CN202334374U

CN202334374U - 线聚焦聚光光伏发电装置

Info

Publication number: CN202334374U
Application number: CN2011204486773U
Authority: CN
Inventors: 江联芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-14

Abstract

本实用新型公开一种包括组件与阵列的线聚焦聚光光伏发电装置，解决了现有聚光光伏发电装置的跟踪系统可靠性低、效率稳定性差、成本高的技术问题。包括支架、仰角阵列调节结构、安装在组件迎光面的线型玻璃硅胶菲涅尔聚光透镜、安装在组件底部的太阳能电池及散热铝板、安装在太阳能电池两侧的反射镜，聚光发电组件通过支架与仰角调节结构连接。聚光器为线型菲涅尔聚光透镜，太阳能电池组件安装在线型菲涅尔聚光透镜的焦距处。透镜与太阳能电池之间仅用间隔分布的支撑杆连接，成本大大降低。反光镜与太阳能电池两侧的支撑杆连接，便于安装和维护。聚光器采用了独特的设计，硅胶菲涅尔透镜设置在双层玻璃之间，保证了硅胶透镜的清洁，使硅胶透镜的光学性能不受恶劣自然环境影响，大大提高了透镜的耐候性。

Description

线聚焦聚光光伏发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种光伏发电装置，尤其涉及一种线聚焦聚光光伏发电装置。

背景技术

聚光光伏发电技术是通过聚光器而使较大面积的阳光汇聚在一个较小的范围内，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，可以成倍提高太阳能电池的短路电流，从而使得同样数量的半导体材料产生更多的电能，若按聚光性能效率倍数10至20倍计算，可节省十分九或者二十分之十九的太阳能电池片。用玻璃、铝材、硅胶等普通的材料替代昂贵的太阳能电池片，从而大幅度降低光伏发电系统的成本，有利于光伏发电系统的推广应用。

聚光发电组件减少了半导体材料的消耗，相应地增加了其他替代材料的使用，其中主要是聚光透镜。迄今为止，国内外尚未有效解决大尺寸、低成本、高耐候的线型聚光透镜制造技术问题，本技术采用的新型聚光透镜已解决此问题。

根据2011年三季度硅材料、金属材料、玻璃材料以及太阳能发电组件价格水平，按本技术生产的太阳能发电组件在成本与价格方面具有极大的经济优势。

目前聚光光伏装置对入射光线方向十分敏感，很小的指向误差就会使电油输出功率大大降低，因此必须对太阳进行二维精确跟踪，现有的双轴跟踪系统结构复杂，生产成本高，可靠性差，应用期维护工作量大，成为聚光型太阳能发电系统实际应用的主要障碍。

聚光光伏发电系统中的对日跟踪装置分为单轴和双轴两种，单轴跟踪装置成本相对低廉，双轴跟踪装置使太阳能电池可以始终正对太阳，但是造价较高，应用受限。为了节约成本，本实用新型专利技术采用对日单轴跟踪方式。足够长的聚光轴线的线型聚光阵列可弥补因东西方向阳光入射角的改变带来的光能损失，而仅仅对南北方向仰角定时(如按农历节气)进行单轴手动调整或者自动调整，配置的反光镜可降低单轴跟踪精度，单轴跟踪装置结构简单、成本低廉。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种线型聚焦聚光光伏发电装置，它解决了目前聚光光伏发电装置的系统容差性小、跟踪系统复杂、可靠性低、成本高的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：提供一种线聚焦聚光光伏发电装置，包括上支撑杆、下支撑杆、仰角调节机构、安装在上支撑杆顶端的聚光透镜、安装在上支撑杆底端的太阳能硅片电池及散热铝底板、所述仰角调节机构设在下支撑杆底部，仰角调节机构包括固定支架、固定支架活动轴、上下调节支架、调节支架活动轴；其中，所述聚光透镜为线型菲涅耳聚光平面透镜，太阳能硅片电池设在线型菲涅耳聚光平面透镜的焦距处，透镜聚焦焦斑呈带状，且与线型菲涅耳聚光平面透镜聚光轴线方向相同；所述线聚焦聚光光伏发电装置还包括均设在上支撑杆和下支撑杆内侧的反光镜，反光镜紧贴于上支撑杆和下支撑杆内侧面上，且两个反光镜所呈的夹角为15℃～60℃；所述线型菲涅尔聚光平面透镜包括上层迎光面玻璃板及其相粘接的硅胶菲涅尔镜片；与迎光面玻璃板间隔2mm还装有一层背光面玻璃板；在两层玻璃板的边沿之间设有厚度2mm、宽度3mm的硅胶密封条；两层玻璃板周边用铝质边框密封固定。

较佳地，所述该发电装置由至少两个单体组件连接为线型陈列，单体组件沿东西方向连接而成一个单元陈列；所述仰角调节机构由活动支架的连接杆通过上下调节支架与组件下支撑杆及铝质边框连接，上下调节支架调整由若干个单体组件沿东西方向连接而成的一个单元陈列的仰角角度。

