CN205490385U - 一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，包括设置在电池板组件支架上的光伏电池组件和设置在反光镜支架上的平面反光镜，所述电池板支架的一个侧边与所述反光镜支架的一个侧边相连接。所述光伏电池组件的轴向长度小于所述平面反光镜的轴向长度、且所述光伏电池组件向所述平面反光镜的垂直投影落入所述平面反光镜的区域范围内，这样可有效解决现有各种固定式或平单轴跟踪聚光太阳能方案中在早上日出至正午、正午至日落的两个时间段内、光伏电池组件的受光不均匀的问题；并且利用所述光伏智能聚光系统，可以根据南北半球的差异，对所述光伏电池组件和平面反光镜做不同布置，实现光伏系统的最大可能发电。

Description

一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电技术领域，特别是涉及一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统。

背景技术

由于传统能源对环境的污染越来越受到全球的重视，并且储量日趋减少，价格越来越高，可再生能源尤其是太阳能的开发利用就显得非常重要。太阳能利用的方式主要有光热方式与光电方式，前者是将太阳能转换为热能直接为人们使用，后者是将太阳能转换为电能，有利于能量的传输和分配，显然后者具有更大的研究和应用价值。

太阳能发电的主要方式也有两种，一种是光-热-电的间接方式，另一种是光伏发电的直接方式。前一种方式通过阳光聚集来加热某种流体介质，然后产生蒸气来驱动发电机发电；而后一种方式则是通过太阳能电池的光伏效应直接产生电能。太阳能电池又称光伏电池，其原理是基于半导体的一般称为光伏效应的能量转换，将太阳辐射能直接转换为电能，同时光伏电池既非恒流源，也非恒压源，而是一个非线性直流电源，光伏阵列提供的功率取决于阳光所提的能量。

目前采用平面镜反射增加太阳能的利用效率是目前主要采用的形式，其中双平面镜反射系统抗风能力较差所以应用较少，所以通常采用单平面镜反射系统。但是，单平面镜反射系统的结构是将平面反光镜固定在光伏电池组件的上方或下方，所述光伏电池组件是由若干个光伏电池板串联起来的，其发电量的大小取决于光照最小的那片光伏电池板。该种单平面镜反射系统仅是考虑正午的太阳入射光线的角度进行设计的，但是在日出至正午及正午至日落的两个时段内，阳光斜向照射到所述光伏电池组件上的光强极不均匀，太阳光无法通过平面镜反射到靠近电池板组件的两端，使得整串的电池板组件中，只能获得发电量较小的电池板组件的输出功率，太阳能的利用效率大大降低。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，以解决现有技术中的单平面镜反射光伏发电系统太阳能利用效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

本实施例提供了一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，包括设置在电池板组件支架上的光伏电池组件和设置在反光镜支架上的平面反光镜，同时，所述电池板支架的一个侧边与所述反光镜支架的一个侧边相连接，所述光伏电池组件的轴向长度小于所述平面反光镜的轴向长度、且所述光伏电池组件向所述平面反光镜的垂直投影落入所述平面反光镜的区域范围内。

优选地，所述电池板支架的一个侧边与所述反光镜支架的一个侧边固定连接，所述光伏电池组件和所述平面反光镜之间的夹角为90°～95°。

优选地，所述电池板支架的一个侧边通过法兰滚轮与所述反光镜支架的一个侧边转动连接，所述光伏电池组件和所述平面反光镜之间的夹角为90°～120°。

优选地，所述光伏电池组件的径向宽度小于或等于所述平面反光镜的径向宽度。

优选地，所述光伏智能聚光系统还包括落地支架，所述电池板支架或所述反光镜支架设置在所述落地支架上。

优选地，所述光伏智能聚光系统还包括伺服机构，所述伺服机构用于驱动所述光伏电池组件和所述平面反光镜跟踪太阳光线。

优选地，所述平面反光镜两端的轴向长度较所述光伏电池组件轴向长度的加长值，取决于保证当地夏至日的日出后及日落前的太阳光均能全部反射到所述光伏电池组件上、且不留死角。

由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，包括设置在电池板组件支架上的光伏电池组件和设置在反光镜支架上的平面反光镜，同时，所述电池板支架的一个侧边与所述反光镜支架的一个侧边相连接。同时，所述光伏电池组件的轴向长度小于所述平面反光镜的轴向长度、且所述光伏电池组件向所述平面反光镜的垂直投影落入所述平面反光镜的区域范围内，有效解决了现有各种固定式或平单轴跟踪聚光太阳能方案中均不能在早上日出至正午、以及正午钟至日落的两个时间段内，光伏电池组件的受光不均匀的问题。

