專利名稱：聚光集熱式太陽(yáng)能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能的收集利用裝置，確切地說(shuō)，涉及一種聚光集熱式的太陽(yáng)能發(fā)電的供熱和聯(lián)合裝置。
太陽(yáng)能是地球上唯一的永不枯竭的能源。據(jù)科學(xué)估算，太陽(yáng)每年射向地球的總能量約為1.3×1021千卡，其中約30％被大氣反射回宇宙空間，23％被大氣吸收，其余47％，即約6.1×1020千卡到達(dá)地球的陸地和海洋表面，它大體上相當(dāng)于地球上所貯藏的礦物燃料和鈾燃料總量的12.5倍！這是有待開發(fā)的巨大的能量！隨著地球上各種礦物燃料的日益開掘而減少，人們?cè)缇烷_始全力以赴尋求開發(fā)新能源，而太陽(yáng)能因其取之不盡、用之不竭，便成為各國(guó)科學(xué)家研究的焦點(diǎn)之一。這些年來(lái)，已經(jīng)在太陽(yáng)能的收集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)送以及實(shí)際應(yīng)用上取得了不少進(jìn)展。根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用人造的鹽水池來(lái)收集太陽(yáng)幅射能進(jìn)行發(fā)電的太陽(yáng)池實(shí)驗(yàn)發(fā)電站已在以色列的死海附近建成運(yùn)行，可以發(fā)電150千瓦。而由集熱裝置、熱傳輸系統(tǒng)、蓄熱和熱交換系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)組成的利用太陽(yáng)能的熱力發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站更在美國(guó)、法國(guó)、日本和意大利、西班牙等許多國(guó)家相繼建成和試運(yùn)行，最大功率已達(dá)一萬(wàn)千瓦，但是這兩種太陽(yáng)能發(fā)電方式都立足于采用蘭金循環(huán)的熱電站，


圖1是這種電站主要組件的示意圖。設(shè)備投資巨大、能量轉(zhuǎn)換通過(guò)工質(zhì)先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茉俎D(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，進(jìn)而發(fā)電效率太低。所以許多科學(xué)家們?cè)谶@兩種太陽(yáng)能發(fā)電上繼續(xù)鉆研攻關(guān)。但是，具有直接吸收光能而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)電池逐漸吸引了越來(lái)越多的科學(xué)家和工程師們的關(guān)注。早在五十年代，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備就主要作為電源用在太空衛(wèi)星上，近年來(lái)，又逐步在計(jì)算機(jī)、電子鐘表、收音機(jī)、照相機(jī)以及小型充電器方面，朝民用和更大的范圍內(nèi)開拓。由于光電轉(zhuǎn)換器件價(jià)格昂貴、制造精細(xì)，極少在民用發(fā)電設(shè)備方面應(yīng)用。進(jìn)入八十年代以來(lái)，隨著太陽(yáng)電池的制造改進(jìn)，成本降低和器件能量轉(zhuǎn)換效率的提高，又由于世界上能源需求逐年上升，而礦物能源的天然儲(chǔ)備日趨緊張而漲價(jià)，因此，如何更加有效、經(jīng)濟(jì)地利用太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電的課題，再次提到人們的議事日程上。
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用太陽(yáng)能作為能源的高效、低成本的發(fā)電設(shè)備。
本實(shí)用新型是一種聚光集熱式太陽(yáng)能發(fā)電和供熱的裝置，是由聚光集能器、減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、光電跟蹤器組成的自動(dòng)跟蹤聚光集能器和直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置兩部分所構(gòu)成。其特點(diǎn)是由太陽(yáng)能電池偶件、蓄電池、逆變器和自動(dòng)開關(guān)構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置。
由于本實(shí)用新型不必將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成熱能再轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，可以不受卡諾循環(huán)的限制。本實(shí)用新型只靠陽(yáng)光照射直接產(chǎn)生電能，可以利用太陽(yáng)的漫射幅射，設(shè)備組成簡(jiǎn)單、重量輕，不需工質(zhì)，無(wú)熱無(wú)氣，無(wú)放射性，使用安全，單位質(zhì)量就有相當(dāng)大的功率輸出，可以用于小型或大型發(fā)電，特別適宜偏僻地區(qū)缺電而有充裕陽(yáng)光資源的地方安裝使用。設(shè)備小型化后還可用作野外工作隊(duì)、微波無(wú)人工作站或航標(biāo)燈、塔等的照明或工作用電的電源，大型設(shè)備則可用于向市電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)供電。
圖1是采用蘭金循環(huán)的動(dòng)力裝置示意圖。圖中1是冷凝器，2是泵，3是蒸發(fā)器(鍋爐)，4是透平，5是發(fā)電機(jī)。
