶侧处，以优化移动通过流动通道的冷却流体与安装到热交换器块的CPV电源模块之间的热传递。
参照图5和图6，柔性软管90或其他连接导管可连接至热交换器块60的入口端口68和出口端口72，例如使用热交换器块60的优选有倒钩的联接颈部70A、70B上的软管夹92。软管90和热交换器块60由此形成组装的热交换器回路，冷却流体通过该回路被连续地泵送通过热交换器块60，以冷却组装的HCPV-T模块10的所有光学组件40的相应CPV电源模块54。为了将该热交换器回路与HCPV-T模块10外部的泵源连通，流体引入端口94A和流体排放端口94B将支撑盆部18的内部与盆部外部的周围外部环境连通。在所示实施例中，这些流体端口94A、94B穿过盆部的独立突出部32A中的一个或多个独立突出部的中空内部。初始吸入软管90A和最终排放软管90B在这些引入端口94A和排放端口94B处连接到合适的软管配件，并且分别延伸到回路的第一热交换器块的入口端口68和回路的最终热交换器块的排放端口72。同时，其他软管90替代地各自将一个热交换器块的出口端口72连接至另一热交换器块的入口端口68。如图所示，软管90可包括用于各自在两个相邻的独立盆部突出部32A之间穿过的线性软管以及用于各自围绕独立盆部突出部32A中的一个独立盆部突出部的多个侧面弯曲的弯曲软管，只要软管形状的此类变化是从回路的一个热交换器块连续地跨越到另一热交换器块所必需的。
电/热子组件16还包括用于电连接至CPV电源模块54的布线96，其中电线可沿着盆部的周界壁30在内部布线，并且布线至多行盆部突出部32A至32C之间的CPV电源模块54。参考图3和图4，用于正极线和负极线的接线端子98A、98B可以可选地支撑在盆部突出部32A至32C中的一个或多个盆部突出部上。在所示实例中，两个接线端子98A、98B各自安装在不同于另一者的盆部的周界壁的相应一个的相应中间壁突出部32C上，从而位于沿着盆部的周界壁30内部布线的布线可直接且容易到达的位置处。与流体引入端口94A和排放端口94B类似，一个或多个接线端口(例如，单独的正接线端口100A和负接线端口100B)设置到盆部内部至周围外部环境，并且可以可选地位于内部中空的独立盆部突出部32A中的一个或多个独立盆部突出部中，如图所示，使得正引线96A和负引线96B能够将内部接线端子98A、98B连接至CHP太阳能系统的外部电路。
为了将每个光学组件40的四元聚光器46以适当对准的关系保持在相应的CPV电源模块54上，使用图11和图12中所示的CPC支架50。CPC支架50的特征在于在所有侧面上被环形支撑壁架104包围的中心立柱102，该环形支撑壁架继而被支撑在一组三个支撑腿106的顶部，该三个支撑腿围绕由中心立柱102占据的中心轴线在彼此角度间距相等的位置从环形支撑壁架104的下侧向下悬垂。中心柱102不从环形支撑壁架104向下延伸，而仅从该环形支撑壁架向上延伸。三个支腿106的底端被接纳在CPV电源模块54的基板56的顶部，具体地在覆盖其中的前述安装孔88B的位置处。因此，支腿106也与铜板中的对应安装孔88A和热交换器块60的附加对应安装孔88C对准，这些附加对应安装孔穿过块的顶部工作面62的接纳区域76进入块的底部62的开口腔，该开口腔存在于凹入流动通道74与块60的限定其外侧66A至66D的离散周界壁之间。通过这三组对准的安装孔88A、88B、88C，使用紧固件110(图6)将CPC支架50紧固到热交换器块60，这些紧固件从热交换器块60的底部腔体向上馈送穿过铜板82和上面的CPV电源模块基板56。这些紧固件110从而将CPC支架50、铜板82和CPV电源模块54夹紧在热交换器块60顶部的适当位置。铜板82的进一步固定可以使用另一组四个紧固件112(图6)来实现，这些紧固件通过靠近其拐角的铜板82中的对应紧固孔接合到热交换器块60的紧固孔80中。CPC支架50的紧固支腿106用于支撑CPC支架50的壁架104，其与现在安装在热交换器块60顶部的CPV电源模块54呈在上方间隔开的关系。
