專利名稱：全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電、制熱系統(tǒng)，具體是一種全方向高效聚光太陽(yáng) 能水電一體化發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的不斷普及推廣，現(xiàn)有的大型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)一般是 將若干只電池組件集排成一起，每只太陽(yáng)能組件是釆用幾十片電池片串聯(lián)輸出 直流低壓，將若干只輸出直流低壓的電池組件串聯(lián)后輸出高壓，通過(guò)并網(wǎng)逆變 站或并網(wǎng)逆變房并網(wǎng)發(fā)電。這種集成式發(fā)電系統(tǒng)體積大，接線復(fù)雜，線損較大， 釆用獨(dú)立或集中式并網(wǎng)系統(tǒng)，成本很大，安裝維護(hù)不便，需要專人維護(hù)和管理， 發(fā)電站建成后增容較困難。戶型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)一般是將電池組件串聯(lián)后安裝 于屋面上，但無(wú)法配套安裝太陽(yáng)光聚光裝置和跟蹤器，早中晚的太陽(yáng)光得不到
充分利用，發(fā)電效率低，每瓦發(fā)電成本很高；有的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)為了充分利 用太陽(yáng)光，是將若干只電池組件用支架成排連接后安裝于平地上，并配套安裝 太陽(yáng)光跟蹤器，這種安裝形式太陽(yáng)光光照強(qiáng)度不夠，發(fā)電效率仍然較低，而且 釆用太陽(yáng)光跟蹤器成本高，可靠性差，體積龐大，安裝維護(hù)不便，不便于大規(guī) 模推廣，由于機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期露天使用易出故障， 一旦太陽(yáng)光跟蹤器失靈，整個(gè) 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)基本處于癱瘓狀態(tài)。為了提高太陽(yáng)光光照強(qiáng)度，現(xiàn)有技術(shù)中也 有釆用聚光裝置提高光強(qiáng)，但釆用聚光器后太陽(yáng)能電池組件隨著光強(qiáng)的提高， 溫度也越來(lái)越高， 一般釆用鋁散熱板在自然狀態(tài)下冷卻，散熱效果不明顯，電 池片的光衰隨著溫度的升高而加大，光電轉(zhuǎn)換效率隨溫度升高而下降。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中占地面積大、發(fā)電效率低，使用太陽(yáng) 光跟蹤器可靠性差、每瓦發(fā)電成本高、安裝維護(hù)不便的缺陷，而提供一種全方 向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置，釆用整體結(jié)構(gòu)的獨(dú)立太陽(yáng)能發(fā)電單元， 通過(guò)聚光器將全方向的太陽(yáng)光聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，取消了太陽(yáng)光跟 蹤器，大幅度提高光電轉(zhuǎn)換效率，釆用換熱器交換的熱水循環(huán)再利用，實(shí)現(xiàn)太 陽(yáng)能發(fā)電的水電一體化功能。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 一種太陽(yáng)能水電一體
化發(fā)電裝置包括聚光器、太陽(yáng)能發(fā)電單元、換熱器，技術(shù)特點(diǎn)是太陽(yáng)能發(fā)電單 元包括若干只串聯(lián)電池片和并網(wǎng)逆變電源，若干只電池片串聯(lián)后形成的直流高 壓輸出端與并網(wǎng)逆變電源輸入端相連，將若干只串聯(lián)電池片和并網(wǎng)逆變電源安 裝于同一換熱器上，形成一個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能發(fā)電單元，發(fā)電單元可以 在任意位置將輸出端與電網(wǎng)相連，接線簡(jiǎn)單，線損很小，安裝維護(hù)方便，無(wú)需
