WO2007104222A1 - Générateur photovoltaïque en forme de papillon, à condensation de lumière réfléchie - Google Patents

Description

蝶形反射聚光光伏发电装置

技术领域

本发明涉及一种太^能利用技术领域的光伏发电装置.， 特别是一种蝶形 反射聚光光伏发电装置;。 背景技术

能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础， 随着经济的 持续高速增长， 化石能>原的资源有限性和开发利用带来的环境问题越来越成 为经济和社会可持续发展的制约因素。 加快可再生能源的开发利用是解决能 源和环境问题的重要途径。 太阳能是清洁无污染且永不枯竭的能源， 光伏发 电是发展最快的可再生能源之一， 也是各国竟相发展的重点。

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 以迅速推广和普及。 根据太阳能电池在一定条件下输出的电流与接受的光照 强度成正比的特性， 为了进一步提高光伏发电装置的性能价格比， 各国技术 人员开始尝试通过跟踪聚光的方法， 增加太阳能电池所接受的太阳光照射强 度， 使得同样数量的半导体材料产生更多的电能， 而增加的聚光跟踪装置的 成本远远低于所节约的太阳能电池成本， 相当于用普通的材料代替昂贵的半 导体材料， 从而大幅度降低光伏发电系统的成本。

现有聚光光伏发电系统可按照聚光的形式分为两种： 一种采用菲涅尔透 镜折射聚光（如聚光跟踪太阳发电机， 参见专利号 CN97204018. 8 )， 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； 另外一种是釆 用大型抛物面反射聚光， 其优点是反射效率高， 缺点是制造难度大， 成本较 高， 反射镜大导致容易破碎， 并且机构整体防风性能差。 不难发现， 现有技 术中因为聚光器的成本难以降低， 整套系统的性价比提高不明显， 使得聚光 光伏发电系统的优势难以体现。

现有聚光光伏发电系统按自动跟踪太阳机构类型不同分为只有一根转轴 的一维跟踪机构和具有两相交转轴的二维跟踪机构。 前者只需要一套受控于 控制电路的跟踪驱动装置， 成本相对低廉， 但是只能在一维方向上正对太阳， 无法保证太阳能电池一年四季都以最佳位置对准太阳， 总会损失一部分太阳 照射的能量； 后者需要两套跟踪驱动装置， 太阳能电池可以始终正对太阳光， 但是目前的技术方案中因普遍采用 "独柱式" 结构， 造价较高， 推广受限。 由于太阳能电池组件工作于高光强、 大电流下， 其工作温度的升高将使 太阳能电池組件性能下降， 而散热器结构对降低聚光电池的温皮起关键作用。 散热器分主动式冷却和被动式冷却。 主动式冷却采用风扇、 流动的水或其它 介 将太阳能电池组件工作时产生的热能带走， 以冷却太阳能电池组件。 而 被动冷却是将太阳能电池组件产生的热量通过散热器直接散发到大气中。 申 请人经过研究比较发现'；， 现有技术存在以下问题： 散热技术不可靠， 或者成 本很高， 导致系统性能价格比低， 不能早日进入规模化生产阶段。

基于现有聚光光伏发电系统所存在的上述缺陷， 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， 极大地限制了这种光伏发电 系统的推广应用。 发明内容

本发明的目的之一在于， 提供一种采用易于制造、 成本低廉的聚光反射 镜的蝶形反射聚光光伏发电装置， 以提高整套装置的性价比。

本发明的目的之二在于， 提供一种具有良好防风结构的蝶形反射聚光光 伏发电装置， 以增强整体结构的防风性能。

本发明的目的之三在于， 通过对跟踪太阳机构的改进， 提供一种保证聚 光太阳能电池组件对准太阳的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其成本经济， 实 用性强。

本发明的目的之四在于， 通过对散热系统的优化设计， 提供一种成本低 廉、 具有散热能力较强的散热系统的蝶形反射聚光光伏发电装置， 以保证太 阳能电池在数倍聚光条件下对散热量的要求。

为了实现上述目的， 本发明的技术方案是： 一种蝶形反射聚光光伏发电 装置， 包括太阳能电池組件阵列、 安装太阳能电池组件阵列的支架和自动跟 踪太阳机构， 太阳能电池组件阵列由多个太阳能电池组件组成， 该装置还包 括反射镜阵列及其框架， 所述反射镜阵列分成两组， 分別对称设置在所述框 架中心线两侧， 每组反射镜阵列由至少两列反射镜组成， 所述框架与所述支 架固定连接， 所述太阳能电池组件阵列也分成两组， 分別呈角度对称设置在 所述支架中心线两侧， 并朝向反射镜阵列； 其中每列反射镜反射的光线照射 到对应一侧的太阳能电池組件上且照射宽度等于或者略大于被照射的太阳能 电池組件的宽度。