再次参照图11和图12，CPC支架的支撑壁架104用于支撑四元聚光器46的四个CPC48，该四元聚光器在图13和图14中独立地示出。四元聚光器46具有新颖的设计，将四个CPC48集成为单一整体结构的无缝集成部件。每个CPC 48具有相应的圆锥形外壁114，其内表面界定CPC的抛物线轮廓内部空间116，并且与圆锥形外壁114围绕其周向跨越的相应中心轴线具有离轴抛物面关系。四个CPC的中心轴彼此平行，并且位于垂直于这些平行轴的参考平面中的假想正方形的四个拐角处。该假想正方形与其拐角被CPV电源模块54的基板56上的CPV电池58占据的正方形的尺寸相匹配。
四元聚光器的整体结构的特征在于四个连接腹板118，每个连接腹板在其外壁114上的离散高度处跨越四个CPC 48的相应相邻对之间。该腹板占据的高度相较于四元聚光器46的最底部平面更靠近四元聚光器46的最顶部平面，在该最顶部平面处每个CPC 48的圆锥形形状处于其最宽处以限定CPC的加宽入口孔115，在该最底部平面处每个CPC 48的圆锥形形状处于其最窄处以限定CPC的最窄出口孔116。所示的实例中的连接腹板118全部位于公共平面内的彼此相同的离散轴向高度处，并且因此不仅互连四个CPC 48，而且共同限定用于平放在CPC支架50的支撑壁架104顶部的平面支撑凸缘。在连接腹板118的共用平面下方，四个CPC的壁114的悬挂下部区域114A彼此独立地从支撑凸缘悬挂，并且彼此以间隔开且不附接的关系定位。CPC支架50的支撑壁架104具有四个轴向穿透其的开口120，用于在其中分别接纳四个CPC 48的悬挂下部部分。这在图11中示出，其中四元聚光器的腹板118位于CPC支架50的支撑壁架104的顶部，并且经由腹板118和支撑壁架104中的对准孔122A、122B紧固到其上。四个CPC 48通过其中的开口120从支撑壁架104向下悬挂，从而将四个CPC的出口孔116直接放置在CPC支架直立于其上的下面的CPV电源模块54的四个CPV电池58上方。
在由连接腹板118共同限定的支撑凸缘上方，每个相邻对的CPC的外壁114的上部区域在两个CPC的壁114的圆形横截面彼此具有平行的切线的区域处彼此整体地、直接地且无缝地互连。在所示的实例中，CPC壁114的这些上部区域114B在该上部区域的整个高度跨度上相互连接，从连接腹板118的共用公共平面一直到四个CPC 48的顶端处的入口孔115的共用公共平面。在CPC壁114的接合在一起的上部区域114B之间，中心开口124轴向地穿过四元聚光器46，并且成形为容纳CPC支架50的立柱102从中穿过的通道，使得立柱102一旦位于并紧固在支撑壁架104上就从四元聚光器46向上直立。立柱102向上延伸超过四个CPC 48的顶端，如图11所示。
图9和图10示出了成品HCPV-T模块10的九个阵列光学组件40中的一个光学组件处的不同子组件部件之间的完全组装和安装位置，特别是安装在盆部18的外部拐角处的拐角光学组件处，尽管类似的安装同样适用于阵列光学组件40的非拐角位置。CPC支架50的立柱102通过相应光学组件40的主要四元反射镜42的中心底部开口52A直立，并且在这样做时同样穿过光学支撑托盘34的相应光学座36中的匹配中心底部孔52B(图8)。因此，立柱102位于光学组件的主要四元反射镜42的离轴抛物面形状的中心轴线上。如图9和图10所示，光学支撑座36底部的中心底孔可具有与支撑座36的其余部分处于向下悬垂关系的环绕边缘126，以将光学支撑托盘34紧固到CPC支架50的支撑壁架104的外周。四个CPC 48的相互连接的上部区域114B被支撑在主要四元反射镜42的凹形内部内，正好在其中的中心底部开口52A上方。
