專利名稱：反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，化石能源的資源有限性和開發(fā)利用帶來的環(huán)境問題越來越成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的制約因素。加快可再生能源的開發(fā)利用是解決能源和環(huán)境問題的重要途徑和措施。太陽能是清潔無污染且永不枯竭的能源，光伏發(fā)電是發(fā)展最快的可再生能源之一，也是各國競相發(fā)展的重點(diǎn)。
常規(guī)的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是將太陽能電池固定安裝，價(jià)格居高不下，難以迅速推廣和普及。根據(jù)太陽能電池在一定條件下輸出的電流與接受的光照強(qiáng)度成正比的特性，為了進(jìn)一步提高光伏發(fā)電裝置的性能價(jià)格比，各國技術(shù)人員開始嘗試通過跟蹤聚光的方法，增加太陽能電池所接受的太陽光照射強(qiáng)度，使得同樣數(shù)量的半導(dǎo)體材料產(chǎn)生更多的電能，而增加的聚光跟蹤裝置的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所節(jié)約的太陽能電池成本，相當(dāng)于用普通的材料代替昂貴的半導(dǎo)體材料，從而大幅度降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本?，F(xiàn)有聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)可按照聚光的形式分為兩種一種采用菲涅爾透鏡折射聚光(如聚光跟蹤太陽發(fā)電機(jī)，參見專利號(hào)CN97204018.8)，折射聚光的缺點(diǎn)是光強(qiáng)均勻性較差，透過率難以提高，制造成本較高；另外一種是采用大型拋物面反射聚光，其優(yōu)點(diǎn)是反射效率高，缺點(diǎn)是制造難度大，成本較高，反射鏡容易破碎，機(jī)構(gòu)整體防風(fēng)性能差。不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)榫酃馄鞯某杀倦y以降低，整套系統(tǒng)的性價(jià)比提高不明顯，使得聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢難以體現(xiàn)。到目前為止，僅有少量試驗(yàn)、示范性質(zhì)的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)投入運(yùn)行。
由于制造太陽能電池的單晶硅、多晶硅、砷化鎵等材料的資源量有限，已經(jīng)不能滿足快速增長的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的需求。目前我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)太陽能電池所需的半導(dǎo)體材料短缺，基本上依賴于進(jìn)口，成本難以進(jìn)一步降低。如能提供一種易于制造的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，使得產(chǎn)生同樣電能所使用的單晶硅、多晶硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料的數(shù)量比普通平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)大大減少，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的性價(jià)比，則必將有力地推動(dòng)太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過采用一種易于制造的反射聚光鏡，增加單位面積太陽能電池的發(fā)電量，從而提供一種可大幅度降低光伏發(fā)電系統(tǒng)成本的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能電池陣列和自動(dòng)跟蹤太陽裝置，所述太陽能電池陣列安裝在支架上，呈線型平行排列，所述自動(dòng)跟蹤太陽裝置包括驅(qū)動(dòng)太陽能電池陣列及其支架運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的跟蹤控制電路，還包括安裝在支架下方、呈曲面形的框架，以及安裝在框架中心兩側(cè)的長條形反射鏡陣列，所述反射鏡陣列至少含有六列反射鏡，所述太陽能電池陣列朝向反射鏡安裝，縱向與反射鏡的長度方向平行，橫向劃分為至少六等份，各列反射鏡與太陽能電池陣列的各等份一一對(duì)應(yīng)，每列反射鏡反射的光線照射到對(duì)應(yīng)太陽能電池陣列每等份的寬度與該太陽能電池陣列每等份的寬度基本相等。
值得一提的是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明沒有采用菲涅爾透鏡和大型拋物面反射鏡，換言之，沒有采用工藝復(fù)雜、高成本的模具成型技術(shù)手段，而是在框架中心兩側(cè)安放多列長條形反射鏡，拼裝組成一個(gè)大的反射鏡，這樣不僅降低了反射鏡的制造難度，而且可以使得太陽能電池接受的光照分布均勻。采用這種技術(shù)制造的反射鏡面積較小，不容易破碎，且由于多列反射鏡之間留有可使風(fēng)通過的縫隙，機(jī)構(gòu)整體的防風(fēng)性能大為提高。
這樣，與普通平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，本發(fā)明通過跟蹤聚光的方法，增加太陽能電池所接受的太陽光照射強(qiáng)度，使得同樣數(shù)量的半導(dǎo)體材料產(chǎn)生更多的電能，而增加的聚光跟蹤裝置的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所節(jié)約的太陽能電池成本，相當(dāng)于用普通的材料代替昂貴的半導(dǎo)體材料，從而大幅度提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的性價(jià)比。


