CN201536108U - 聚光型光电光热一体机的联动装置 - Google Patents

聚光型光电光热一体机的联动装置 Download PDF

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张建一
张耀明
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Abstract

本实用新型公开了一种聚光型光电光热一体机的联动装置，它包括聚光架、方位角联动机构、高度角联动机构和立柱；所述的聚光型光电光热一体机的联动装置包含二个或二个以上的聚光架，通过方位角联动机构带动所有聚光架联动跟踪太阳方位角；通过高度角联动机构带动所有聚光架联动跟踪太阳高度角；整个装置通过立柱支撑串联在一起。由于本实用新型采用集热装置代替原来聚光光伏电池板背部的散热装置，不仅可有效解决聚光电池片的冷却问题，提高光电转换效率而且还获得一定温度的热水，实现了高效率、双功能、低成本的太阳能光电光热综合利用。

Description

聚光型光电光热一体机的联动装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能设备，特别是一种聚光型光电光热一体机的联动装置，属于太阳能利用技术领域。
背景技术
太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。
虽然太阳能光伏发电具有很多优点，但在光伏发电的发展过程中，使用成本过高一直是制约其迅速推广应用的关键因素。其重要原因之一是：用于生产太阳能电池的半导体材料价格昂贵，消耗量大，太阳能的吸收效率又很低，导致以太阳能电池为核心的光伏发电系统的成本难以大幅度降低。
常规的光伏发电系统一般是将太阳能电池固定安装，价格居高不下，难以迅速推广应用。根据太阳能电池在一定条件下输出的电流与接受的光照强度成正比增加而又不至于影响光伏电池寿命的特征，人们开始研究采用聚光和跟踪技术，希望在获得同样电能的情况下减少太阳能电池的用量，而增加的跟踪聚光的成本远低于所节约的太阳能电池的成本相当于用普通的金属玻璃等材料代替昂贵的半导体材料。德国、美国、西班牙、澳大利亚等国都分别开发了菲涅尔透镜聚光、反射聚光等各种聚光光伏发电系统，现有折射聚光的缺点是光强均匀性较差，透过率难以提高，制造成本较高，大型抛物面反射聚光的缺点是抛物面反射镜制造难度大，成本较高，反射镜容易破碎，机构整体防风性能差。这些均导致整套系统性价比提高不明显，使得聚光光伏发电系统的优势难以体现。到目前为止，仅有少量试验、示范性质的聚光光伏发电系统投入运行。
市场现有的聚光器一般采用单机运行，每台聚光器安装一套太阳跟踪装置，并有一套单独的跟踪电路电路控制；为了降低跟踪成本，一般采用增加聚光器的采光面积，使得单位采光面积的跟踪成本下降，这样往往要增加聚光架的尺寸和重量，导致安装难度增加。采用跟踪联动机构，由一套跟踪机构和电路带动多台小型聚光架跟踪太阳的技术正处于研究阶段。
采用跟踪聚光的光伏发电技术，可以在同样的发电功率等级条件下，减少电池片面积若干倍，从而大大降低光伏发电成本。然而，目前使用的太阳能硅电池片光电转换效率低，一般只有10％～20％的太阳能转换成电能，其余的太阳能则转化为热能，使得电池片温度升高，太阳能电池片温度过高会大大降低其光电转换率和使用寿命，使聚光功能作用大打折扣。解决聚光光伏电池板温升问题的方法很多，但要能利用这部分多余热量，同时降低电池片工作温度，目前还没得到较好解决。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种易于制造、成本低廉、性价比高、双向功能、不仅能够有效解决聚光电池片的散热问题，还能利用光热转化获得一定温度热水，达到太阳能综合利用的聚光型光电光热一体机的联动装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：
本实用新型是一种聚光型光电光热一体机的联动装置，它包括聚光架、方位角联动机构、高度角联动机构和立柱；它包括二个或二个以上的聚光架，所述的二个或二个以上的聚光架通过方位角联动机构连接用以联动跟踪太阳方位角、通过高度角联动机构连接用于联动跟踪太阳高度角；高度角联动机构安装在方位角联动机构上，方位角联动机构通过立柱支撑固定在地面上。
所述的聚光架由反射镜聚光装置、传动框梁、集热装置、光伏电池板组成；所述的集热装置通过传动框梁连接在反射镜聚光装置中部，光伏电池板与集热装置封装在一起。
所述的方位角联动机构由方位角联动长轴、摆杆和方位角电动推杆组成；所述的方位角联动长轴的两端架设在两根立柱的顶端，在其中一根立柱上安装摆杆和方位角电动推杆；所述的方位角电动推杆的一端铰接在立柱下部，其另一端与摆杆的一端铰接，摆杆的另一端固接在方位角联动长轴的一端，可驱动方位角联动长轴围绕其中心线旋转。
所有聚光架都串联在方位角联动长轴上，通过方位角电动推杆经摆杆带动方位角联动长轴转动。
所述的高度角联动机构由高度角联动架、高度角传动轴和高度角电动推杆组成；所述的高度角联动架与聚光架的传动框梁组成平行四边形机构，且传动框梁可旋转的安装在高度角传动轴；所述的高度角电动推杆一端固定在方位角传动长轴上，其另一端铰接在聚光架的传动框梁，可推动聚光架的传动框梁及高度角联动架围绕高度角传动轴转动。
采用上述方案后，本实用新型具有以下优点：
(1)采用集热装置代替原来聚光光伏电池板背部的散热装置，不仅可有效解决聚光电池片的冷却问题，提高光电转换效率而且还获得一定温度的热水，充分利用了太阳能。
(2)通过设计一套跟踪联动装置驱动若干个聚光架自动跟踪太阳，大大降低跟踪成本，实现低成本和高性价比。
综上所述，本实用新型与其他大型聚光器相比，实现了高效率、双功能、低成本的太阳能光电光热综合利用。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1是聚光型光电光热一体机的联动装置正视图；
图2是聚光型光电光热一体机的联动装置右视图；
图3是聚光型光电光热一体机的联动装置立体图；
图4是聚光型光电光热一体机的多机组联动装置；
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型是一种聚光型光电光热一体机的联动装置，它包括聚光架1、方位角联动机构3、高度角联动机构2和立柱4。
它包括二个或二个以上的聚光架1，所述的二个或二个以上的聚光架1通过方位角联动机构3连接，即，通过方位角联动机构3带动所有聚光架1联动跟踪太阳方位角；所述的二个或二个以上的聚光架1通过高度角联动机构2连接，即通过高度角联动机构2带动所有聚光架1联动跟踪太阳高度角；高度角联动机构2安装在方位角联动机构3上，方位角联动机构3通过立柱4支撑固定在地面上。
所述的聚光架1由反射镜聚光装置11、传动框梁12、集热装置13、光伏电池板14组成。所述的集热装置13通过传动框梁12连接在反射镜聚光装置11中部，光伏电池板14与集热装置13封装在一起，光伏电池板14背朝太阳接收反射镜聚光装置11的太阳反射光，集热装置13的下底面吸收光伏电池13的热量，解决光伏电池13的散热问题，同时储存部分太阳光热，集热装置14的上顶面直接吸收太阳的直射光；通过传动框梁12把反射镜聚光装置11和光伏电池板14及集热装置13固定在一起，并由高度角联动机构2和方位角联动机构3带动传动框梁12转动，从而带动整个聚光架1跟踪太阳。
所述的方位角联动机构3由方位角联动长轴31、摆杆32和方位角电动推杆33组成。所述的方位角联动长轴31的两端架设在两根立柱4的顶端，在其中一根立柱4上安装摆杆32和方位角电动推杆33。所述的方位角电动推杆33的一端铰接在立柱4下部，其另一端与摆杆32的一端铰接，摆杆32的另一端固接在方位角联动长轴31的一端，可驱动方位角联动长轴31围绕中心线旋转。
所有聚光架1都串联在方位角联动长轴31上，通过方位角电动推杆33经摆杆32带动方位角联动长轴31转动，从而带动所有聚光架1跟踪太阳方位角。
所述的高度角联动机构2由高度角联动架21、高度角传动轴22和高度角电动推杆23组成；所述的高度角联动架21与聚光架1的传动框梁12组成平行四边形机构，且传动框梁12可旋转的安装在高度角传动轴22；所述的高度角电动推杆23一端固定在方位角传动长轴31上，其另一端铰接在聚光架1的传动框梁12，可推动聚光架1的传动框梁12及高度角联动架21围绕高度角传动轴22转动，从而带动所有传动框梁12跟踪太阳高度角转动。
图4为聚光型光电光热一体机的多机组联动装置，由一套高度角联动机构2和方位角联动机构3可带动4个聚光架(甚至更多个聚光架)联动跟踪太阳。