这里，四个CPC 48的入口孔115向上朝向辅助四元反射镜44的下侧打开，该辅助四元反射镜以在四元聚光器46的四个CPC 48上方的升高的关系安装在直立支撑柱102的顶部。穿过盖玻璃22照射到主要四元反射镜42上的入射阳光被向内反射到支撑在位于中心的支撑柱102顶部的辅助四元反射镜44，并且然后从辅助四元反射镜44向下反射到四元聚光器46的四个CPC 48的入口孔115中，来自这些入口孔的聚集太阳光然后从四个CPC 48的出口孔116发射到CPV电源模块54的四个CPV电池58上以发电。同时，所产生的热量被传递到循环冷却流体中，该循环冷却流体被泵送通过目标流动路径上的热交换器块60，连续地经过通过铜板82与其处于热交换关系的四个CPV电池58中的每个CPV电池。
由于可以对如上所述的本发明进行各种修改，并且可以对本发明的许多明显广泛不同的实施例进行各种修改，因此希望所附说明书中包含的所有内容应仅解释为说明性的，而非限制性的。

Claims (67)

1.一种使用聚集光进行电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV-T)模块，所述模块包括：
盆部，所述盆部包括底板、围绕其周边从所述底板直立的多个周界壁、在所述底板上方在所述周界壁之间界定的内部空间、在所述内部空间内在彼此间隔开的位置处从所述底板直立的多个支撑突出部；
多个聚光光学组件；
光学支撑托盘，所述光学支撑托盘位于所述盆部的所述内部空间内的安装位置，并且包括凹入到所述光学支撑托盘的顶侧中并以网格图案布置在其上的光学支撑座阵列，用于在所述光学支撑座中的每个光学支撑座中单独支撑所述聚光光学组件中的相应一个；
多个聚光光伏(CPV)电源模块，所述多个CPV电源模块与所述多个聚光光学组件数量相等，其中所述CPV电源模块中的每个CPV电源模块以对准关系位于所述聚光光学组件中的相应一个下方，以接收来自其的聚集光以产生电力；以及
热交换组件，所述热交换组件安装在所述盆部的所述内部空间内并被配置为以热交换关系引导冷却流体经过所述CPV电源模块中的每个CPV电源模块；
其中所述光学支撑托盘在所述光学支撑托盘的静止点处位于所述盆部的所述突出部的顶部，所述静止点位于所述光学支撑座以其进行布置的所述网格图案的相邻行之间的位置处。
2.根据权利要求1所述的HCPV-T模块，其中所述盆部的所述支撑突出部中的至少一些支撑突出部是与所述盆部的所述周界壁处于向内间隔开的关系的独立突出部。
3.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中所述盆部的所述支撑突出部中的至少一些支撑突出部是与所述盆部的所述周界壁处于直接附接关系的附壁突出部。
4.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中所述支撑突出部中的至少一些支撑突出部具有向上渐缩的形状，远离所述盆部的所述底板而变窄。
5.根据权利要求4所述的HCPV-T模块，其中所述向上渐缩的形状在彼此处于正交关系的二维上变窄。
6.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中所述支撑突出部中的至少一些支撑突出部在形状上为金字塔形。
7.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中所述支撑突出部中的至少一些支撑突出部是中空的。
8.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中所述支撑突出部中的至少一个支撑突出部在其中具有流体端口，所述冷却流体通过所述流体端口进入或离开所述热交换器。