大型并網(wǎng)逆變站或并網(wǎng)逆變房，降低成本；若干只電池片上方設(shè)有由球形空腔
透鏡和聚光漏斗組成的聚光器，取消現(xiàn)有技術(shù)中普遍釆用的太陽(yáng)光跟蹤器，使
得若干只串聯(lián)電池片均由同一聚光器聚光，大幅度提高太陽(yáng)能發(fā)電量；所述換 熱器安裝于水箱內(nèi)上部，水箱中設(shè)有與換熱器的進(jìn)水管或出水管連接的溫控水 泵，或換熱器的進(jìn)水管或出水管上直接安裝溫控水泵，將發(fā)電單元產(chǎn)生的熱量 通過(guò)換熱器傳遞到水箱中，發(fā)電單元的散熱效果好，使發(fā)電單元光衰小，發(fā)電 效率高，并能充分利用循環(huán)熱水。
進(jìn)一步地，由若干只"U"形或"S"形管串接成的散熱管以及若干只銅管 用鋁澆鑄成一體，制成平板式可安裝并網(wǎng)逆變電源和若干只電池片的換熱器， 形成若干只銅管設(shè)于換熱器的一邊或多邊，每只銅管的一端與水箱相通，另一 端與散熱管焊接不相通，保證了發(fā)電單元散熱迅速。
由若干只太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置的太陽(yáng)能發(fā)電單元的交流輸出端與電 網(wǎng)同相連接形成發(fā)電容量不等的太陽(yáng)能發(fā)電站，由若干只太陽(yáng)能水電一體化發(fā) 電裝置的水箱或換熱器的出水管相連形成太陽(yáng)能熱水庫(kù)，組站方便，可任意位 置并網(wǎng)，占地面積小，發(fā)電效率高，便于家庭、工礦企業(yè)以及大規(guī)模電站等推 廣使用。
所述球形空腔透鏡的球內(nèi)面設(shè)有由若干只同一中心光線軸不同直徑依次聯(lián) 接的環(huán)形棱角鏡，所述環(huán)形棱角鏡的一棱角邊垂直于入光面，另一棱角邊與入 光面呈小于45°的夾角，且該棱角邊的延長(zhǎng)線與球形空腔透鏡內(nèi)腔底邊相交。 所述的球形空腔透鏡是采用一級(jí)球形集光、二級(jí)折射散光、三級(jí)反射聚光的三 級(jí)光折射原理，將不同方向入射的太陽(yáng)光經(jīng)球形空腔透鏡的球面以聚集方式折 射進(jìn)入空腔透鏡內(nèi)，通過(guò)若干只環(huán)形棱角鏡將聚集光線向球形空腔透鏡內(nèi)腔下 方環(huán)周擴(kuò)散，擴(kuò)散光線通過(guò)聚光漏斗聚光，完成光線的集光、散光、聚光的多 級(jí)折射過(guò)程，使全方向入射的太陽(yáng)光經(jīng)多級(jí)折射后始終聚集在若干只串聯(lián)的電 池片上-,聚光面位置固定，不隨太陽(yáng)光的移動(dòng)而移動(dòng)，無(wú)需使用太陽(yáng)光跟蹤器, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，發(fā)電成本大幅度降低，光電轉(zhuǎn)化效率大幅度提高。綜上所述，本實(shí)用新型將若干只串聯(lián)電池片和并網(wǎng)逆變電源安裝于同一換 熱器上，形成一個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能發(fā)電單元；通過(guò)環(huán)形空腔透鏡和聚光 漏斗組成的聚光器將全方向的太陽(yáng)光聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，取消了太
陽(yáng)光跟蹤器，使光電轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，每瓦發(fā)電成本降低50 - 80%,達(dá)到火 力和風(fēng)力發(fā)電成本，便于太陽(yáng)能發(fā)電的普及推廣；將換熱器交換的熱水循環(huán)再 利用，節(jié)約能源，充分利用資源，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的水電一體化功能。