较佳地，所述该发电装置系按东西方向连接为阵列，即按线聚焦透镜聚光轴线顺东西方向设置；将该发电装置与阵列旋转九十度，将聚光轴线顺南北方向设置，其阵列角度调节方法改为：每日自东向西作单轴旋转对日跟踪，南北方向的仰角间隔15天调整一次，以最佳仰角角度对日跟踪。

较佳地，将太阳能硅片电池置换为聚热管，为聚热发电提供所需的高温热源。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型采用了大尺寸的线型菲涅尔聚光平面透镜，提高了单位面积的光通量和能流密度，提高了电池单位面积输出功率，太阳能电池的用量仅为目前硅片电池发电系统的1/10到1/20。

2、本实用新型组件采用了开放式结构，使系统具有良好的散热及抗风性能。

3、本实用新型线型聚光平面透镜采用大型规格的双层玻璃硅胶线型菲涅尔透镜，中间夹层的硅胶菲涅尔透镜得到保护。特别是，对于厚度小于1mm的大型规格的硅胶线型菲涅尔透镜制作技术的掌握与应用，解决了大幅度降低聚光发电组件中非硅材料成本的一个关键难题。

4、本实用新型单轴仰角调整装置，具有良好的机械强度和抗风特性。本实用新型可适应不同季节阳光照射方向的变化，按农历的每一个节气定期调整仰角角度一次，也可设置时间自动跟踪设备每天对仰角进行调整，使线聚焦聚光光伏发电装置始终以较为理想的方位正对太阳，从而充分发挥太阳能电池的作用。

5、当太阳能硅片电池受到聚光照射时，温度会有所升高，会降低太阳能硅片电池的发电量。本实用新型采用开放式的聚光太阳能电池组件结构，电池底板是散热金属板或者散热翅片，具有良好的散热效果。

6、本实用新型的电池组件如改为聚热管，能改造为太阳能聚热发电装置。

7、本实用新型线聚焦聚光发电组件及阵列，根据发电系统建设安装地区的地理位置，可将线型聚焦轴线顺南北方向设置，使发电装置阵列垂直于东西方向，实施东西方向的每天单轴跟踪，南北方向仰角则按农历一个节气调整一次，最大限度地提升聚光发电系统的发电效率。

附图说明

图1为本实用新型线聚焦聚光发电单体组件侧立面结构示意图；

图2为本实用新型线聚焦聚光发电单体组件俯视结构示意图；

图3为本实用新型单体组件陈列后的结构示意图；

图4为本实用新型的线型菲涅尔聚光平面透镜的结构示意图；

从图1、2、3、4中可知本实用新型由1表示线型菲涅耳聚光平面透镜、2表示支撑杆、3表示反光镜、4表示太阳能硅片电池、5表示散热铝底板、6表示固定支架、7表示固定支架活动轴、8表示调节支架活动轴、9表示上下调节支架、10表示铝质边框、11表示单体组件之间的拼装缝、12表示活动支架的连接杆、13表示迎光面玻璃板、14表示硅胶菲涅尔镜片、15表示背光面玻璃板、16表示硅胶密封条、17表示铝质边框。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型线聚焦聚光光伏发电装置的技术内容、构造特征、以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

如图1、2、3、4，本实用新型线聚焦聚光光伏发电装置，包括上支撑杆2、下支撑杆2、仰角调节机构、安装在上支撑杆2顶端的聚光透镜、安装在上支撑杆底端的太阳能硅片电池4及散热铝底板5、所述仰角调节机构设在下支撑杆2底部，仰角调节机构包括固定支架6、固定支架活动轴7、上下调节支架9、调节支架活动轴8；所述聚光透镜为线型菲涅耳聚光平面透镜1，太阳能硅片电池4设在线型菲涅耳聚光平面透镜的焦距处，透镜聚焦焦斑呈带状，且与线型菲涅耳聚光平面透镜聚光轴线方向相同；所述线聚焦聚光光伏发电装置还包括均设在上支撑杆和下支撑杆内侧的反光镜3，反光镜3紧贴于上支撑杆和下支撑杆内侧面上，且两个反光镜所呈的夹角为15℃～60℃。

所述线型菲涅尔聚光平面透镜1包括上层迎光面的玻璃板13及其相粘接的硅胶菲涅尔镜片14；与迎光面玻璃板间隔2mm还装有一层背光面玻璃板15；在两层玻璃板的边沿之间设有厚度2mm、宽度3mm的硅胶密封条16；两层玻璃板周边用铝质边框17密封固定。