9.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中所述支撑突出部中的至少一个支撑突出部还用作端子支撑件，在所述端子支撑件上安装有接线端子，所述CPV电源模块中的至少一些CPV电源模块连接至所述接线端子。
10.根据任一前述权利要求所述的HCPV-T模块，其中：
每个聚光光学组件是在多个出射点处输出聚集光的多聚光器光学组件；并且
每个CPV电源模块是具有在共用基板的离散位置安装在其上的多个CPV电池的多电池电源模块，所述多个CPV电池分别与所述相应聚光光学组件的所述出射点对准。
11.根据权利要求10所述的HCPV-T模块，其中所述热交换组件包括多个热交换器块，每个热交换器块对应于所述CPV电源模块中的相应一个并且放置成与所述CPV电源模块中的相应一个处于热交换关系，并且每个热交换器块具有限定在其中的预定流动通道，所述冷却流体通过所述预定流动通道被连续地引导经过与其处于热交换关系的相应CPV电源模块的所述多个CPV电池中的多个CPV电池。
12.根据权利要求11所述的HCPV-T模块，其中所述预定流动通道是所述热交换器块的唯一流动通道，其引导所述冷却流体连续地经过所述相应CPV电源模块的所有CPV电池。
13.根据权利要求11或12所述的HCPV-T模块，其中所述预定流动通道包括凹入到所述热交换器块的面中的通道，导热板以流体密封关系安装在所述通道上，由此所述冷却液体以与所述导热板处于流动接触而流过所述通道。
14.根据权利要求13所述的HCPV-T模块，其中所述相应CPV电源模块的所述共用基板抵靠所述导热板安装，从而通过所述导热板在所述冷却流体与所述多个CPV电池中的所述多个CPV电池之间建立热交换关系。
15.根据权利要求14所述的HCPV-T模块，其中所述导热板包含铜。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的HCPV-T模块，其中所述预定流动通道由三个弓形弯曲节段组成，所述三个弓形弯曲节段将所述热交换器块的第一侧上的入口端口连接到所述热交换器块的相邻第二侧上的出口端口。
17.根据权利要求16所述的HCPV-T模块，其中所述三个弓形弯曲节段包括第一节段、第二节段以及第三节段，所述第一节段从靠近所述热交换器块的所述第一侧的与所述入口端口的连接部朝向其与所述第二侧相对的第三侧成弧形；所述第二节段从所述第一节段朝向所述热交换器块的与其所述第一侧相对的第四侧成弧形；所述第三节段从所述第二节段朝向靠近所述热交换器块的所述第二侧的与所述出口端口的连接部成弧形，并且其中所述第一节段和所述第三节段的凹形外侧面向外朝向所述热交换器块的周边，所述第一节段和所述第三节段的凸形内侧面向内朝向彼此，并且所述第二节段的凸形外侧面向外朝向所述热交换器块的所述周边。
18.根据权利要求16或17所述的HCPV-T模块，其中相应的颈部在其所述入口端口和所述出口端口中的每一者处从所述热交换器端口突出，用于连接导管与其进行外部联接，以使流体能够流向所述热交换器块、从所述热交换器块流动以及在所述热交换器块之间流动。
19.根据权利要求11至15中任一项所述的HCPV-T模块，其中每个热交换器块在其上具有入口端口和出口端口，并且相应的颈部在其所述入口端口和所述出口端口中的每一者处从所述热交换器端口突出，用于连接导管与其进行外部联接，以使流体能够流向所述热交换器块、从所述热交换器块流动以及在所述热交换器块之间流动。
20.根据权利要求11至15中任一项所述的HCPV-T模块，其包括连接到所述热交换器块的入口端口和出口端口的多个连接导管，用于经由所述连接导管引导所述冷却流体通过其中。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的HCPV-T模块，其中所述连接导管包括柔性软管。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的HCPV-T模块，其中所述连接导管的至少一个子组在所述盆部的相邻对的所述支撑突出部之间穿过。