圖1為本實(shí)用新型全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本實(shí)用新型換熱器剖視圖3為本實(shí)用新型組成的太陽(yáng)能發(fā)電站和太陽(yáng)能熱水庫(kù)連接示意圖。 附圖中，聚光器l,球形空腔透鏡2，環(huán)形棱角鏡3,聚光漏斗4，若干只 串聯(lián)電池片5，并網(wǎng)逆變電源6，換熱器7，水箱8，換熱器進(jìn)水管9，溫控水泵 10,換熱器出水管ll，水箱出水管12,散熱管13,銅管14。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
圖l所示的一種全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置,包括聚光器l、 太陽(yáng)能發(fā)電單元、換熱器7，太陽(yáng)能發(fā)電單元包括若干只串聯(lián)電池片5和并網(wǎng)逆 變電源6，將若干只串聯(lián)電池片和并網(wǎng)逆變電源安裝于同一換熱器7上，若干只 尺寸較小的如10(^100mra或50*50mm以下的電池片串聯(lián)成直流高壓與并網(wǎng)逆變 電源相連，輸出可以在任意地點(diǎn)并網(wǎng)IIOV、 220V、 380V的交流電壓。電池片至 少由280只以上串接，在換熱器的鋁殼體上面鋪一層EVA膠，上面放置若干只 串接的電池片，再在若干只串接的電池片上面鋪一層EVA膠即可，還可以在上 面一層的EVA膠上鋪一層布紋鋼化玻璃，也可以不鋪，最后用層壓機(jī)加高溫抽 真空，做成了帶換熱器的由若干只電池片串聯(lián)成的電池組件模塊，在加工電池 片時(shí)將銀漿加粗，焊帶加寬，降低線損和功耗。
所述若干只串聯(lián)的電池片5上方設(shè)有聚光器1，聚光器為半球形或小于半球 形，聚光器由球形空腔透鏡2和聚光漏斗4組成，使得若干只串聯(lián)的電池片5 均由同一聚光器l聚光。所述換熱器7安裝于水箱8內(nèi)上部，換熱器的進(jìn)水管9
或出水管ll上安裝溫控水泵lO置于水箱中，也可以換熱器的進(jìn)水管、出水管
以及溫控水泵不置于水箱中，換熱器的進(jìn)水管9或出水管11通過(guò)溫控水泵與別處的水系統(tǒng)連接；換熱器露出水箱的上表面設(shè)置發(fā)電單元，將發(fā)電單元產(chǎn)生的 熱量通過(guò)換熱器傳遞到水中，循環(huán)熱水充分利用。水箱有兩種 一種是鋁外殼， 外面不加保溫材料，里面裝滿水，水容量視太陽(yáng)能發(fā)電單元的功率大小和每天 發(fā)熱量大小，以及控制的溫升多少來(lái)確定，通過(guò)自循環(huán)換熱降溫；另一種采用 帶保溫材料的水箱，方法原理同上，這種水箱可以組成大的熱水系統(tǒng)。
圖2中，由于釆用太陽(yáng)能聚光器l，在若干只串聯(lián)的電池片5上光強(qiáng)提高幾 十倍，溫度也急劇上升，電池片的光電轉(zhuǎn)換能力也快速下降，所以通過(guò)電池片 底面的大于電池片面積的換熱器和水系統(tǒng)，將若干只串聯(lián)的電池片的熱量快速 交換至水系統(tǒng)中，低成本，高可靠，散熱快，可定溫，保證了太陽(yáng)能發(fā)電單元 的正常工作。具體方法是用銅管做成"U"形或"S"形的散熱管13，管子的 兩端為進(jìn)水管9和出水管11，換熱器的一邊或多邊設(shè)置多只銅管14,銅管一端 與水箱8相通，另一端與散熱管13相連但不相通，它的作用是增加散熱面和提 高熱對(duì)流量，將散熱管和銅管外面用鋁澆鑄成鋁殼體制作成了換熱器7。
圖3所示中，將若干只太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置的太陽(yáng)能發(fā)電單元的交 流輸出端與電網(wǎng)同相連接形成發(fā)電容量不等的太陽(yáng)能發(fā)電站，任意單元出現(xiàn)問(wèn) 題可以很方便離網(wǎng)檢修維護(hù)，極大地提高了太陽(yáng)能發(fā)電站的可靠性和工效，組 站方便，降低建站的成本，可以從基本單元做到很大功率的發(fā)電站；將若干只 太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置的水箱出水管12或換熱器出水管11相連形成太陽(yáng) 能熱水庫(kù)，占地面積小，發(fā)電效率高，便于家庭、工礦企業(yè)以及大規(guī)模電站等 使用。