本发明没有采用菲涅尔透镜、 抛物面反射镜等'制造难度较大的聚光镜， 而是采用常见的平面反射镜或圆周半径较大的弧面反射镜， 通过巧妙的结构 设计， 使得每列反射镜 射的光线都均匀地照射到对应一侧的太阳能电池組 件上； 照射光线的宽度比该太阳能电池组件的宽度略宽， 从而实现聚光功能， 具有制造简单、 价格低廉的显著优点。

在本发明中， 所述反射镜阵列中的相邻列反射镜的两相邻侧边之间保持 有间距， 当有风吹在本发明的发电装置上时， 可以穿过该间距， 从而提高了 其防风性能。

在本发明中， 在保证入射光和反射光不被该相邻列反射镜遮挡的情况下， 所述间距形成于该相邻列反射镜的其中一列离中心线远的反射镜的反射光方 向上。 这样， 在保留有该防风间距的情况下， 同等面积的空间上安装反射镜 阵列的面积也基本上不发生改变， 从而既提高了防风性能， 又不会增大该发 电装置的整体尺寸。 本发明聚光太阳能电池组件中反射镜的排列方式可以根 据需要而变换出多种形式， 例如斜线型、 水平型或圆弧型等排列方式。

本发明中的每列反射镜可由两片或者两片以上的反射镜沿该列反射镜的 长度方向排列而成。

在本发明中， 所述设置于框架中心线两侧的两组反射镜阵列的两相邻侧 边之间可形成较大的间隔， 从而可使大量的风从该间隔处通过， 极大地提高 整体装置的防风性能。

本发明中的两组太阳能电池组件阵列亦对称安装在支架中心线即框架中 心线两侧， 该两組太阳能电池組件阵列的背面形成一定的夹角 α ( 0° < α <180° ), 使反射镜阵列倾斜度减小， 理论上充分利用了反光面， 因此提高了 反射镜的利用率。

这样， 与固定式光伏发电系统相比， 本发明通过采用易于制造、 成本低 廉的反射镜构成的聚光器来跟踪太阳， 不但增加了太阳能电池所接受的太阳 光照射强度， 在获得同样电能的情况下， 太阳能电池的用量仅为固定式光伏 发电系统的几分之一， 而且增加的跟踪聚光机构的成本远低于所节约的太阳 能电池的成本， 因此显著降低了总体成本， 提高了性价比。

值得一提的是： 本发明的蝶形反射聚光光伏发电系统中， 由于反射镜阵 列分成两组， 对称安装在框架中心线两侧， 形同蝶翼， 不仅工整美观， 而且 其框架支架結构可自然留出较大穿风空档， 并且反射镜阵列也可形成适当间 隔， 从而显著增强了系统的抗风性能。 另外， 由于太阳能电池组件阵列是面 向反射镜设置的， 其被照射面基本上为朝下安置， 因此可以避免灰尘、 鸟粪 等污物在被照射面上堆积， 不会形成热斑， 从而避免出现热岛效应， 可延长 太阳能电池组件阵列的寿命。 换言之， 可发更多的电， 产生更大的经济效益。

本发明采用二维自动跟踪太阳机构， 二维自动跟踪太阳机构上可以安装 一組或者一組以上的聚光太阳能电池組件， 所述驱动机构包括高度角驱动机 ' 构和方位角跟踪机构。 ：

这样， 聚光太阳能电池組件在跟踪机构的作用下， 始终对准太阳， 从而 充分发挥太阳能电池的作用。

当太阳能电池受到聚光照射时， 温度会有所升高， 会直接降低太阳能电 池的发电量。本发明采用的太阳能电池组件的底板未采用常规的 TPT或 PVF， 而是采用散热金属板或者散热翅片， 还可用箱式散热器或设置风道的主动送 风散热方式。

总之， 与现有技术方案相比， 本发明以十分合理的结构.设计， 实现了聚 光器和自动跟踪太阳机构易于制造、 成本低廉的目的， 可提高性价比， 有利 于光伏发电系统的推广应用。 附图说明

下面结合附图和典型实施例对本发明做进一步说明。

图 1为本发明的实施例一的其中一种结构示意图。

图 2为本发明的实施例一的反射镜阵列为弧面反射镜的示意图。

图 3为本发明的光学模型示意图。

图 4A为本发明的实施例一的相邻列反射镜之间具有间距的直线形排列 结构示意图。

图 4B 为本发明的实施例一的相邻列反射镜之间具有间距的斜线形排列 结构示意图。

图 5A、 图 5B为本发明的两种太阳能电池组件阵列的不同放置角度的光 学原理示意图。

图 6为本发明的太阳能电池采用散热翅散热的结构示意图。

图 7为本发明的太阳能电池采用冷却箱的散热结构示意图。 图 8A为本发明聚光太阳能电池组件串联结构示意图。

图 8B为本发明的实施例一的高度角驱动机构示意图。

图 9为实施例一图 ; 1中的方位角 S艮踪机构示意图。 '