利用本实施例提供的所述光伏智能聚光系统，可以根据南北半球的差异，对光伏电池组件和反光镜支架做不同布置，实现光伏系统的最大可能发电。同时，本实施例提供的智能聚光系统结构简单、成本低且操作简单，能获得最大太阳能转换效率，提高了光伏发电系统全天候的太阳能利用效率，进而明显提高光伏发电量，有利于光伏电站工程化的实施推广，还可以避免了双平面镜反光系统的抗风能力差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统的基本结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统的立体结构；

图3为本实用新型实施例提供的另一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统的立体结构；

图1至图3中，符号表示为：

1-光伏电池组件，2-电池板组件支架，3-平面反光镜，4-反光镜支架，5-法兰滚轮，6-落地支架，7-伺服机构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统的基本结构示意图，所述光伏智能聚光系统包括光伏电池组件1、电池板支架2、平面反光镜3和反光镜支架4。

所述电池板支架2的一个侧边与所述反光镜支架4的一个侧边相连接，所述电池板支架2上设置有所述光伏电池组件1；与所述光伏电池板组件1相对应的，所述反光镜支架3上设置有所述平面反光镜3。同时，所述光伏电池组件1的轴向长度小于所述平面反光镜3的轴向长度，并且所述光伏电池组件1向所述平面反光镜3的垂直投影落入所述平面反光镜3的区域范围内、即所述平面反光镜3在轴向方向的两端均长出所述光伏电池组件1；所述光伏电池组件1的径向宽度小于或等于所述平面反光镜3的径向宽度。

需要说明的是，在本实施例中，平行于所述电池板支架2与所述反光镜支架4相连接的侧边的方向定义为轴向方向，与所述轴向方向垂直的方向定义为径向方向。

当光伏智能聚光系统沿东西方向排列时，由于所述平面反光镜3在轴向方向的两端均长出所述光伏电池组件1，所以在早上日出至正午12点钟、以及正午12点钟至日落的两个时间段内，太阳光斜射到所述平面反光镜2之后，保证反射到所述光伏电池板组件1上后，可以照射到所述光伏电池板组件1的两端，进而解决了阳光斜向照射到光伏组件上的光强不均匀，太阳光无法通过平面镜反射到靠近光伏电池组件的两端，使得整串的光伏组件中只能获得发电量较小的电池板组件串的输出功率，太阳能的利用效率大大降低的难题。

进一步的，所述平面反光镜3两端的轴向长度较所述光伏电池组件1轴向长度加长值，取决于保证当地夏至日的日出后及日落前的太阳光均能全部反射到所述光伏电池组件1上、且不留死角。

例如，当所述光伏智能聚光系统安装在北半球纬度43°地区、东西方向排列时，所述光伏电池板组件1由21个235W通用系列多晶硅电池板串联构成，每张光伏电池板组件的宽度为2米，所述平面反光镜3选用高强度平面镜。为了保证当地夏至日的全天太阳光均能全部反射到所述光伏电池板组件上、不留死角，在每年日照时间最长的夏至日，所述平面反光镜2的轴向每一端的长度较所述光伏电池板组件1均多出3米，当然还可以设计的更长。具体的，当所述光伏智能聚光系统安装在其它地区时，可以根据当地的纬度以及所述光伏电池板组件1的具体尺寸，相应的计算出所述平面反光镜3的长度。

当所述电池板支架2的一个侧边与所述反光镜支架4的一个侧边固定连接时，为了保证所述光伏电池板组件1在全年中有更高的受光率，所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3之间的夹角为设计为90°，当然还可以设计为其它数值，比如92°、95°等。

进一步的，所述电池板支架2的一个侧边还可以通过法兰滚轮5与所述反光镜支架4的一个侧边转动连接，这样可以根据需要，通过手动或自动实现所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3之间的夹角任意设置，使所述光伏电池组件1始终保持每天正午能接收到最大的光照，比如在90°～120°的范围内选择任一角度，当然并不限于所述数值范围。

为了使所述光伏智能聚光系统安装方便，所述光伏智能聚光系统还包括落地支架6，其中，所述落地支架6选用稳固性能良好的角钢三角落地支架，但并不限于所述角钢三角落地支架，只要能起到支撑作用即可。

