WO2009049455A1 - Dispositif de génération d'énergie photovoltaïque et son dispositif de suivi du soleil - Google Patents

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    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Definitions

  • the reflection units of the light superimposing reflection device are arranged in a gossip shape, 8+8 mirrors can be arranged in a ring-shaped range. Therefore, the five-layer structure can be used for 64 mirrors. If it is 6 layers, it can also Plus 16 mirrors. As long as the heat generation of the silicon wafer can be controlled, the efficiency of the silicon wafer can be maximized.
  • the swinging device is further provided with a north-south direction worm gear swinging device 422 for controlling the sun light receiving device to swing in a north-south direction, and the north-south direction balancing hammer 412 is disposed on the north-south direction worm gear swinging device 422, and both the north-south direction swinging device 422
  • the pendulum axis D and the east-west direction swing device: the 421 pendulum axis L is perpendicular, and is disposed on the two sides of the pendulum axis D of the north-south direction swing device 422 with the solar light receiving device, and is used for balancing the solar light receiving device when tracking the north and south weight.

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Description

一种光伏发电装置及其太阳光跟踪装置 技术领域
本发明主要涉及一种太阳能发电装置及其太阳光跟踪装置, 尤其涉及 大型光叠加发电装置。 背景技术
目前,光伏发电行业中,太阳能硅晶片的发电效率一般只有 16% - 18%; 同时大型的太阳光跟踪机构存在下述世界性的技术难题: 齿轮箱经常损坏, 维护费用高, 无法正常发电。 原因是其间歇跟踪技术有缺陷。 启动、 特别 是停止时角加速度过大, 使齿轮箱在短时间内被破坏, 最终导致不能正常 工作。 发明内容
针对现有技术中存在的不足之处, 本发明提供一种易于制造, 成本低 廉的太阳能供电装置及跟踪装置, 可以提高太阳能电池的效率达 8 - 10 倍 以上。 它还可以有多个相同的装置组合, 以适应不同规模的大中小型太阳 能供电装置, 且太阳能硅晶片使用寿命长, 利于光伏发电系统在我国的推 广应用。