图 10为实施例一中的另一种高度角驱动机构示意图。

罔 11为本发明实施例二的一种结构示意图。

图 12为本发明实施例二的另一种实施结构示意图。

图 13为本发明图 ί2的俯视结构示意图。

图 14为本发明实施例三中的风道风冷结构示意图。

图 15为本发明实 例四中的风道风冷结构示意图。

图 16为本发明实施例五的结构示意图。

图 17为图 16的侧视图。

图 18为图 17的局部放大图。

图 19为本发明实施例五的局部放大图。

图 20为本发明实施例六的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

在本实施例中着重描述聚光方式和二维自动跟踪太阳系统， 具体内容如 下：

如图 1 所示， 本卖施例的蝶形反射聚光光伏发电装置包括太阳能电池组 件阵列 1、 安装太阳能电池组件阵列 1的支架 2和自动跟踪太阳机构。 此外， 该装置还包括反射镜阵列 4及其框架 5;所述反射镜阵列 4由 4列反射镜组成， 分成两组， 向两侧伸展， 呈蝶形对称安装在框架 5 中心线两侧。 框架 5与支 架 2固定连接； 太阳能;电池组件阵列 1也分成两组， 对称安装在支架 2中心 线即框架中心线两侧； 每列反射镜反射的光线照射到对应一侧的太阳能电池 组件上， 照射宽度与被照射的太阳能电池组件宽度相等或者略宽。

在本发明中,所述组成反射镜阵列 4的反射镜可为常用的平面反射镜（如 图 1所示），或者采用圆周半径较大的弧面反射镜（如图 2所示）。 下面主要以 平面发射镜为例进行说明。

本发明采用多列常见的平面反射镜或造价较低的弧面反射镜来替代菲涅 尔透镜、 抛物面反射镜等制造难度较大的聚光镜， 实现聚光功能， 具有制造 筒单、 价格低廉的显著 点， 从而显著提高了整个装置的性价比， 为光伏发 电装置的推广应用提供了有利条件。

以平面反射镜受光：口径与太阳能电池组件阵列的宽度之比为 6: 1为例，按 照 80°/。的综合反射效率'计算， 光强聚光比为 4.8:1。 这样， 若普通平板固定式 光伏发电装置的峰值发电功率为 100kW, 使用光电转换效率为 16%的太阳能 电池面积为 625平方米， 本发明的反射聚光光伏发电装置在产生同样电能的 情况下， 太阳能电池用量为 130平方米， 仅为普通平板固定式光伏发电装置 的 1/4.8， 显然节约了大量的半导体材料， 而增加的聚光跟踪部件的成本在规 模化生产时仅为所节约的太阳能电池的 1/3， 明显提高了系统的性能价格比。

在本实施例中， 为了使得反射镜阵列 4的每列反射镜反射的光线照射到 对应一侧的太阳能电池组件阵列 1 上， 且照射光线的宽度与该太阳能电池组 件的宽度相等或者略宽，·在框架 5根据几何计算制成特定形状的基础上， 必 要时， 平面反射镜的角度应当可以调整。

如图 3所示， AB为太阳能电池组件， DiE! D₂E₂、 D₃E₃为平面反射镜。 电池组件下端与第一块平面反射镜的高度差为 H 。平面镜 D Ei的放置位置考, 虑到了经过 B点的入射光线刚好不挡住平面镜 的端点 D_{l 5}并反射到电池 组件的 A点，入射光线经平面镜 DiE!的另一端点 反射到电池组件的 Β点。 经平面镜 反射的反射光线照射到电池组件 ΑΒ上。 由于聚光系统跟踪会 有一定误差存在，为了保证太阳能电池组件 ΑΒ受光均匀，所以每一列平面反 射镜的照射宽度最好比被照射的太阳能电池組件阵列 1宽度略宽。 如图 3所 示， 离平面镜

的端点 —定距离的 D₂可以作为平面镜 D₂E₂的起始点 , 基于跟踪误差存在且保证电池受光均匀的前提下可以得出第二块平面反射镜 得放置位置及倾斜角度。

在本发明中， 如图 3、 图 4A、 图 4B所示， 所述反射镜阵列 4中的相邻列 平面反射镜的两相邻侧边之间可保持有间距， 例如 D!Et平面反射镜列 D₂E₂ 平面反射镜列的两相邻侧边 侧边和 D₂侧边之间形成的间距 D₂, 当有风 吹在本发明的发电装置上时， 可以穿过该间距 E! D 从而减小风阻， 提高了 其防风性能。