23.根据权利要求18至21中任一项所述的HCPV-T模块，其中所述连接导管中的至少一个连接导管各自至少部分地围绕所述突出部中的相应一个跨越。
24.用于使用聚集光进行电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV-T)模块的部件，所述部件包括：
一个或多个多电池聚光光伏(CPV)电源模块，每个多电池CPV电源模块具有在共用基板的离散位置安装在其上的多个CPV电池，用于其与多个复合抛物面聚光器(CPC)的相应对准；以及
一个或多个热交换器块，所述一个或多个热交换器块分别与所述一个或多个多电池CPV电源模块一起使用，每个热交换器块具有限定在其中的预定流动通道，冷却流体通过所述预定流动通道在非线性路径上被连续地引导经过与其处于热交换关系的所述多电池CPV电源模块中的相应一个的所述多个CPV电池中的多个CPV电池。
25.根据权利要求24所述的部件，其中每个热交换器块的所述预定流动通道是其唯一流动通道，其引导所述冷却流体连续地经过相应多电池CPV电源模块的所有CPV电池。
26.根据权利要求24或25所述的部件，其中每个热交换器块的所述预定流动通道包括凹入到所述热交换器块的面中的通道，导热板以流体密封关系安装在所述通道上，由此所述冷却液体以与所述导热板处于流动接触而流过所述通道。
27.根据权利要求26所述的部件，其中所述相应CPV电源模块的所述共用基板抵靠所述导热板安装，从而通过所述导热板在所述冷却流体与所述多个CPV电池中的所述多个CPV电池之间建立热交换关系。
28.根据权利要求27所述的部件，其中所述导热板包含铜。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的部件，其中所述预定流动通道的所述非线性路径包括三个弓形弯曲节段，所述三个弓形弯曲节段彼此首尾相连地定位以将所述热交换器块的第一侧上的入口端口连接到所述热交换器块的相邻第二侧上的出口端口。
30.根据权利要求29所述的部件，其中所述三个弓形弯曲节段包括第一节段、第二节段以及第三节段，所述第一节段从靠近所述热交换器块的所述第一侧的与所述入口端口的连接部朝向其与所述第二侧相对的第三侧成弧形；所述第二节段从所述第一节段朝向所述热交换器块的与其所述第一侧相对的第四侧成弧形；所述第三节段从所述第二节段朝向靠近所述热交换器块的所述第二侧的与所述出口端口的连接部成弧形，并且其中所述第一节段和所述第三节段的凹形外侧面向外朝向所述热交换器块的周边，所述第一节段和所述第三节段的凸形内侧面向内朝向彼此，并且所述第二节段的凸形外侧面向外朝向所述热交换器块的所述周边。
31.根据权利要求29或30所述的部件，其中相应的颈部在其所述入口端口和所述出口端口中的每一者处从所述热交换器块突出，用于连接导管与其进行外部联接，以使流体能够流向所述热交换器块、从所述热交换器块流动以及在所述热交换器块之间流动。
32.根据权利要求24至28中任一项所述的部件，其中每个热交换器块在其上具有入口端口和出口端口，并且相应的颈部在其所述入口端口和所述出口端口中的每一者处从所述热交换器端口突出，用于连接导管与其进行外部联接，以使流体能够流向所述热交换器块、从所述热交换器块流动以及在所述热交换器块之间流动。
33.根据权利要求24至28中任一项所述的部件，其包括连接到所述一个或多个热交换器块的入口端口和出口端口的多个连接导管，用于经由所述连接导管引导所述冷却流体通过其中。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的部件，其中所述连接导管包括柔性软管。
