CN204089696U - 一种光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

一种光伏发电装置，包括：光伏支架，在光伏支架上设有光伏阵列，在相邻两排组件之间设有反光板且所述反光板用于将太阳光反射到第二排组件上。所述反光板由导光板和反射膜或光谱选择性薄膜组成，导光板背面设有微结构，所述反射膜或光谱选择性薄膜覆盖于微结构上，实现将更多的太阳光选择性的均匀反射到组件表面。本实用新型中反光板倾角为28.7°时，光伏组件发电量可提高21.94％，反光板成本价格仅为0.6元/W。本实用新型提出的增加反光板的光伏发电系统结构布置方式，可以在提高系统有效发电量的同时，降低发电成本，具有高效的性价比。

Description

一种光伏发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种光伏发电系统，特别涉及到通过改变现有光伏发电系统的结构布局来达到提高有效发电量目的的光伏发电装置。

背景技术

随着能源危机和环境问题的日益加剧，光伏发电技术越来越受到世界各国的高度重视。太阳能光伏发电已经从起初作为小功率电源发展到现在作为公共电力的并网发电，其应用范围几乎遍及所有的用电领域，如气象、通讯、长距离管线、公路、铁路等。如今的太阳能已不仅仅是“补充能源”，而是逐渐向“替代能源”过渡。

目前光伏发电系统效率偏低是其大规模推广应用的瓶颈。为提高光伏发电系统效率，当前研究主要侧重在太阳能电池光电转换效率的提高、自动跟踪系统以及最大功率点跟踪方面。占据太阳能电池市场80％以上份额的硅太阳能电池标准测试条件下的转化效率可以达到25％，已十分接近硅基太阳能电池29％-31％的理论极限转化效率。跟踪系统分为单轴跟踪和双轴跟踪两大类，王斯成等设计的主动双轴跟日系统由单片机进行系统控制，能提高发电量40％；Abdallh等开发了一种PLC控制主动式单轴跟踪系统，根据试验得出跟踪式获得能量比固定倾斜式高出22％，在此基础上他们还设计了一种主动式双轴跟踪系统，与固定式相比其发电量多出41.34％。光伏电站安装跟踪系统可使电站的发电量增加20％-40％，其中单轴跟踪系统成本价格为2-3元/W，双轴跟踪系统成本为单轴的1.5倍左右。跟踪系统虽能使电站的发电量有较大幅度的提高，但同时系统成本也增加很多。当前的主要技术研究实现在提高系统有效发电量的同时降低发电成本的目的十分困难。

为解决这一问题必须从其他角度对光伏发电系统进行改进，目前已有的国外研究报道仅美国麻省理工学院的杰弗里·格罗斯曼团队从系统地创新结构布置进行研究，通过建立一个塔状的立体结构，改变现有的光伏发电系统布置方式，在同样大小底面积电池板上，此结构发电量是传统结构的2-20倍，但其利用的太阳能电池板也相应的提高了数倍，其思想是基于太阳能电池板的价格进一步降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术存在的问题，提供一种光伏发电装置，该装置能提高系统有效发电量，同时降低发电成本，并提高土地利用率，实现更高效的性价比。

本实用新型采用如下技术方案：

一种光伏发电装置，包括：光伏支架，在光伏支架上设有光伏阵列，其特征在于，在相邻的两排组件之间设有第一反光板且所述第一反光板用于将太阳光反射到第二排组件上。

有益效果：

(1)本实用新型中设计的反光板由导光板和反射膜组成，由于在导光板背面制作了一些微结构，反射膜覆盖在微结构上，这些微结构可以引导光的散射方向，控制出射光的均匀性，使得进入该反光板的太阳光不再以原光路返回，均匀的从反光板的上表面射出，该结构反光板通过改变光路，将入射的点光源或线光源转化为面光源均匀的射出，使光线不再杂乱无章。

(2)还可将导光板背面的反射膜更换为光谱选择性薄膜，该类型的反光板不仅可以使光线均匀射出，还可选择性的反射太阳能电池光谱响应波长范围的光，避免光伏组件因接受过多其他波段的光而产生热效应。