为实现上述目的, 本发明技术方案为:
一种光伏发电装置, 包括一太阳光接收装置, 所述的太阳光接收装置 包括太阳能硅晶片、 光叠加反射装置, 所述的太阳能硅晶片悬空倒置, 其 被照面朝向光叠加反射装置; 所述的光叠加反射装置由一层以上光叠加反 射镜叠置而成; 所述的光叠加反射镜由 N个相同或不同的反射镜单元连续 固接而成, 任一反射镜的大小、 外形及与光叠加反射镜中心线的夹角满足 太阳光经其的反射线均位于同一太阳能硅晶片被照面上。
所述的光叠加反射装置是由一层以上的光叠加反射镜同轴叠置而成环 状结构, 即 每层光叠加反射镜的第一片与最后一片反射镜单元首尾相连; 从内到外第一层的反射镜单元均为一梯形或斜平面, 所述的斜平面为一斜 线绕环状光叠加反射镜的中心轴旋转 a角度, a大于 0小于等于 180度; 所 述第一层的每一反射镜单元与第二层至最后一层每层的一片反射镜单元 X 对应并排成一列, 相邻两列反射单元在对应反射镜层上设置一片以上的反 射镜单元丫。
所述的光叠加反射装置是由五层或五层以上的光叠加反射镜同轴叠置 而成环状结构,所述第一层光叠加反射镜由 8片梯形反射镜单元组成, 所述 反射镜单元 X为矩形, 第二层对应的 N = 0, 第三层对应的反射镜单元 Y为 梯形, 第四层及第四层以上的为矩形。 所述第一层光叠加反射镜由 8 片梯 形反射镜单元组成, 所述反射镜单元 X为矩形, 第二层对应的 N = 0, 第三 层对应的反射镜单元 Y为梯形, 第四层及第四层以上的为矩形。
所述的光叠加反射装置是由三层或三层以上的光叠加反射镜同轴叠置 而成环状结构, 所述第一层光叠加反射镜由 8 片梯形反射镜单元组成, 所 述反射镜单元 X为矩形, 相邻两列反射单元组间在对应反射镜层上均设置 了一片的梯形反射镜单元 Y。
所述的光叠加反射镜依从内到外的叠放顺序, 反射镜单元与光叠加反 射镜中心线的夹角 β逐渐减小。
所述的太阳光接收装置还包括一光叠加反射装置的安装支架, 所述的 安装支架在每列反射镜组对应位置设有承重臂, 相邻承重臂之间均用刚性 材料牵引定位并形成一网状结构, 所述的反射镜单元均可放置在对应该的 网格上, 并留有一定漏风孔减小阻力。
所述太阳光接收装置还包括一固接在太阳能硅晶片背面的散热防护装 置, 所述的散热防护装置包括隔热阳伞、 小风扇组和散热片组, 并按从上 到下的安装顺序排置, 相邻组 间用定位架保留一定间隙隔开。
一种太阳光跟踪装置包括一东西方向蜗轮摆动装置和一东西方向平衡 锤; 所述东西方向蜗轮摆动装置可以控制太阳光接收装置朝东西方向摆动; 所述东西方向平衡锤固设于太阳光接收装置上、 平行于太阳光接收装置中 轴线、 位于东西方向摆动装置的摆轴中心线上, 并与太阳光接收装置分设 于东西方向摆动装置的摆轴的两侧, 以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接 收装置的重量。
它还包括一南北方向蜗轮摆动装置和一南北方向平衡锤; 所述的南北 方向蜗轮摆动装置可以控制太阳光接收装置朝南北方向摆动, 所述的南北 方向平衡锤设置在南北方向蜗轮摆动装置上, 均与南北方向摆动装置摆轴 和东西方向摆动装置摆轴垂直, 并与太阳光接收装置分设于南北方向摆动 装置的摆轴的两侧, 用来平衡对日南北跟踪时太阳光接收装置的重量。
所述的平衡锤的材料可以是水泥块或金属件。
所述的南北方向平衡锤设有一调控装置, 可控制南北方向平衡锤靠近- 或远离太阳光接收装置。
上述技术方案的有益之处在于:
• 通过光叠加反射装置对太阳光进行反射、 叠加, 使太阳能硅晶片接 收数倍太阳光能, 与现有技术相比, 既充分提高太阳能硅晶片的利 用率, 又节省了造价昂贵的硅电池。
· 因为光叠加反射装置的各反射单元采用八卦状排列, 在一个环状的 范围内可以装置 8+8片反射镜,因此,五层的结构可以装置 64片反射 镜,若是 6层,还可以再加上 16个反射镜。只要能控制硅晶片的发热, 就能令硅晶片的效率能得到最大的发挥。