下面結(jié)合附圖和典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的反射鏡角度調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的光路示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1基本結(jié)構(gòu)示意圖、圖2機(jī)構(gòu)示意圖和圖4光路示意圖所示，一種反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能電池陣列1和自動(dòng)跟蹤太陽裝置，所述太陽能電池陣列1安裝在支架2上，呈線型平行排列，所述自動(dòng)跟蹤太陽裝置包括驅(qū)動(dòng)太陽能電池陣列1及其支架2運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3運(yùn)動(dòng)的跟蹤控制電路4，還包括安裝在支架2下方、呈曲面形的框架5，以及安裝在框架5中心兩側(cè)的長條形反射鏡陣列6，反射鏡陣列含有十列反射鏡(一側(cè)為A1、B1、C1、D1、E1，另一側(cè)為A2、B2、C2、D2、E2)，所述太陽能電池陣列1朝向反射鏡安裝，縱向與反射鏡的長度方向平行，橫向劃分為十等份(S1、S2......S10)，各列反射鏡與太陽能電池陣列的各等份一一對(duì)應(yīng)，每列反射鏡反射的光線照射到對(duì)應(yīng)太陽能電池陣列1每等份的寬度與該太陽能電池陣列1每等份的寬度基本相等。其中A1對(duì)應(yīng)S5，B1對(duì)應(yīng)S4，C1對(duì)應(yīng)S3，D1對(duì)應(yīng)S2，E1對(duì)應(yīng)S1，A2對(duì)應(yīng)S6，B2對(duì)應(yīng)S7，C2對(duì)應(yīng)S8，D2對(duì)應(yīng)S9，E2對(duì)應(yīng)S10，為了看得清楚一些，圖4光路示意圖沒有畫出所有的光線，僅畫出了幾條典型的光線。本實(shí)施例采用的反射鏡是平面玻璃反射鏡，背面粘貼纖維網(wǎng)格布作為加強(qiáng)層，框架5的曲面為拋物面，平面玻璃反射鏡在固定件作用下緊貼在框架上，形成拋物面反射鏡，框架5設(shè)計(jì)成錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，使反射鏡之間互相不擋光。上述拋物面反射鏡的制造方法也可以進(jìn)行改變，比如直接將拋物面反射鏡或者接近拋物面的圓弧面反射鏡安放到框架5上等。
如圖2機(jī)構(gòu)示意圖所示，本實(shí)施例還包括安裝架7，所述太陽能電池陣列1及其支架2、反射鏡以及安裝反射鏡的框架5組成聚光太陽能電池組件，所述聚光太陽能電池組件通過鉸支軸8鉸支在安裝架7上，所述鉸支軸8穿越聚光太陽能電池組件的重心附近，并與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3銜接。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3由電9機(jī)、與電機(jī)9銜接的蝸輪10、蝸桿11組成，蝸輪10的中心軸與鉸支軸8連接。自動(dòng)跟蹤太陽裝置的跟蹤控制電路4發(fā)出指令，由電機(jī)9帶動(dòng)蝸輪10蝸桿11驅(qū)動(dòng)聚光太陽能電池組件繞鉸支軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，在一維方向上跟蹤太陽，使聚光太陽能電池組件始終對(duì)準(zhǔn)太陽，分列在框架5中心兩側(cè)的十列玻璃反射鏡將太陽光反射到太陽能電池陣列1上。
本實(shí)施例的玻璃反射鏡受光口徑與太陽能電池陣列的寬度之比為5∶1，換言之，幾何聚光比為5∶1，按照90％的反射效率計(jì)算，光強(qiáng)聚光比為4.5∶1。例如，若普通平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電規(guī)模為100kW，使用15％的太陽能電池面積為666.67平方米，本實(shí)施例的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)在產(chǎn)生同樣發(fā)電量的情況下，太陽能電池用量為148平方米，僅為普通平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)的22.22％，節(jié)約大量的半導(dǎo)體材料，而增加的聚光跟蹤部件的成本在規(guī)?；a(chǎn)時(shí)僅為所節(jié)約的太陽能電池的1/3，明顯提高了性能價(jià)格比。
如圖3為反射鏡角度調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖所示，為了微調(diào)玻璃反射鏡的角度，使其反射的太陽光對(duì)應(yīng)照射到每一等份太陽能電池陣列1上，本實(shí)施例還設(shè)置了反射鏡角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)由鉸鏈12以及螺母螺栓機(jī)構(gòu)組成，各反射鏡的一邊通過鉸鏈12與框架5連接，螺栓13固連在反射鏡另一側(cè)背部，穿過框架5，通過兩螺母夾持固定。通過調(diào)節(jié)螺母14與螺栓13的旋合位置，可以實(shí)現(xiàn)反射鏡角度的調(diào)整。調(diào)好之后，并緊兩螺母14即可將反射鏡通過螺栓13與框架5固定。