当所述光伏智能聚光系统安装在北半球冬季时，所述电池板支架2设置在所述落地支架6上，这样所述平面反光镜3便会处于所述光伏电池组件1上方，用于将阳光反射到所述光伏电池组件1上。因此，在冬季时，虽然所述光伏电池板组件1接受的光线有所降低，但是所述平面反光镜3的反射光明显得到增强，进而使系统接收光强度也明显提高，同时由于环境温度较低，所以系统发电量可得到明显提高。

相反，此时在南半球时，则将反光镜支架4设置在所述落地支架6上，这样所述光伏电池组件1便会处于所述平面反光镜3上方。

由于，光伏电池板受光面上的辐照度受到其相对于入射光线的角度的影响，受光面上的辐照度为入射阳光辐照度乘以COSθ，其中θ为受光面法线与入射光线的夹角，受光面上的辐照度因不与入射光束垂直而降低，这种现象称之为斜射的余弦效应，因此光伏发电系统中光伏电池板的朝向是设计中的关键问题之一。

因此，本实施例中所述光伏智能聚光系统设计有伺服机构7，所述伺服机构7用于驱动所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3跟踪太阳光线，这样就可以控制所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3的朝向，在光照时间内尽可能保持所述平面反光镜3与入射阳光的小倾斜角度入射，从而降低乃至消除余弦效应对辐照度的影响。

其中，所述伺服机构7可以采用光、机、电一体化及计算机监控技术，通过对太阳光强弱的检测，实现对太阳的全自动跟踪。当然，还可以通过人工调节所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3的朝向。

通过本实施例提供的所述光伏智能聚光系统，通过调节所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3的夹角与朝向，在夏天中午，80％的光线直射在所述光伏电池板组件1上，所述平面反光镜3反射光只有24％左右，进而可以使所述电池板组件1温升增加不明显，解决了现有布置方式“增光不增电”的缺陷。

同时，在冬天中午，70％的光线直射在所述光伏电池板组件1上，同时所述平面反光镜3反射光达到65％左右，且所述电池板组件1的温升增加不明显，进而使发电量增加35％左右。

由以上技术方案可见，所述光伏智能聚光系统，可以根据南北半球的差异，对所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3做不同布置，实现光伏系统的最大可能发电。

同时，这种单平面反射镜结构的光伏智能聚光系统，结构简单，与双平面镜反射相比，高度明显降低，进而使其抗风能力增强。

通过对所述光伏电池组件1和所述平面反光镜3的长度、夹角以及安装方式的设计，可获得最大的太阳能转换效率，提高了光伏发电系统全天候的太阳能利用效率，明显提高光伏发电量，有利于光伏电站工程化的实施推广。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，包括设置在电池板组件支架(2)上的光伏电池组件(1)和设置在反光镜支架(4)上的平面反光镜(3)，其特征在于，所述电池板支架(2)的一个侧边与所述反光镜支架(4)的一个侧边相连接，所述光伏电池组件(1)的轴向长度小于所述平面反光镜(3)的轴向长度、且所述光伏电池组件(1)向所述平面反光镜(3)的垂直投影落入所述平面反光镜(3)的区域范围内。

2.根据权利要求1所述的增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，其特征在于，所述电池板支架(2)的一个侧边与所述反光镜支架(4)的一个侧边固定连接，所述光伏电池组件(1)和所述平面反光镜(3)之间的夹角为90°～95°。

3.根据权利要求1所述的增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，其特征在于，所述电池板支架(2)的一个侧边通过法兰滚轮(5)与所述反光镜支架(4)的一个侧边转动连接，所述光伏电池组件(1)和所述平面反光镜(3)之间的夹角为90°～120°。

4.根据权利要求1-3任一所述的增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，其特征在于，所述光伏电池组件(1)的径向宽度小于或等于所述平面反光镜(3)的径向宽度。

5.根据权利要求1-3任一所述的增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，其特征在于，所述光伏智能聚光系统还包括落地支架(6)，所述电池板支架(2)或所述反光镜支架(4)设置在所述落地支架(6)上。

6.根据权利要求5所述的增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，其特征在于，所述光伏智能聚光系统还包括伺服机构(7)，所述伺服机构(7)用于驱动所述光伏电池组件(1)和所述平面反光镜(3)跟踪太阳光线。

7.根据权利要求1所述的增长型单平面镜反射光伏智能聚光系统，其特征在于，所述平面反光镜(3)两端的轴向长度较所述光伏电池组件(1)轴向长度的加长值，取决于保证当地夏至日的日出后及日落前的太阳光均能全部反射到所述光伏电池组件(1)上、且不留死角。