在本发明中， 如图 4A所示， 在保证入射光和反射光不被该相邻列平面反 射镜（例如图中的 列和 D₂E₂列 )遮挡的情况下， 所述间距形成于离中 心轴远侧反射镜（例如图中的 D₂E₂列） 的反射光方向上。 这样， 在保留有该 防风间距的情况下， 同等面积的空间上安装反射镜阵列的面积也基本上不发 生文变， 从而既提高了防风性能， 又不会增大该发电装置的整体尺寸。 如图 3 所示， 在不挡光的前提下, 每列平面反射镜均可以以相同的角度放置在其反 射光线和反射光线的延长线上的任一位置（如图 3中的 D₂₁E₂₁ )。 这样， 该相 邻列平面反射镜（例如图中的 列和 D₂E₂列 )之间的间距（例如图中的 间距 可通过使离.中心轴远侧的反射镜（例如图中的 D₂E₂列） 以相同的 角度放置在其反射光线或反射光线延长线上来形成（例如图中用点划线表示 的 0_{2 21}列那样） ， 从而本发明聚光太阳能电池组件中反射镜的排列方式可 以根椐需要而变换出多种形式， 例如图 4B示出的斜线型、 图 4A示出的水平 型或圆弧型 （图中未示出）等排列方式。

如图 10所示， 本发明中的反射镜阵列 4中的一列反射镜可由两片或者两片 以上的反射镜沿该列反射镜的长度方向排列而成。 每一列反射镜的排列方式 也可以采用多种形式， 增强了结构设计的灵活性。

在本发明中， 如图 1所示， 所述设置于框架中心线两侧的两组反射镜阵列 4的两相邻侧边之间可形成较大的间隔， 从而可使大量的风从该间隔处通过， 极大地提高了整体装置的防风性能。

如图 5A、 图 5B所示， 本实施例的两组太阳能电池组件阵列 1可呈角度 设置在支架 2 的中心线即框架中心线两侧。 其背面的夹角 ct可根据需要在 0 ° oc<180° 的范围内确定。 例如 120°、 90。、 30° ......等， 总之只要保证 "照 射宽度 "与"被照射宽度"相等或 "照射宽度" 比 "被照射宽度" 略宽即可。 聚 光比也可以才艮据电池的性能特点和具体结构形式确定为 3，9、 5、 5.7等。 具体 应用时， 两组太阳能电池组件阵列的夹角和聚光比可通过实驺确定最佳匹配 参数。

申请号为 200520076826.2、名称为"槽式反射聚光光伏发电系统，，的专利中 提到， 其反射镜的利用率为 50%, 而采用本发明的技术方案， 以聚光比 6为 例， 反射镜利用率可达 80%以上， 显然， 不仅聚光比大幅增加， 而且反射镜 的利用率也大大提高。

研究证明， 在低倍聚光时， 太阳能电池的发电量与接受的光强成正比， 而且不会产生明显的温度上升， 不会影响发电效率和电池寿命。 如果聚光比 较大， 则应考虑在电池背部增加水冷等主动冷却方式， 这样可以获得电能和 热水汉重受益。

如图 6所示，本发明采用散热翅的散热方式，具体结构是铜化超白玻璃 6、 胶层 7、 太阳能电池片 8、 胶层 7, 散热翅 9进行层压， 这样当汇聚的太阳光 照射到太阳能电池上时， 过多的热量可以迅速通过散热翅散到空气当中去。 如图 7所示， 本发明还可以采用水冷散热方式， 具体结构是铜化超白玻璃 6、 胶层 7、 太阳能电池片 、 胶层 7、 冷却箱 10进行层压。 冷却箱 10中制有使 散热介质流动均匀的结构 11 , 冷却箱中内有水或导热油等冷却介质， 该箱式 散热器具有冷却介质进:口和出口， '这样当汇聚的太阳光照射到太阳能电池上 时， 由于冷却介质的流动， 过多的热量可以迅速被散热介盾带走。

如图 1所示， 所述光伏发电装置还包括有支撑架 13 , 所述太阳能电池组件 阵列 1及其支架 2、 反射镜阵列 4及其框架 5构成为聚光太阳能电池组件 100， 该 聚光太阳能电池组件 100通过一主轴 12转动支撑在支撑架 13_L。

在本实施例中， 所述的主轴 12可位于反射镜阵列 4的框架 5的中心线位置， 该位置位于聚光太阳能电池组件 100的重心附近， 从而有利于聚光太阳能电池 组件 100在运动过程中的稳定性。