35.根据权利要求24至34中任一项所述的部件，其中每个多电池CPV电源模块是在其所述基板上具有四个CPV电池的四电池CPV电源模块。
36.一种用于冷却多电池聚光光伏(CPV)电源模块的热交换器部件，所述多电池CPV电源模块具有离散地布置在共用基板上的多个CPV电池，所述热交换器部件包括：
具有入口端口和出口端口的块，冷却流体可通过所述入口端口和所述出口端口流入和流出所述块；
位于所述块中的预定流动通道，所述预定流动通道在非线性路径上流体地互连所述入口端口和所述出口端口；
导热材料壁，所述导热材料壁在其相应面处封闭所述块中的所述预定流动通道，由此所述冷却液体以与所述导热壁的内侧处于流动接触而流过所述通道；
其中所述预定流动通道的所述非线性路径连续地经过多个离散点，所述多个离散点分布在所述导热材料壁的区域上的间隔开的位置、与所述CPV电池在所述多电池CPV电源模块的所述共用基板上的相应位置处于相匹配的布局，并且所述导热壁的外侧的形状和尺寸被设计成抵靠所述多电池CPV电源模块的所述共用基板安装，由此被引导通过所述预定流动通道的所述冷却流体通过所述导热材料壁而以特别针对其所述CPV电池占据的热点的方式与所述多电池CPV电源模块处于热交换关系。
37.根据权利要求36所述的热交换器部件，其中所述流动通道凹入到所述块的所述面中，并且所述导热材料壁由在其所述面处安装到所述块的单独盖板限定。
38.根据权利要求37所述的热交换器部件，其中所述块和所述单独盖板实质上彼此不同。
39.根据权利要求37或38所述的热交换器部件，其中所述单独盖板由比所述块的构成材料具有更大导热率的材料构成。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的热交换器部件，其中所述导热壁包含铜。
41.根据权利要求36至40中任一项所述的热交换器部件，其中所述入口端口和所述出口端口位于所述块的相邻侧上，并且所述预定流动通道的所述非线性路径包括三个弓形弯曲节段，所述三个弓形弯曲节段彼此首尾相连地位于所述入口端口与所述出口端口之间。
42.根据权利要求41所述的热交换器部件，其中所述三个弓形弯曲节段包括第一节段、第二节段以及第三节段，所述第一节段从靠近所述热交换器块的所述第一侧的与所述入口端口的连接部朝向其与所述第二侧相对的第三侧成弧形；所述第二节段从所述第一节段朝向所述热交换器块的与其所述第一侧相对的第四侧成弧形；所述第三节段从所述第二节段朝向靠近所述热交换器块的所述第二侧的与所述出口端口的连接部成弧形，并且其中所述第一节段和所述第三节段的凹形外侧面向外朝向所述热交换器块的周边，所述第一节段和所述第三节段的凸形内侧面向内朝向彼此，并且所述第二节段的凸形外侧面向外朝向所述热交换器块的所述周边。
43.根据权利要求36至42中任一项所述的热交换器部件，其中相应的颈部在其所述入口端口和所述出口端口中的每一者处从所述热交换器块突出，用于连接导管与其进行外部联接，以使流体能够流向所述热交换器块、从所述热交换器块流动以及在所述热交换器块之间流动。
44.一种使用聚集光进行电能产生和热能收集的高聚光光伏热(HCPV-T)模块，所述模块包括：
支撑件；
多个聚光光学组件，所述多个聚光光学组件安装在所述支撑件上；
多个聚光光伏(CPV)电源模块，所述多个CPV电源模块与所述多个聚光光学组件数量相等，其中所述CPV电源模块中的每个CPV电源模块以对准关系位于所述聚光光学组件中的相应一个下方，以接收来自其的聚集光以产生电力；以及
热交换组件，所述热交换组件安装在所述支撑件上并且包括：