(3)反光板表面可为平面和非平面结构(向外凸出折面、向内凹陷折面、向外凸出波纹面、向内凹陷波纹面)，平面结构制作简单，非平面结构可充分利用凸凹面之间的二次反射和漫反射作用。

(4)本实用新型提出的增加反光板的新型光伏发电系统结构布置方式，可以在提高系统有效发电量的同时，降低发电成本，具有高效的性价比。

实验表明在光伏阵列之间安装由银镜制作的不同倾角的反光板后光伏阵列的发电量均有提高，发电量最小提高幅度为反光板倾角35.8°时的13.8％，最大提高幅度为反光板倾角28.7°时的21.94％。倾角为28.7°时反光板的价格为0.6元/W。光伏发电系统中加入单轴跟踪系统可提高发电量20％左右，增加的支架成本价格为2-3元/W，双轴跟踪系统可提高发电量40％左右，增加的支架成本价格为6.5元/W。本实用新型中增加反光板的结构布置方式与光伏发电系统中增加单轴跟踪系统提高的发电量相差无几，但本实用新型增加的发电成本仅为单轴跟踪系统的24％。另外所述反光板还将阵列之间的安装间距变成了可发电区，提高了土地利用率。

本实用新型从光学、热力学、材料学的角度出发，设计不同结构的反光板，重置光伏发电系统的结构布置方式，构思新颖，效果显著，具有巨大的工程应用价值。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统结构示意图。

图2是根据本实用新型的另一个实施例的光伏发电系统结构示意图。

图3是本实用新型设计的反光板结构示意图。

图4是本实用新型中反光板正面为向外凸出折面结构示意图。

图5是本实用新型中反光板正面为向内凹陷折面结构示意图。

图6是本实用新型中反光板正面为向外凸出波纹面结构示意图。

图7是本实用新型中反光板正面为向内凹陷波纹面结构示意图。

以上的图中有：光伏支架1，第一排光伏组件2，第二排光伏组件3，第一反光板4，维护走道5，第二反光板6，导光板7，微结构8，反射膜或光谱选择性薄膜9，向外凸出折面结构反光板10，向内凹陷折面结构反光板11，向外凸出波纹面结构反光板12，向内凹陷波纹面结构反光板13，光伏阵列最下沿距地面高度H，前后两排光伏组件间距L，光伏阵列与地面之间夹角α，第一反光板与地面之间夹角β。

具体实施方式

一种光伏发电装置，包括：光伏支架1，在光伏支架1上设有光伏阵列，在相邻的两排光伏组件之间设有第一反光板4且所述第一反光板4用于将太阳光反射到第二排组件3上。在第一反光板4与第二排光伏组件3之间设有维护走道5，第一反光板与地面的夹角β可以在25°～40°之间。在第一反光板4与第二排组件3之间设有第二反光板6，且所述第二反光板6与第一反光板4相面对。第一反光板4及第二反光板6采用反光板，所述反光板由导光板7和反射膜或光谱选择性薄膜9组成，在导光板7的背面设有微结构8且所述微结构用于将入射的点光源或线光源转化为面光源均匀的射出，所述反射膜或光谱选择性薄膜7覆盖于微结构上。所述微结构由凸点、凹点、圆形或方形构成。所述导光板的正面为平面、向由外凸出折面、向内凹陷折面、向外凸出波纹面或向内凹陷波纹面。

下面参考图1、图2描述根据本实用新型的实施例。

对光伏发电系统而言，光伏组件表面接收到的太阳光辐射量越多，系统的发电量就越大。本实用新型在固定式光伏发电系统的组件安装间隙增加反光板，通过该反光板可实现将更多的太阳光更加均匀的反射到组件表面。

如图1所示，根据本实用新型的实施例光伏发电系统包括：光伏支架1，第一、二排光伏组件2、3，所述光伏阵列安装在所述光伏支架上，面向正南方，光伏阵列的安装倾角α由当地纬度决定，以组件全年接收到辐射量最大为依据；两排光伏组件的间距L由当地纬度和组件尺寸决定，以全年组件上无阴影为依据；为了给第一反光板4提供更大的安装空间，光伏阵列的最下沿距地面留有一定的高度。第一反光板独立安装在两排光伏组件之间，与第二排组件之间留有一定的距离，作为维护走道5。在本实施例中，第一反光板面向正北方且安装在第二排组件的正对面，这样可以保证把更多的太阳光均匀的反射到第二排组件上，第一反光板与地面的夹角β可以在25°～40°之间。