本实施例中的二维自动跟踪太阳系统二维自动跟踪机构包括二维驱动机 构， 控制该二维驱动机构运动的跟踪控制电路以及探测太阳光位置并向跟踪 控制电路输送信号的太' '阳光传感器。 其中该二维驱动机构包括驱动聚光太阳 能电池组件 100绕主轴 12轴线转动的高度角驱动机构和驱动支撑架 13以及 其上的聚光太阳能电池组件 100共同绕垂直中心轴线转动的方位角跟踪机构； 其中太阳光传感器、 跟踪电路及其跟踪方法的相关内容在已经公开的专利 US6465766B1 "Sunlight Tracking Sensor and its Use in Full-Automatic Solar Tracking and Collecting Device" 中有详细介绍， 不另赘述。 下面仅描述高度角 驱动机构和方位角跟踪机构的结构。

如图 1、 9所示， 支撑架 13的下部固定连接于一 "田" 字形钢梁连接架 14上， 钢梁底部由一个主动轮 15驱动， 带动 3个从动轮 16绕轴转动， 主动 轮 15通过减速器 17与电机 18衔接，由上述结构构成方位角跟踪机构。这样， 通过电机 18带动主动轮 15转动， 使整个连接架 14转动， 从而带动该连接架 14上的支撑架 13以及该支撑架 13支撑的聚光太阳能电池組件 100转动， 调 整该聚光太阳能电池组件 100的方位角。

驱动聚光太阳能电池组件 100转动的高度角驱动机构安装在支撑架 13之 上。 如图 8A、 8B所示， 本实施例的发电装置中的高度角跟踪驱动机构 19采 用如下结构， 该驱动机构 19与主轴 13衔接。 驱动机构 19由电机 20、 减速器 21、 丝杠 22、 连杆 23 ά成。 当跟踪电路发出指令使电机 20转动时， 电机 20 通过减速器 21带动丝杠 22旋转， 4吏得减速器与螺母之间的距离伸缩， 以此 来拉动连杆 23使主轴 12转动， 调节聚光太阳能电池组件 100的高度角。 如 图 8Α所示,如图 10所亲， 两组或者两组以上所述的聚光太阳能电池组件.100 构成一大组， 通过支撑架 13沿主轴 12轴线方向串联在一起， 每組聚光太阳 能电池组件 100的主轴 :12连接在一起， 形成一根共用主轴， 从而可以通过驱 动该主轴 12而共用一套高度角驱动机构 19。

这样在主轴 12通过驱动机构 19的运动旋转时， 可带动主轴 12上面的各个 太阳能电池组件阵列 1及其支架 2以及反射镜阵列 4及其框架 5构成的聚光太阳 能电池组件 100 , 来实现驱动多组聚光太阳能电池组件 100跟踪太阳转动的目 的， 从而降低整个发电装置的成本， 提高性价比。

并且， 在该实施例中， 如图 8Α所示， 该两组或者两组以上的聚光太阳能 电池組件 100可通过多根支撑架 13固定连接于连接架 14上， 从而通过一套方位 角跟踪机构驱动该连接架 14转动， 来同时调节两组或者两组以上的聚光太阳 能电池組件 100的方位角， 从而更进一步降低整个发电装置的成本。 该聚光太 阳能电池组件 100也可设置有两个大组或者两个以上大组， 并通过支撑架 13并 联设置在一起， 所述支撑架 13固定安装于同一安装架 14上， 共用一套方位角 跟踪机构来驱动该安装架 14转动， 从而同时调整该两大組或者两大組以上的 聚光太阳能电池组件 100的方位角， 从而更进一步降低整套发电装置的成本。

在本实施例中 , 所述的主轴 12可位于反射镜阵列 4和框架 5的中心线位置， 该位置位于舉光太阳能电池組件 100的重心附近， 从而有利于聚光太阳能电池 組件 100在运动过程中的稳定性。

如图 10所示，在本实施例中的高度角驱动机构还可采用齿轮减速器机构， 具体结构为太阳能电池组件阵列 1及其支架 2、反射镜阵列 4及其框架 5构成 的聚光太阳能电池组件 100通过主轴 12转动支撑在支撑架 13两端， 该主轴 12与高度角驱动机构 19衔接。 该高度角驱动机构 19采用蜗轮蝸杆副， 包括 受控于跟踪控制电路的电机 24、 与电机输出轴连接的减速器 25 , 减速器 25 采用蜗轮蜗杆减速器， 其输出端与主轴 12传动连接， 从而实现驱动聚光太阳 能电池组件 100跟踪太阳转动的目的。 通过对聚光太阳能电池組件 100的串 联， 此高度角驱动机构可以实现多个聚光太阳能电池组件 100同步跟踪。 这样构成的二维跟踪太阳的蝶形反射聚光光伏发电装置可以通过东西和 南北二维跟踪机构的复^运动， 更准确地跟踪太阳， 增加太阳能电池的功率 输出。 实施例二