与所述多个CPV电源模块数量相等的多个热交换器块，每个热交换器块具有输入端口和输出端口以及在其间延伸的预定流动通道，用于将冷却流体经由所述流动通道从所述输入端口引导至所述输出端口，所述流动通道在所述热交换器块的相应面处被导热材料壁封闭，相应的CPV电源模块安装至所述导热材料壁的外部，由此被引导通过所述预定流动通道的所述冷却流体通过所述导热材料壁与所述CPV电源模块处于热交换关系；以及
多个连接导管，所述多个连接导管连接到所述多个热交换器块的所述入口端口和所述出口端口，以将所述冷却流体传送至所述多个热交换器块、从所述
多个热交换器块传送以及在所述多个热交换器块之间传送。
45.根据权利要求44所述的HCPV-T模块，其中每个聚光光学组件是在多个出射点处输出聚集光的多聚光器光学组件，并且每个CPV电源模块是具有在共用基板的离散位置安装在其上的多个CPV电池的多电池电源模块，所述多个CPV电池分别与所述相应聚光光学组件的所述出射点对准，并且每个热交换器块的所述流动通道引导所述冷却流体连续地经过所述相应CPV电池的所述多个CPV电池中的多个CPV电池。
46.根据权利要求45所述的HCPV-T模块，其中每个热交换器块的所述预定流动通道是其唯一流动通道，其引导所述冷却流体连续地经过相应多电池CPV电源模块的所有CPV电池。
47.根据权利要求44至46中任一项所述的HCPV-T模块，其中所述流动通道凹入到所述块的所述面中，并且所述导热材料壁由在其所述面处安装到所述块的单独盖板限定。
48.根据权利要求47所述的HCPV-T模块，其中所述块和所述单独盖板实质上彼此不同。
49.根据权利要求47或48所述的HCPV-T模块，其中所述单独盖板由比所述块的构成材料具有更大导热率的材料构成。
50.根据权利要求44至49中任一项所述的HCPV-T模块，其中所述导热壁包含铜。
51.根据权利要求44至50中任一项所述的HCPV-T模块，其中每个热交换器块的所述预定流动通道在其所述入口端口与所述出口端口之间遵循非线性路径。
52.根据权利要求44至50中任一项所述的HCPV-T模块，其中每个热交换器块的所述入口端口和所述出口端口位于其相邻侧，并且每个热交换器块的所述预定流动通道遵循包括三个弓形弯曲节段的非线性路径，所述三个弓形弯曲节段彼此首尾相连地位于所述入口端口与所述出口端口之间。
53.根据权利要求52所述的HCPV-T模块，其中所述三个弓形弯曲节段包括第一节段、第二节段以及第三节段，所述第一节段从靠近所述热交换器块的所述第一侧的与所述入口端口的连接部朝向其与所述第二侧相对的第三侧成弧形；所述第二节段从所述第一节段朝向所述热交换器块的与其所述第一侧相对的第四侧成弧形；所述第三节段从所述第二节段朝向靠近所述热交换器块的所述第二侧的与所述出口端口的连接部成弧形，并且其中所述第一节段和所述第三节段的凹形外侧面向外朝向所述热交换器块的周边，所述第一节段和所述第三节段的凸形内侧面向内朝向彼此，并且所述第二节段的凸形外侧面向外朝向所述热交换器块的所述周边。
54.根据权利要求44至52中任一项所述的HCPV-T模块，其中相应的颈部在其所述入口端口和所述出口端口中的每一者处从所述热交换器块突出，用于连接导管与其进行外部联接，以使流体能够流向所述热交换器块、从所述热交换器块流动以及在所述热交换器块之间流动。
55.根据权利要求10至23和44至54中任一项所述的HCPV-T模块，其中：
每个聚光光学组件包括主要四元反射镜、辅助四元反射镜和四元聚光器，所述主要四元反射镜由用于反射入射光的四个主要四分之一截面抛物面反射器组成；所述辅助四元反射镜由用于分别接收来自所述四个主要四分之一截面抛物面反射器的反射光的四个辅助四分之一截面抛物面反射器组成；所述四元聚光器由用于接收来自所述四个辅助四分之一截面抛物面反射器的反射光的四个复合抛物面聚光器(CPC)组成；并且