• 此叠加装置是在一个环形集中的范围内来实现 8- 10 倍的光伏发电 效率。 已制成的装置已实现整机量产, 可拆散运输安装, 实现了迅 速为太阳城光伏并网发电提供设备的能力, 能降低成本, 尽快实现 世界绿色照明的愿望。
• 光叠加反射装置的反射镜单元成列排置, 可以控制避免反射镜单元 在横向有部分太阳光反射时不能投照在硅晶片; 反射镜单元呈层状 排置, 则可以控制避免反射镜单元在纵向有部分太阳光反射时不能 投照在硅晶片; 相邻两列之间设有反射镜单元则充分利用投照在光 叠加反射装置内的太阳光。
• 光叠加反射装置的各列反射镜单元组之间保持一定的空隙,可起到 漏风效果, 可以有效降低风阻, 减轻较强风袭对设备的损害。
• 由于采用刚性材料牵引承重臂形成一网状结构, 不仅可以有效加固 承重臂并起到定位作用, 还可以减轻反光叠加反射镜安装支架的重 量。
• 反射镜单元的材料可采用廉价的塑料电镀材料、 不锈钢板、 镜面材 料等, 使其制造成本大幅降低, 有利于市场的推广。
• 太阳能硅晶片被照射面朝下且设有散热防护罩装置, 可实现及时散 热, 还可以避免雨水侵蚀及灰尘、 鸟粪等各种污物在被照射面上堆 积; 中空的反射装置, 能减小风阻和有利于排水, 使得装置更为紧 凑轻巧。
• 由于本发明引入平衡锤, 对太阳光接收装置施一较小的力就可以实 现其绕支点或轴摆动,从而消除了太阳光接收装置多次启动与刹车 时的巨大扭力, 即 摆动机构的各传动齿轮无须承担的太阳光接收 装置的负荷, 只需克服转轴间的阻尼, 确保齿轮不易损坏(假设阻 尼为一公斤的力量,瞬间的启动和刹车所需要的力量为它的 100倍, 那么我们的传动机构所需要的力量仅为 101Kg。 驱动它轻而易举。 因此, 不但齿轮不易损伤且节省电耗)。
· 由于本发明的太阳光接收装置可东西、 南北摆动, 即 可以从经度、 纬度进行太阳光跟踪, 因此 可依照本装置所在不同位置和四季变 化的规律, 自动跟踪太阳光照。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。 附图说明
图 1为本发明的主视图;
图 2为三层光叠加反射装置立体图;
图 3为成列反射单元组 Γ主视图;
图 4为任一反射镜单元反射原理图;
图 5为多层光叠加反射镜光反射原理图;
图 6为反射镜单元的安装示意图;
图 7为五层光叠加反射装置立体图;
图 8为带南北方向平衡锤摆动装置立体图;
图 9为摆动装置剖视图;
图 10为散热装置立体图;
图 1 1为本发明立体图。 具体实施方式
一种光伏发电装置
实施例 1:
如图 1、 2、 3、 5所示的一种光伏发电装置, 包括太阳光接收装置, 所 述的太阳光接收装置包括太阳能硅晶片、 光叠加反射装置 1 ; 所述的光叠加 反射装置 1由光叠加反射镜 1 1同轴叠置 (3角渐大的光叠加反射镜组 12、 13 即 β < β 1 < β 2; 第一层光叠加反射镜 1 1由 8片梯形反射镜单元连续 排成一八卦状结构, 每一梯形反射镜单元 1 1 1与第二层光叠加反射镜 12、 第三层光叠加反射镜 13的一片反射镜单元 X对应并排成一列反射镜单元组 Γ ,相邻两列反射单元组 1,在对应反射镜层上设置一片反射镜单元 Υ,其中 反射镜单元 X为矩形, 反射镜单元 Y为梯形; 所述的太阳能硅晶片悬空倒 置, 其被照面朝向光叠加反射装置 1 , 太阳光经任一平面反射镜单元反射线 均位于太阳能硅晶片被照面上。
如图 6所示, 所述的太阳光接收装置还包括一光叠加反射装置 1 的安 装支架 7 , 所述的安装支架 7在每列反射镜组 Γ对应位置设有承重臂 71, 相邻承重臂之间均用刚性材料 72牵引定位并形成一网状结构, 所述的反射 镜单元均可放置在对应的网格上, 并留有一定间隙 。
如图 1、 10所示, 所述太阳光接收装置还包括一固接在太阳能硅晶片 背面的散热防护装置 3, 所述的散热防护装置 3 包括隔热阳伞 33、 小风扇 组 3 1和散热片组 32, 并按从上到下的安装顺序排置, 相邻组件间用定位架 保留一定间隙隔开。