本实施例的蝶形聚光光伏发电装置的基本结构与实施例一相同，在此不再 赘述。 本实施例与实施 ff列一的主要区别在于：

本实施例采用的自动艮踪太阳机构如图 11所示， 所述方位角跟踪机构包 括减速器 26与电机 27、： 大齿轮 28与小齿轮 29以及双轴承 30和与它配合的 中心轴 31。所述的大齿轮 28固定在地面上， 小齿轮 29与减速器 26输出端相 连， 电机 27的转轴与减速器 26输入端衔接， 并固定在连接架 14上， 连接架 14与聚光太阳能电池組件 100的支撑架 13固连。 当电机 27转动， 相应的与 之连接的小齿轮 29开始转动， 由于小齿轮 29与大齿轮 28相互啮合， 则小齿 轮 29带动减速器 26与电机 27绕大齿轮 28做圆周运动， 由于減速器 26与电 机 27被固定在连接架 14上， 因此由小齿轮 29的运动带动整个连接架 14绕 着双轴承 30和与它配合的轴做圆周运动， 达到整体联动的要求。

如图 12、 图 13所示， 作为另一种可实施结构， 所述的连接架可呈 "十" 字形， 由两根十字钢梁连接架 14组成， 其中心轴 31与大齿轮 28铰支连接， 方位角钢结构上安装两组聚光太阳能电池组件 100，分别安装在十字桥架的相 邻两端。呈十字形的两根钢梁连接架 14中部安装一可拆卸的立柱 32， 两道悬 挫式钢索 33由立柱顶端往外延伸， 各自吊紧钢梁连接架 14两钢梁两端， 这 样可以釆用一套方位角跟踪机构来调整两组聚光太阳能电池组件 100 的方位 角， 每组聚光太阳能电池组件 100分别采用各自的高度角驱动机构， 从而减 少整个设备的成本。

本实施例中， 也可进一步在钢梁连接架 14上并联设置两組以上的聚光太 阳能电池组件 100 (图中未示出）， 从而可以采用一套方位角跟踪机构调整多 组聚光太阳能电池组件' 100的方位角， 每组聚光太阳能电池組件 100分别采 用各自的高度角驱动机构， 从而减少整套装置的成本。 本实施例的蝶形聚光光伏发电装置的聚光装置以及自动跟踪太阳机构可 与实施例一或实施例二相同， 本实施例与实施例一的主要区别在于太阳能电 池組件的散热方式。

本实施例的主动风冷太阳能电池组件如图 14所示， 包括反射镜阵列 4、 太阳能电池组件阵列 1、 支架 2、 风道 34、 风扇 35 , 其中反射镜阵列 4反射 面朝上， 固定安装在支架 2下方， 太阳能电池組件阵列 1分为两组， 按预定 夹角呈 V形安装在支架 ' 2中心线两侧， 并朝向反射镜阵列 4放置， 每列反射 镜阵列 4的反射镜反射的光线照射到对应一侧的太阳能电池组件阵列 1上， 且照射宽度比被照射的太阳能电池组件宽度略宽。 本实施例独特的风道式主 动风冷散热系统如图 14所示， 风道 34由太阳能电池组件阵列 1及其周边的 侧材组成， 风扇 35安装在风道 34的端头。 图中仅显示了风扇 35安装在风道 34—端的结构， 事实上， 为了进一步增加散热效果， 还可以采用一端安装向 风道内送风的风扇， 另一端安装排风扇的结构， 增加强制对流的效果。

风道 34位于太阳能电池组件阵列 1正面， 风道 34截面为梯形'， 上底由 太阳能电池组件的正面构成， 梯形两边中的靠中心轴的一边由表面反光板材 36a构成， 另一边由高透光板材 36b构成。 在风扇 35的作用下， 散热表面空 气具有所需的流速， 从而增加了表面对流换热系数， 提高了散热系统的散热 能力， 保证电池组始终工作在允许的温度条件下。 上述风道 34没有安装截面 梯形的下底， 是开放的 （如图 15 所示）， 当然根据需要， 可增加下底， 采用 高透光板材 36c， 风道整体为密闭式（如图 14所示）。 实施例四

本实施例的聚光结构和自动跟踪太阳机枸与实施例一或实施例二相同， 在此不再赘述。

如图 15所示， 本实施例与上述实施例的区别在于， 本实施例在实施例三 的基 上， 与呈 V形安装的太阳能电池组件阵列 1背面搭建另一截面为扇形、 梯形或者其他形状的风道 34， 以此来加强太阳能电池組件阵列 1背面的散热 能力， 进一步增强散热"系统的整体散热能力。 该风道的顶部为辅助板材 37。 实施例五