在本实施例中，光伏发电系统安装地纬度为32.04°，组件尺寸为1640mm*990mm*50mm，纵向安装，选择组件安装倾角α＝25°，则两排组件的最小安装间距L＝1976mm。第一反光板由5㎜的银镜制成，当第一反光板倾角β＝28.7°时效果最好，第二排组件发电量可比第一排组件增加21.94％，实验数据如下：

如图2，为本实用新型的另一个实施例。该实施例为在图1所示实施例的基础上，再加上一块第二反光板6，该反光板可将更多的太阳光反射到第一反光板4上，从而使第二排组件得到更多的太阳光。第二反光板必须安装在第一反光板的正对面，且最上沿距地面的高度要小于H。

光伏发电的原理是利用太阳能电池的光生伏特效应，一般的太阳能电池，光谱响应的波长范围在320nm-1100nm。大多数太阳能电池对中波长的光响应比较好；红外光光子能量太低，不足以激发载流子，太阳电池对红外光不响应；短波长的光(紫光或紫外光)，是在非常接近电池表面的地方被吸收的，激发的载流子在前表面相当多的再结合，影响太阳能电池在该波长附近的量子效率，即太阳能电池对短波长的光利用率比较低。本实用新型综合利用光学、热力学、材料学基本原理，设计出如图3所示的反光板。如图中所示，该反光板由导光板7、反射膜或光谱选择性薄膜9组成，导光板以PMMA为基材，背面制作一些微结构8，反射膜或光谱选择性薄膜覆盖在微结构上。微结构基本单元可以为凸点、凹点、圆形、方形等，并按一定的规律排列，它的作用是引导光的散射方向，控制出射光的均匀性。当光线进入该结构的反光板时，由于导光板背面微结构的散射作用，光线不再以原光路返回，而是均匀的从反光板的上表面射出。该结构反光板通过导光板改变光路，将入射的点光源或线光源转化为面光源均匀的射出，使阵列表面接受的太阳辐射更加均匀。同时，导光板背面覆盖的光谱选择性薄膜可实现将太阳能电池光谱响应波长范围的光更多的反射到光伏组件上，避免光伏组件因接受过多其他波段的光而产生热效应。

反光板表面可为平面、向外凸出折面(如图4所示)、向内凹陷折面(如图5所示)、向外凸出波纹面(如图6所示)、向内凹陷波纹面(如图7所示)结构。平面结构制作简单，非平面结构(向外凸出折面、向内凹陷折面、向外凸出波纹面、向内凹陷波纹面)可利用凸凹面之间的二次反射和漫反射作用使阵列表面得到更多的太阳辐射。

Claims (6)

1.一种光伏发电装置，包括：光伏支架(1)，在光伏支架(1)上设有光伏阵列，其特征在于，在相邻的两排光伏组件之间设有第一反光板(4)且所述第一反光板(4)用于将太阳光反射到第二排组件(3)上。

2.根据权利要求1所述的光伏发电装置，其特征在于，在第一反光板(4)与第二排光伏组件(3)之间设有维护走道(5)，第一反光板与地面的夹角β可以在25°～40°之间。

3.根据权利要求1所述的光伏发电装置，其特征在于，在第一反光板(4)与第二排组件(3)之间设有第二反光板(6)，且所述第二反光板(6)与第一反光板(4)相面对。

4.根据权利要求3所述的光伏发电装置，其特征在于，第一反光板(4)及第二反光板(6)采用反光板，所述反光板由导光板(7)和反射膜或光谱选择性薄膜(9)组成，在导光板(7)的背面设有微结构(8)且所述微结构用于将入射的点光源或线光源转化为面光源均匀的射出，所述反射膜或光谱选择性薄膜(7)覆盖于微结构上。

5.根据权利要求4所述的光伏发电装置，其特征在于，所述微结构由凸点、凹点、圆形或方形构成。

6.根据权利要求4所述的光伏发电装置，其特征在于，所述导光板的正面为平面、向由外凸出折面、向内凹陷折面、向外凸出波纹面或向内凹陷波纹面。