實(shí)際使用時(shí)，太陽能電池陣列與反射鏡之間的距離不易安裝到設(shè)計(jì)的理論值，因此本實(shí)施例還設(shè)置了可調(diào)整太陽能電池陣列1與反射鏡之間的距離的螺旋調(diào)整機(jī)構(gòu)。如圖1所示，該調(diào)整機(jī)構(gòu)由可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在支架2上的螺桿15、與螺桿旋合的螺母16、與螺桿固連的搖柄17、與支架固連的導(dǎo)柱18，以及與導(dǎo)柱形成移動(dòng)副的導(dǎo)柱套19構(gòu)成，其中螺母16以及導(dǎo)柱套19與太陽能電池陣列1固連。當(dāng)搖柄17帶動(dòng)螺桿15轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，太陽能電池陣列1隨螺母16沿導(dǎo)柱18滑動(dòng)，從而調(diào)整太陽能電池陣列1與反射鏡之間的距離。
當(dāng)然，還可以進(jìn)行如下改變(1)反射鏡采用拋物面玻璃反射鏡或者圓弧面玻璃反射鏡(可采用模壓成型加工工藝制造)。
(2)框架的曲面不僅可以為拋物面，也可以是圓弧面、拋物面與圓弧面的組合。
(3)玻璃反射鏡的背面除了粘貼纖維網(wǎng)格布作為加強(qiáng)層外，也可以粘貼平整基材作為加強(qiáng)層，所述平整基材可以是玻璃、薄金屬板、鋁塑板、塑料板、有機(jī)玻璃板中的一種。
這樣，本發(fā)明中的幾種技術(shù)方案經(jīng)過重新組合，可以形成許多可實(shí)施的技術(shù)方案，在此不一一贅述。
權(quán)利要求
1.一種反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能電池陣列和自動(dòng)跟蹤太陽裝置，所述太陽能電池陣列安裝在支架頂部，呈線型平行排列，所述自動(dòng)跟蹤太陽裝置包括驅(qū)動(dòng)太陽能電池陣列及其支架運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的跟蹤控制電路，其特征在于還包括安裝在支架下方、呈曲面形的框架，以及安裝在框架中心兩側(cè)的長條形反射鏡陣列，反射鏡陣列至少含有六列反射鏡，所述太陽能電池陣列朝向反射鏡安裝，縱向與反射鏡的長度方向平行，橫向劃分為至少六等份，各列反射鏡與太陽能電池陣列的各等份一一對(duì)應(yīng)，每列反射鏡反射的光線照射到對(duì)應(yīng)太陽能電池陣列每等份的寬度與該太陽能電池陣列每等份的寬度基本相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡是呈一定曲率的玻璃反射鏡，在固定件作用下緊貼在框架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還含有反射鏡角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述角度調(diào)整機(jī)構(gòu)由鉸鏈以及螺母螺栓機(jī)構(gòu)組成，各反射鏡的一邊通過鉸鏈與框架連接，螺栓固連在反射鏡另一側(cè)背部，穿過框架后通過兩螺母夾持固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還含有太陽能電池陣列與反射鏡間距調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述間距調(diào)整機(jī)構(gòu)由可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在支架上的螺桿、與螺桿旋合的螺母、與螺桿固連的搖柄、與支架固連的導(dǎo)柱，以及與導(dǎo)柱形成移動(dòng)副的導(dǎo)柱套構(gòu)成，所述螺母以及導(dǎo)柱套與太陽能電池陣列固連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包括安裝架，所述太陽能電池陣列及其支架、反射鏡以及安裝反射鏡的框架組成聚光太陽能電池組件，所述聚光太陽能電池組件通過鉸支軸鉸支在安裝架上，所述鉸支軸穿越聚光太陽能電池組件的重心附近，并與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)銜接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述框架的曲面為拋物面、圓弧面或者拋物面與圓弧面的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡是玻璃反射鏡，背面粘貼平整基材、纖維網(wǎng)格布等加強(qiáng)層，所述平整基材可以是玻璃、薄金屬板、鋁塑板、塑料板、有機(jī)玻璃板中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡由平整的基材表面粘貼反射膜制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的系統(tǒng)包括太陽能電池陣列和自動(dòng)跟蹤太陽裝置，還包括安裝在支架下方、呈曲面形的框架，以及安裝在框架中心兩側(cè)的長條形反射鏡陣列，反射鏡陣列至少含有六列反射鏡，所述太陽能電池陣列朝向反射鏡安裝，縱向與反射鏡的長度方向平行，橫向劃分為至少六等份，各列反射鏡與太陽能電池陣列的各等份一一對(duì)應(yīng)，每列反射鏡反射的光線照射到對(duì)應(yīng)太陽能電池陣列每等份的寬度與該太陽能電池陣列每等份的寬度基本相等。本發(fā)明通過采用一種易于制造的反射聚光鏡，增加單位面積太陽能電池的發(fā)電量，從而提供一種可大幅度降低光伏發(fā)電系統(tǒng)成本的反射聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK1808879SQ20061003807
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者張耀明, 張建一, 孫利國, 許志龍, 張振遠(yuǎn), 張文進(jìn), 劉曉暉 申請(qǐng)人:張耀明, 張振遠(yuǎn)