圖2是本實(shí)用新型的設(shè)備組成配置圖。圖中6是聚光集能器，7是減速器，8是驅(qū)巨動(dòng)電機(jī)，9是光電跟蹤器，10是光電池偶件，11是蓄中池，12是逆變器，13是自功開關(guān)。由于太能光的能量密度低，為了有效地應(yīng)用，采用弧面玻璃鏡制成聚光集能器6，將太陽(yáng)幅射能集中到其焦點(diǎn)上，這樣可以使接收器表面的單位面積幅射強(qiáng)度增加到數(shù)倍至一萬(wàn)倍。并且，用光電跟蹤器9控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)8和減速器7組成的自動(dòng)定向跟蹤裝置，能保證聚光集能器的弧面鏡的光軸始終指向太陽(yáng)，還能在日落以后自動(dòng)返回到早晨日出時(shí)的最佳工作位置。這里的減速器的轉(zhuǎn)速極低，平均每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)15°左右。故采用擺線減速器或蝸 輪減速器，工作磨損小壽命長(zhǎng)。光電池偶件10是由裝在集能器焦點(diǎn)上的太陽(yáng)電池10’與其背部的換熱器10”組成，換熱器10”的作用是把射到光電偶件的太陽(yáng)能除一部分轉(zhuǎn)換成電能以外，余的被換熱器吸收利用作為生活用熱水供給能量。這樣一方面盡量提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率和裝置的總能轉(zhuǎn)換效率，接近或達(dá)到太陽(yáng)電池的最大應(yīng)用強(qiáng)度，而器件溫度則降到其許可范圍內(nèi)。光電池偶件的性能價(jià)格比是本實(shí)用新型的實(shí)用化關(guān)鍵，現(xiàn)在可以采用美國(guó)市場(chǎng)的民用產(chǎn)品＃24998 SOLOR CHARGER面積為121／2″×61／2，其價(jià)格為 39.95元／片，已可以被用戶所接受。隨著技術(shù)進(jìn)步，太陽(yáng)光電池的性價(jià)比還要降低，有利于本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)和推廣應(yīng)用。再用線路將換能后的電動(dòng)勢(shì)向蓄電池11充電，此時(shí)，可以直接引出直流電饋出，也可再經(jīng)逆變器12轉(zhuǎn)換成50HZ，220V或60HZ，110V的工頻交流電經(jīng)自動(dòng)開關(guān)13輸出供電。自動(dòng)開關(guān)13在功率過(guò)載或外線路故障的情況下能自動(dòng)切斷電源。為防止連續(xù)陰雨天，沒(méi)有日照的情況下，本實(shí)用新型無(wú)法供電，該裝置的供電可與市電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)供電以調(diào)劑余缺和高峰用電。本實(shí)用新型的發(fā)電裝置都可以與自動(dòng)跟蹤聚光集能器安裝在一個(gè)金屬框架上，形成一個(gè)整體設(shè)備，便于野外工作隊(duì)或無(wú)人值守站使用。光電跟蹤器與逆變器等器件可采用固態(tài)組件，以減少體積和降低成本，提高標(biāo)準(zhǔn)化，集成化程度?？紤]到太陽(yáng)的自然光照強(qiáng)度會(huì)有不同變化，集能器的有效面積應(yīng)是光電池最大允許接受光強(qiáng)的集光面積的1－2倍。在光電換能器超過(guò)其許可轉(zhuǎn)換容量的極限時(shí)，將使光電跟蹤器稍微偏離跟蹤的光軸位置而保持在最大允用值范圍內(nèi)。而當(dāng)光照減弱時(shí)又能自動(dòng)地跟蹤回歸到光軸位置，使裝置保持其最大輸出負(fù)荷。
權(quán)利要求1.一種聚光集熱式太陽(yáng)能發(fā)電裝置，是由聚光集能器，減速器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、光電跟蹤器組成的自動(dòng)跟蹤聚光集能器和光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置兩部分構(gòu)成的，其特征是由太陽(yáng)能電池偶件、蓄電池、逆變器和自動(dòng)開關(guān)構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換的發(fā)電裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征是減速器B可以采用擺線減速器或者蝸輪減速器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征是太陽(yáng)能電池偶件可以選用美國(guó)生產(chǎn)的民用產(chǎn)品＃24998 Solor CHAGER。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征是太陽(yáng)能電池偶件是由光電池偶件與換熱器構(gòu)成復(fù)合偶件，通常換熱器是熱水器。
專利摘要聚光集熱式太陽(yáng)能發(fā)電裝置是一種通過(guò)光電跟蹤器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器，使聚光集能器的弧面鏡的光軸始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，以便其焦點(diǎn)上的太陽(yáng)光電池偶件表面的單位面積所接收的太陽(yáng)光輻射強(qiáng)度接近或達(dá)到其最大應(yīng)用強(qiáng)度，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)引入蓄電池，經(jīng)逆變器和自動(dòng)開關(guān)后向用戶輸出的太陽(yáng)能發(fā)電和供熱的聯(lián)合裝置。不需工質(zhì)進(jìn)行能量的多次轉(zhuǎn)換，設(shè)備組成簡(jiǎn)單，重量輕，無(wú)熱無(wú)氣無(wú)放射性，是一種比較理想的電能產(chǎn)生方式。
文檔編號(hào)F24J2/38GK2059727SQ89214958
公開日1990年7月25日 申請(qǐng)日期1989年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月12日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城新開通用試驗(yàn)廠