每个CPV电源模块是四电池CPV电源模块，其具有分别位于所述相应聚光组件的所述四元聚光器的所述四个CPC下方的位置的四个CPV电池。
56.一种多锥体太阳能聚光器，其包括：
多个复合抛物面聚光器(CPC)，每个CPC具有界定抛物线轮廓内部的相应的圆锥形外壁，所述抛物线轮廓内部与所述圆锥形外壁围绕其周向跨越的相应中心轴线处于离轴抛物面关系；
其中所述多个CPC是整体结构的无缝集成部件，其中所述多个CPC通过以下特征中的至少一者彼此整体地互连：
(a)所述整体结构的多个连接腹板，每个连接腹板跨越相应相邻对的CPC之间并通过在其上的离散高度处整体附接到其所述外壁而将所述相应相邻对的CPC连接在一起，同时使所述相邻对的CPC的所述外壁在未被所述连接腹板占据的其他高度处处于彼此间隔开且不附接的关系；以及/或者
(b)每个相邻对的CPC的所述外壁在其上部区域处彼此直接且无缝的整体互连，所述上部区域与所述相邻对的CPC的所述抛物线轮廓内部的较宽的入口孔相比于与其轴向相对且较窄的出口孔具有更接近的关系，同时使所述相邻对的CPC的所述外壁在其其他区域处处于彼此间隔开且不附接的关系。
57.根据权利要求56所述的多锥体太阳能聚光器，其中所述多个CPC至少通过所述多个连接腹板彼此整体地互连。
58.根据权利要求57所述的多锥体太阳能聚光器，其中所述多个连接腹板协作地形成静止凸缘，所述多锥体太阳能聚光器通过所述静止凸缘可搁置在单独CPC支架的顶部。
59.根据权利要求58所述的多锥体太阳能聚光器，其中所述多锥体太阳能聚光器的整体结构包括中心孔，所述多个CPC围绕所述中心孔设置，并且通过所述中心孔，所述CPC支架的立柱在所述多锥体太阳能聚光器的定位期间可接纳在围绕所述立柱的所述CPC支架的支撑壁架上。
60.根据权利要求59所述的多锥体太阳能聚光器，其与以下组合：所述单独CPC支架；其中具有用于接纳穿过其的所述CPC支架的所述立柱的中心开口的主要抛物面轮廓反射镜；以及用于以与所述主抛物面轮廓反射镜处于升高关系而安装在所述CPC支架的所述立柱顶部以从其接收反射入射光并进一步将所述反射入射光向下反射到所述多锥太阳能聚光器的所述CPC中的辅助抛物面轮廓反射镜。
61.根据权利要求59或60所述的多锥体太阳能聚光器，其中所述单独CPC支架的所述支撑壁架具有从其悬垂的多个支撑腿，用于将所述单独CPC支架直立支撑在聚光光伏(CPV)电源模块的共用基板的顶部上，所述CPV电源模块具有在分别在所述CPC的所述出口孔下方对准的位置设置在所述共用基板上的多个CPV电池。
62.根据权利要求61所述的多锥体太阳能聚光器，其与所述电源模块组合。
63.根据权利要求62所述的多锥体太阳能聚光器，其进一步与根据权利要求36至43中任一项所述的热交换器部件组合，其中所述CPV电源模块的所述共用基板在其由所述导热材料壁占据的所述面处安装到所述热交换器部件的所述块。
64.根据权利要求56至63中任一项所述的多锥体太阳能聚光器，其中所述多个CPC通过至少其所述外壁的所述直接且无缝的整体互连而彼此整体地互连。
65.根据权利要求56至64中任一项所述的多锥体太阳能聚光器，其中所述多个CPC通过所述连接腹板和所述CPC的所述外壁的所述直接且无缝的整体互连而互连。
66.根据权利要求65所述的多锥体太阳能聚光器，其中以所述外壁的所述直接且无缝的整体互连为特征的所述CPC的所述上部区域位于所述连接腹板之上。
67.根据权利要求66所述的多锥体太阳能聚光器，其中每个相邻对的CPC的所述上部区域占据从所述相邻对的CPC之间的相应连接腹板的顶侧延伸到其顶端的高度跨度，其中所述相邻对的CPC的所述较宽的入口孔位于所述顶端，并且所述相邻对的CPC的外壁在整个所述高度跨度上直接且整体地互连。
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