本实施例的聚光结构和自动跟踪太阳机构与实施例一或实施例二相同， 在此不再赘述。 本实施例与实施例一的主要区别在于太阳能电池组件的散热 方式。

本实施例的主动风冷太阳能电池組件如图 16、 图 17、 图 18所示， 包括 太阳能电池组件阵列 1」反射镜阵列 4、 风道 34、 风道固定柱 38、 风扇 35、 出风口 39、 隔热层 40、 导流板 41 , 冷却风口 42, 中隔热层 40通过风道固 定柱 38固定在太阳能电池组件阵列 1的背面， 形成空腔风道 34， 太阳能电池 組件阵列 1的正面和背面外侧均装有导流板 41，导流板 41与太阳能电池組件 阵列 1之间留有一间距拫小的出风口 39， 出风口的流通截面逐渐缩小， 风扇 35安装在风道 34—侧，；另一侧密封。 当风机 35工作时， 风道 34内的气流由 于导流板的作用将横掠 i±太阳能电池组件阵列 1 的正面和背面， 带走多余的 热量。 由于出风口 39类似于喷管形状的设计， 使得风道 34 内的气流流出时 获得较高的速度， 从而增加了太阳能电池組件背面的对流换热性能， 提高了 系统的散热能力， 进一步 P争低了太阳能电池组件的温度。

本实施例还可采用图 19所示的风道结构形式， 即用两层辅助板材 37代 替隔热层 40, 利用两层辅助板材之间的空气层 43进行隔热。 实施例六

本实施例的基本结构与实施例五相同 , 在此不再赘述。 本实施例与实施 例五的主要区别在于， 如图 20所示， 在本实施例中， 散热系统中加装喷淋装 置 44、 远端喷淋装置 45, 喷淋装置 44位于风道 34入口端， 喷淋装置 45位 于风道 34远端。 当风道内温度过高时， 喷淋装置开启， 喷淋头会将雾状小水 滴喷入风道， 同时落到太阳能电池组件背面， 随着雾状小水滴的蒸发， 大大 降低了太阳能电池组件 ^:的温度， 同时降低了风道内的温度， 提高了太阳能电 池组件与风道的温度差， 提高了系统的散热能力， 进一步降低太阳能电池的 温度。

Claims

权利要求书

1、 一种蝶形反射聚光光伏发电装置， 包括太阳能电池组件阵列、 安装太 阳能电池组件阵列的支架和自动跟踪太阳机构， 太阳能电池組件阵列由多个 太阳能电池组件组成， 其特征在于:该装置还包括反射镜阵列及其框架， 所述 反射镜阵列分成两組， 分别对称设置在所述框架中心线两侧， 每组反射镜阵 列由至少两列反射镜组成， 所述框架与所述支架固定连接， 所述太阳能电池 組件阵列也分成两组， 分别呈角度对称设置在所述支架中心线两侧， 并朝向 反射镜阵列； 其中每列反射镜反射的光线照射到对应一侧的太阳能电池组件 上且照射宽度等于或者略大于被照射的太阳能电池組件的宽度。

2、 如权利要求 1所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于， 所述 每一組反射镜中的每列反射镜在保证入射光和反射光在不被该相邻列反射镜 遮挡的情况下， 两相邻列反射镜的相邻侧边之间具有间距， 所述间距形成于 离中心轴远侧反射镜的反射光方向上。

3、 如权利要求 1及权利要求 2所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征 在于：所述反射镜为平面反射镜或圆周半径较大的弧面反射镜。

4、 如权利要求 2所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于:所述的 每一组反射镜阵列的两列或者两列以上的反射镜的排列方式为斜线型、 水平 型或圆弧型排列方式。

5、 如权利要求 1所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所述 太阳能电池組件背部带有金属板或金属散热翅片。

6、 如权利要求 1所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所述 太阳能电池组件背部带有箱式散热器， 该箱式散热器具有冷却介质进口和出 口。

7、 如权利要求 1所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所述 太阳能电池组件为主动风冷太阳能电池组件， 所述风冷太阳能电池组件包括 风道和风扇， 所述风道由太阳能电池组件及固定在附近的侧板构成， 所述风 扇安装在风道的端头。

8、 根据权利要求 7所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述风冷太阳能电池组件阵列呈 V字形安装， 所述风道位于太阳能电池组件阵 列正面， 截面为梯形， 上底由太阳能电池組件正面构成， 两边中的靠中心轴 一边由内表面反光板材构成， 另一边由高透光板材构成。

9、 根据权利要求 7所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述风冷太阳能电池组件阵列呈 V字形安装， 风冷太阳能电池组件背面还设置 有截面为扇形的风道。