本實(shí)用新型釆用了三級(jí)光折射原理，將早中晚全方向的入射太陽(yáng)光經(jīng)集光、 散光、聚光多級(jí)折射于聚光漏斗下口的若干只串聯(lián)的電池片上。即任意方向入 射的光線經(jīng)球形空腔透鏡入光球面折射聚集后，通過(guò)若干只環(huán)形棱角鏡將光線 有規(guī)律擴(kuò)散到球形空腔透鏡內(nèi)腔下方，最后經(jīng)聚光漏斗的反光內(nèi)壁反射至聚光 漏斗下口若干只電池片上，實(shí)現(xiàn)高效全方向聚光太陽(yáng)能發(fā)電。
權(quán)利要求1、一種全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置，包括聚光器(1)、太陽(yáng)能發(fā)電單元、換熱器(7)，其特征是太陽(yáng)能發(fā)電單元包括安裝于同一換熱器(7)上的若干只串聯(lián)電池片(5)和并網(wǎng)逆變電源(6)，若干只電池片串聯(lián)形成的直流高壓輸出端與并網(wǎng)逆變電源輸入端相連，若干只串聯(lián)電池片的上方設(shè)有由球形空腔透鏡(2)和聚光漏斗(4)組成的聚光器，所述換熱器(7)安裝于水箱(8)內(nèi)上部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置，其 特征是所述換熱器(7)由若干只"U"形或"S"形管串接成的散熱管(13)以及 若干只銅管(14)用鋁澆鑄成一體，若干只銅管設(shè)于換熱器的一邊或多邊，每只 銅管的一端與水箱(8)相通，另一端與散熱管(13)連接不相通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置，其特 征是由若干只太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置的太陽(yáng)能發(fā)電單元的交流輸出端與 電網(wǎng)同相連接形成太陽(yáng)能發(fā)電站；由若千只太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置的水箱 或換熱器的出水管相連形成太陽(yáng)能熱水庫(kù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置，其特 征是所述球形空腔透鏡(2)的球內(nèi)面設(shè)有由若干只同 一 中心光線軸不同直徑依 次聯(lián)接的環(huán)形棱角鏡(3),所述環(huán)形棱角鏡的一棱角邊垂直于入光面，另一棱角 邊與入光面呈小于45°的夾角，且該棱角邊的延長(zhǎng)線與球形空腔透鏡內(nèi)腔底邊 相交。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種全方向高效聚光太陽(yáng)能水電一體化發(fā)電裝置，包括聚光器、太陽(yáng)能發(fā)電單元、換熱器，太陽(yáng)能發(fā)電單元包括安裝于同一換熱器上的若干只串聯(lián)電池片和并網(wǎng)逆變電源，若干只電池片串聯(lián)形成的直流高壓輸出端與并網(wǎng)逆變電源輸入端相連，形成一個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能發(fā)電單元；若干只串聯(lián)電池片的上方設(shè)有由球形空腔透鏡和聚光漏斗組成的聚光器，將全方向的太陽(yáng)光聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，取消了太陽(yáng)光跟蹤器，使光電轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，每瓦發(fā)電成本降低50-80％，達(dá)到火力和風(fēng)力發(fā)電成本，便于太陽(yáng)能發(fā)電的普及推廣；換熱器安裝于水箱內(nèi)上部，將換熱器交換的熱水循環(huán)再利用，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的水電一體化功能。
文檔編號(hào)F24J2/06GK201243261SQ20082018510
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者劉志勇 申請(qǐng)人:劉志勇