实施例 2:
如图 7所示, 实施例 1的光叠加反射装置 1还可以由五层或五层以上 的光叠加反射镜同轴叠置而成环状结构, 所述的光叠加反射镜依从下到上 的叠放顺序, 反射镜单元与光叠加反射镜中心线的夹角 β逐渐增大, 第一 层光叠加反射镜由 8片梯形反射镜单元组成, 第一层光叠加反射镜由 8 片 梯形反射镜单元连续排成一八卦状结构,每一梯形反射镜单元 1 1 1与第二层 光叠加反射镜、 第三层光叠加反射镜的一片反射镜单元 X对应并排成一列 反射镜单元组, 从第三层起, 相邻两列反射单元组在对应反射镜层上设置 一片反射镜单元 Υ , 所述反射镜单元 X为矩形, 第三层对应的反射镜单元 Υ为梯形, 第四层及第四层以上的为矩形。
上述光叠加反射装置结构为最佳实施方式, 本发明还可以采用多层反 射镜叠加, 如 2层、 4层、 6层等, 根据各地太阳光强度选择相应层数, 光 强低的可以选用多层, 反之, 光强高的则可选用少层; 反射镜单元 X或反 射镜单元 Υ的大小和形状以能满足经其反射的太阳光均能完全投照在太阳 能晶上为准; 两列反射镜单元组间的反射镜单元 Υ可以是一片以上, 可以 是三角形或其他形状; 第一层光叠加反射镜的反射镜单元还可以是一斜平 面, 所述的斜平面为一斜线绕环状光叠加反射镜的中心轴旋转 a角度, a大 于 0小于等于 180度。
一种太阳光跟踪装置
如图 1 、 8、 9、 1 1所示的一种太阳光跟踪装置, 包括摆动装置和平衡 锤, 所述的摆动装置设有一东西方向蜗轮摆动装置 421 可以控制太阳光接 收装置朝东西方向摆动; 所述东西方向平衡锤 41 1 固设于太阳光接收装置 上、 平行或接近平行于太阳光接收装置中轴线、 位于或靠近东西方向摆动 装置 421的摆轴中心线 L上, 并与太阳光接收装置分设于东西方向摆动装 置 421的摆轴的两侧, 以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接收装置的重量。
所述的摆动装置还设有一南北方向蜗轮摆动装置 422可以控制太阳光 接收装置朝南北方向摆动, 所述的南北方向平衡锤 412设置在南北方向蜗 轮摆动装置 422上, 均与南北方向摆动装置 422摆轴 D和东西方向摆动装 : 置 421摆轴 L垂直, 并与太阳光接收装置分设于南北方向摆动装置 422的 摆轴 D的两侧, 用来平衡对日南北跟踪时太阳光接收装置的重量。
所述的南北平衡锤 412或东西平衡锤 41 1 的材料可以是水泥块或金属 件。
所述的南北方向平衡锤 412设有一调控装置 43 , 可控制南北方向平衡 锤 412靠近或远离太阳光接收装置。
所述的东西方向平衡锤 41 1设有一调控装置 44 , 可控制东西方向平衡 锤 41 1靠近或远离太阳光接收装置。
上述跟踪装置可以单独选用东西跟踪或南北跟踪。
本发明的重点:
光叠加反射装置: 如图 4 、 5所示, 81到 82的太阳光通过反射镜单 元反射时并投照在太阳能硅晶片上, 在横向或纵向均可能出现空白 A , 为 此本发明分别按列设置反射镜单元组 Γ克服横向空白 A、 按层分布光叠加 反射镜 1 1、 12、 13克服纵向空白 A , 以满足太阳光经每个反射镜单元的反 射线均位于同一片太阳能硅晶片被照面上, 以增加太阳能硅晶片所接受的 太阳光照射强度, 提高了太阳能硅晶片的利用率。
跟踪装置: 引入平衡锤, 利用平衡原理, 在着力点上获取整体的力平 衡, 本发明的着力点是在克服支架的阻尼而不在支架自身的重量。
本发明单机可适用于大、 中、 小型光伏发电站、 大楼屋顶、 小区庭园、 道路、 桥梁、 车站、 码头、 公园景区、 军队哨所、 蒙古包等。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种光伏发电装置, 其特征在于: 包括一太阳光接收装置; 所述的 太阳光接收装置包括太阳能硅晶片、 光叠加反射装置, 所述的太阳能硅晶 片悬空倒置, 其被照面朝向光叠加反射装置; 所述的光叠加反射装置由一 层以上光叠加反射镜叠置而成; 所述的光叠加反射镜由一个以上相同或不 同的反射镜单元连续固接而成, 任一反射镜的大小、 外形及与光叠加反射 镜中心线的夹角满足太阳光经其的反射线均位于同一太阳能硅晶片被照面 上。