10、如权利要求 1 述蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于:所述光伏 发电装置还包括有支撑架， 所述太阳能电池組件阵列及其支架、 反射镜阵列 及其框架构成聚光太阳能电池组件， 该聚光太阳能电池组件通过一主轴转动 支撑在支撑架上。

11、 如权利要求 10所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于:所述 自动跟踪太阳机构为二维自动跟踪太阳机构， 包括二维驱动机构， 控制该二 维驱动机构运动的跟踪控制电路以及探测太阳光位置并向跟踪控制电路输送 信号的太阳光传感器， 其中该二维驱动机构包括驱动所述聚光太阳能电池组 件绕主轴轴线转动的高度角驱动装置和驱动支撑架以及其上的聚光太阳能电 池组件共同绕垂直轴线转动的方位角跟踪机构。

12、 如权利要求 10所述蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于:所述主 轴位于反射镜阵列框架的中心线位置。

13、 如权利要求 10所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述主轴的中心轴线位于.聚光太阳能电池组件的重心附近。

14、 如权利要求 11所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述的高度角驱动机构包括电机、 与电机输出轴连接的蜗轮蜗杆减速器、 与蜗 轮蝸杆减速器输出轴相连的齿轮减速器， 所述齿轮减速器可带动主轴至少旋 转 150。。

15、 如权利要求 11所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述高度角驱动机构为一套丝杠螺母机构， 丝杠螺母机构安装在支撑架， 并通 过安装在主轴上的连杆驱动主轴旋转。

16、 如权利要求 11所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 在 所述支撑架下部固定连接有连接架， 所述方位角跟踪机构包括固定在连接架 上的受控于跟踪控制电路的电机、 与电机输出轴连接的减速器和与减速器输 出端连接的小齿轮以及固定在地面的与小齿轮互相啮合的环状大齿轮。

17、 如权利要求 11所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 在 支撑架下部固定有连接架， 所述方位角跟踪机构包括安装在所述连接架底部 的多个滚轮， 所述滚轮至少有一个为主动轮， 所述主动轮通过减速器与受控 于跟踪控制电路的电机连接。

18、 如权利要求 16所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述连接架呈"十"字形， 由两根钢梁组成， 其中心轴与环 大齿轮铰支连接， 所 述连接架上通过支撑架安装两組聚光太阳能电池組件， 所述两组聚光太阳能 电池組件分别并排安装在十字连接架的相邻两端。 .

19、 如权利要求 18所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述呈十字形的两根钢梁;中部安装一可拆卸的立柱， 每根钢梁各有两道悬挂式 钢索由立柱顶端往外延伸， 分别吊紧每根钢梁两端。

20、 如权利要求 11所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 两 组或者两組以上所述的聚光太阳能电池組件构成一大组， 通过支撑架沿主轴 轴线方向串联在一起， 每组聚光太阳能电池组件的主轴连接在一起， 形成一 才艮共用主轴， 从而可以通过驱动该主轴而共用一套高度角驱动机构。 ■

21、 如权利要求 20.所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 所 述的聚光太阳能电池組件设置有两个大组或者两个以上大组， 并通过支撑架 并联设置在一起， 所述支撑架固定安装于同一安装架上， 共用一套方位角跟 踪机构来驱动该安装架转动， 从而同时调整该两大组或者两大组以上的聚光 太阳能电池组件的方位角。

22、 如权利要求 11所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 两 组或者两组以上所述的聚光太阳能电池组件通过支撑架并联设置在一起， 所 述支撑架固定安装于同一安装架上， 共用一套方位角跟踪机构来驱动该安装 架转动， 从而同时调整该两組或者两组以上的聚光太阳能电池组件的方位角。

23、 如权利要求 1 所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于： 两 组太阳能电池组件阵列的背面夹角 c的范围为 0° < α <180° 。

24、 根据权利要求 . 7所述的蝶形反射聚光光伏皮电装置， 其特征在于： 所述风冷太阳能电池組件还包括安置在太阳能电池组件阵列附近的风道和导 流板、 位于风道端头的风扇， 所述导流板与太阳能电池组件阵列邻近面之间 形成出风口， 所述出风口呈渐窄型。

25、 根据权利要求 7所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于: 所述太阳能电池组件阵列背面和正面外侧分别安装上、 下导流板， 所述上导 流板与太阳能电池组件阵列背面形成上出风口， 所述下导流板与太阳能电池 组件阵列正面形成下出风口， 所述上、 下出风口呈渐窄型， 风道呈弧柱形， 由内壁、 外壁以及中间的隔热层组成， 所述隔热层为空气或保温绝热材料。

26、 根据权利要求 25 所述的蝶形反射聚光光伏发电装置， 其特征在于: 在所述风道的入口端和远端分别设有喷淋装置。