Claims (5)

1.一种聚光型光电光热一体机的联动装置，它包括聚光架、方位角联动机构、高度角联动机构和立柱；其特征在于：它包括二个或二个以上的聚光架，所述的聚光架通过方位角联动机构连接用以联动跟踪太阳方位角、通过高度角联动机构连接用于联动跟踪太阳高度角；高度角联动机构安装在方位角联动机构上，方位角联动机构通过立柱支撑固定在地面上。
2.根据权利要求1所述的聚光型光电光热一体机的联动装置，其特征在于：所述的聚光架由反射镜聚光装置、传动框梁、集热装置、光伏电池板组成；所述的集热装置通过传动框梁连接在反射镜聚光装置中部，光伏电池板与集热装置封装在一起。
3.根据权利要求1所述的聚光型光电光热一体机的联动装置，其特征在于：所述的方位角联动机构由方位角联动长轴、摆杆和方位角电动推杆组成；所述的方位角联动长轴的两端架设在两根立柱的顶端，在其中一根立柱上安装摆杆和方位角电动推杆；所述的方位角电动推杆的一端铰接在立柱下部，其另一端与摆杆的一端铰接，摆杆的另一端固接在方位角联动长轴的一端，可驱动方位角联动长轴围绕其中心线旋转。
4.根据权利要求3所述的聚光型光电光热一体机的联动装置，其特征在于：所有聚光架都串联在方位角联动长轴上，通过方位角电动推杆经摆杆带动方位角联动长轴转动。
5.根据权利要求1所述的聚光型光电光热一体机的联动装置，其特征在于：所述的高度角联动机构由高度角联动架、高度角传动轴和高度角电动推杆组成；所述的高度角联动架与聚光架的传动框梁组成平行四边形机构，且传动框梁可旋转的安装在高度角传动轴；所述的高度角电动推杆一端固定在方位角传动长轴上，其另一端铰接在聚光架的传动框梁，可推动聚光架的传动框梁及高度角联动架围绕高度角传动轴转动。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Xiamen Sunrise Wheel Group Co., Ltd.

Assignor: Jimei University|Zhang Yaoming

Contract record no.: 2012350000044

Denomination of utility model: Light-concentration type linkage for photoelectric and photothermal integrated machine

Granted publication date: 20100728

License type: Exclusive License

Record date: 20120410

C17 Cessation of patent right
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Granted publication date: 20100728

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