2、 如权利要求 1所述的一种光伏发电装置, 其特征在于: 所述的光叠 加反射装置是由一层以上的光叠加反射镜同轴叠置而成环状结构, 即 每层 ; 光叠加反射镜的第一片与最后一片反射镜单元首尾相连; 从内到外第一层 的反射镜单元均为一梯形或斜平面, 所述的斜平面为一斜线绕环状光叠加' 反射镜的中心轴旋转 a,角度, a大于 0小于等于 180度; 所述第一层的每一 反射镜单元与第二层至最后一层每层的一片反射镜单元 X对应并排成一 歹' J , 相邻两列反射单元在对应反射镜层上设置 N片的反射镜单元丫。
3、 如权利要求 2所述的一种光伏发电装置, 其特征在于: 所述的光叠 加反射装置是由五层或五层以上的成环状结构光叠加反射镜同轴叠置而 成, 所述第一层光叠加反射镜由 8片梯形反射镜单元组成, 所述反射镜单 元 X为矩形, 第二层对应的 N = 0, 第三层对应的反射镜单元 Y为梯形, 第 四层及第四层以上的为矩形。
4、 如权利要求 2所述的一种光伏发电装置, 其特征在于: 所述的光叠 加反射装置是由三层或三层以上的成环状结构的光叠加反射镜同轴叠置而 成环状结构, 所述第一层光叠加反射镜由 8片梯形反射镜单元组成, 所述 反射镜单元 X为矩形, 相邻两列反射单元组间在对应反射镜层上均设置了 一片的梯形反射镜单元丫。
5、 如权利要求 1、 2、 3、 4所述的一种光伏发电装置, 其特征在于: 所述的光叠加反射镜依从内到外的叠放顺序, 反射镜单元与光叠加反射镜 中心线的夹角 β逐渐减小。
6、 如权利要求 4所述的一种光伏发电装置, 其特征在于: 所述的太阳 光接收装置还包括一光叠加反射装置的安装支架, 所述的安装支架在每列 反射镜组对应位置设有承重臂, 相邻承重臂之间均用刚性材料牵引定位并 形成一网状结构, 所述的反射镜单元均可放置在对应的网格上, 并留有一 定间隙。
7、 如权利要求 1、 2、 3所述的一种光伏发电装置, 其特征在于: 所述 的太阳光接收装置还包括一固接太阳能硅晶片背面的散热防护装置, 所述 的散热防护装置包括隔热阳伞、 小风扇组和散热片组, 并按从上到下的安 装顺序排置, 相邻组件间用定位架保留一定间隙隔开。
8、 一种太阳光跟踪装置, 包括权利要求 1的一种光伏发电装置,其特征 在于: 主要由平衡锤和摆动装置组成的。
9、 如权利要求 8所述的一种太阳光跟踪装置, 其特征在于: 它包括一 东西方向蜗轮摆动装置和一东西方向平衡锤; 所述东西方向蜗轮摆动装置 可以控制太阳光接收装置朝东西方向摆动; 所述东西方向平衡锤设置在太 阳光接收装置上并与太阳光接收装置分设于东西方向摆动装置的摆轴的两 侧, 以平衡对日东西朝向跟踪时太阳光接收装置的重量。
10、 如权利要求 8所述的一种太阳光跟踪装置, 其特征在于: 所述东 西方向平衡锤平行或接近平行于太阳光接收装置中轴线, 并位于或靠近于 东西方向摆动装置的摆轴中心线上。
1 1、 如权利要求 8所述的一种太阳光跟踪装置, 其特征在于: 它还包 括一南北方向蜗轮摆动装置和一南北方向平衡锤; 所述的南北方向蜗轮摆 动装置可以控制太阳光接收装置朝南北方向摆动, 所述的南北方向平衡锤 设置在南北方向蜗轮摆动装置上, 垂直于南北方向摆动装置.摆轴并与太阳 光接收装置分设于南北方向摆动装置的摆轴的两侧, 用平衡锤来平衡对日 南北跟踪时太阳光接收装置的重量。
12、 如权利要求 1 1 所述的一种太阳光跟踪装置, 其特征在于 : 所述 的南北方向平衡锤还垂直于东西方向蜗轮摆动装置的摆轴所在直线上。
13、 如权利要求 8所述的一种太阳光跟踪装置, 其特征在于 : 所述的 平衡锤设有一调控装置, 可控制平衡锤靠近或远离太阳光接收装置。
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