所述该发电装置由至少两个单体组件连接为线型陈列，单体组件沿东西方向连接而成一个单元陈列；所述仰角调节机构由活动支架的连接杆12通过上下调节支架9与组件下支撑杆及铝质边框10连接，上下调节支架调整由若干个单体组件沿东西方向连接而成的一个单元陈列的仰角角度。11为单体组件之间的拼装缝。图2为本实用新型线聚焦聚光发电单体组件俯视结构示意图，图中右侧无需设置铝质边框10，以利若干个组件之间拼接安装，按设计长度拼装完组件阵列之后，阵列右端设置铝边框封头。单体组件透镜宽度大于500mm、长度大于1000mm。线型菲涅耳聚光平面透镜1镜宽与太阳能硅片电池4宽度之比可设置在10倍以上，使聚光几何倍数达到10倍以上，大大提高了太阳能电池的输出功率。线型菲涅耳聚光平面透镜1与太阳能硅片电池4的垂直距离设计为500mm以上，在高度超过500mm的透镜与电池之间的空间为开放式的结构，使系统具有良好的抗风性能与散热效果。

所述该发电装置系按东西方向连接为阵列，即按线聚焦透镜聚光轴线顺东西方向设置；将该发电装置与阵列旋转九十度，将聚光轴线顺南北方向设置，其阵列角度调节方法改为：每日自东向西作单轴旋转对日跟踪，南北方向的仰角间隔15天调整一次，以最佳仰角角度对日跟踪。

将太阳能硅片电池4置换为聚热管，为聚热发电提供所需的高温热源。

日光通过线聚焦菲涅尔聚光平面透镜1聚焦形成带状光斑，投射到位于透镜焦距处的条形太阳能硅片电池4的表面。太阳能硅片电池4接受光能，发生光电效应转化为电流和电压，经输出电路输出电能。电池背面通过导热胶连接到散热铝底板5，热能通过散热器带走，以保持电池处在较低的工作温度。当日光发生南北方向的角度变化时，按一定角度设置在电池片两侧的反光镜3可将偏移的聚焦光斑反射至电池表面。当日光在一段时间内(如农历的一个节气内)入射角发生较大改变时，组件阵列下部的仰角调整机构可对组件阵列进行适时的仰角调整。

本实用新型适用于多种太阳能利用装置，如太阳能集热器、太阳能光伏电源等，大大提高了太阳能的利用效率。本实用新型透镜与太阳能硅片电池之间仅用间隔分布的支撑杆连接，成本大大降低。反光镜与太阳能硅片电池两侧的支撑杆连接，便于安装和维护。聚光器采用了独特的设计，硅胶菲涅尔透镜设置在双层玻璃之间，保证了硅胶透镜的清洁，使硅胶透镜的光学性能不受恶劣自然环境影响，大大提高了透镜的耐候性。南北方向的仰角调整采用阵列整体单轴调整方式，按季节手动调整或者设置电动调整装置，结构简单，成本低廉。该装置结构简单，可靠性高，便于调整，太阳能发电系统运行期间的维护工作量很低。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种线聚焦聚光光伏发电装置，包括上支撑杆、下支撑杆、仰角调节机构、安装在上支撑杆顶端的聚光透镜、安装在上支撑杆底端的太阳能硅片电池及散热铝底板、所述仰角调节机构设在下支撑杆底部，仰角调节机构包括固定支架、固定支架活动轴、上下调节支架、调节支架活动轴；其特征在于：所述聚光透镜为线型菲涅耳聚光平面透镜，太阳能硅片电池设在线型菲涅耳聚光平面透镜的焦距处，透镜聚焦焦斑呈带状，且与线型菲涅耳聚光平面透镜聚光轴线方向相同；所述线聚焦聚光光伏发电装置还包括均设在上支撑杆和下支撑杆内侧的反光镜，反光镜紧贴于上支撑杆和下支撑杆内侧面上，且两个反光镜所呈的夹角为15℃～60℃；所述线型菲涅尔聚光平面透镜包括上层迎光面玻璃板及其相粘接的硅胶菲涅尔镜片；与迎光面玻璃板间隔2mm还装有一层背光面玻璃板；在两层玻璃板的边沿之间设有厚度2mm、宽度3mm的硅胶密封条；两层玻璃板周边用铝质边框密封固定。

2.如权利要求1所述的线聚焦聚光光伏发电装置，其特征在于：所述该发电装置由至少两个单体组件连接为线型陈列，单体组件沿东西方向连接而成一个单元陈列；所述仰角调节机构由活动支架的连接杆通过上下调节支架与组件下支撑杆及铝质边框连接，上下调节支架调整由若干个单体组件沿东西方向连接而成的一个单元陈列的仰角角度。

3.如权利要求1所述的线聚焦聚光光伏发电装置，其特征在于：所述该发电装置系按东西方向连接为阵列，即按线聚焦透镜聚光轴线顺东西方向设置；将该发电装置与阵列旋转九十度，将聚光轴线顺南北方向设置，其阵列角度调节方法改为：每日自东向西作单轴旋转对日跟踪，南北方向的仰角间隔15天调整一次，以最佳仰角角度对日跟踪。

4.根据权利要求1所述的线聚焦聚光光伏发电装置，其特征在于：将太阳能硅片电池置换为聚热管，为聚热发电提供所需的高温热源。