專利名稱：真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，涉及利用大力矩時鐘控制太陽能聚光
裝置獲取最大光能量裝置的改進。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是我國"基本國策"，如何最大限度提高太陽能的利用率，要解決兩個問題(l)能量轉(zhuǎn)換率的問題；(2)能源接收率的問題。目前使用固定平板的太陽能電池陣列接收太陽輻射較普遍，由于太陽時刻照射角度不同、強弱不同，只能吸收16% -30%，國外先進國家的平頂屋大面積光伏工程，也只有33%的光伏最大接收率。大部分光源浪費了 ，且太陽能電池陣列設(shè)備占地面積相當龐大。如何解決在獲得大量光照的同時產(chǎn)生光伏，而且減少太陽電池面積增大接收率， 一直是目前的研究重點。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，減少太陽能電池面積和縮減土地資源占用，采用24小時大力矩時鐘控制技術(shù)與采光器、聚光器、凹半球太陽能電池鋪設(shè)組合，通過以天文計算真太陽時運行軌道，并通過修正經(jīng)緯度和太陽時角度作為控制數(shù)據(jù)，實現(xiàn)確保凹半球采光器與真太陽時和地球標準時的同步運行，從而使得凹半球采光器與陽光保證直射狀態(tài)獲取最大能量和光照度，從而提高采光率和轉(zhuǎn)換率，大量縮少空間占地面積，太陽能采光利用率可提高到現(xiàn)行產(chǎn)品的2-4倍。[0004] 本實用新型所說的這種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，由凹半球采光器1，聚光透鏡2，聚光菱鏡3，光導(dǎo)管或光纖4，太陽赤緯升降桿5，太陽赤緯固定桿IO，太陽時鐘地名轉(zhuǎn)盤6 ， 24小時太陽時鐘度盤7 ，太陽能電池板集箱包8 ，蓄電池組、控制器、逆變器配電箱9等組成，在凹半球采光器1的內(nèi)凹壁上平放貼置一層以上的太陽能電池模板11，在凹半球采光器1的內(nèi)凹上方中心安裝聚光菱鏡3，在聚光菱鏡3的上方安裝有一塊聚光透鏡2，在聚光菱鏡3的聚光中心接有一根由支柱安置的光導(dǎo)管或光纖4用于傳導(dǎo)光線和光伏，太陽赤緯升降桿5和太陽赤緯固定桿10安裝在凹半球采光器1的兩側(cè)，在太陽能電池板集箱包8和蓄電池組、控制器、逆變器配電箱9的上方安裝一個由太陽時鐘地名轉(zhuǎn)盤6和24小時太陽時鐘度盤7組成的真太陽時鐘，以天文計算真太陽時運行軌道，并通過修正經(jīng)緯度和太陽時角度作為控制數(shù)據(jù)寫入蓄電池組、控制器、逆變器配電箱9的控制器中，控制器的輸出端同時接往太陽赤緯升降桿5和真太陽時鐘的驅(qū)動電機。 采用了本實用新型所說結(jié)構(gòu)的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，由于減少太陽能電池的面積和縮減土地資源占用，同時通過天文計算真太陽時運行軌道，修正聚光菱鏡③的經(jīng)緯度和太陽時角度，實現(xiàn)真太陽時與地球標準時的同步運行，從而使得本實用新型所說結(jié)構(gòu)的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置保證太陽光直射在聚光菱鏡③，其夾角保持在90° ，以獲取最大能量和光照度。本實用新型所說裝置的經(jīng)濟優(yōu)勢是大部分太陽光無需轉(zhuǎn)換就能直接長期免費使用，用光照量多少與耗能無關(guān)，而只與太陽電池模板和光導(dǎo)材料用量一次性投入有關(guān)，從而大大降低成本，經(jīng)濟上合算，可實現(xiàn)節(jié)能減排。
圖1是本實用新型所說的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型所說真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置 的結(jié)構(gòu)。 如圖1所示，本實用新型所說的這種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，由凹 半球采光器l，聚光透鏡2，聚光菱鏡3，光導(dǎo)管或光纖4，太陽赤緯升降桿5，太陽赤緯固定 桿10，太陽時鐘地名轉(zhuǎn)盤6，24小時太陽時鐘度盤7，太陽能電池板集箱包8，蓄電池組、控制 器、逆變器配電箱9等組成，在凹半球采光器1的內(nèi)凹壁上平放貼置一層以上的太陽能電池 模板11，在凹半球采光器1的內(nèi)凹上方中心安裝聚光菱鏡3，在聚光菱鏡3的上方安裝有一 塊聚光透鏡2，在聚光菱鏡3的聚光中心接有一根由支柱安置的光導(dǎo)管或光纖4用于傳導(dǎo)光 線和光伏，太陽赤緯升降桿5和太陽赤緯固定桿10安裝在凹半球采光器1的兩側(cè)，在太陽 能電池板集箱包8和蓄電池組、控制器、逆變器配電箱9的上方安裝一個由太陽時鐘地名轉(zhuǎn) 盤6和24小時太陽時鐘度盤7組成的真太陽時鐘，以天文計算真太陽時運行軌道，并通過 修正經(jīng)緯度和太陽時角度作為控制數(shù)據(jù)寫入蓄電池組、控制器、逆變器配電箱9的控制器 中，控制器的輸出端同時接往太陽赤緯升降桿5和真太陽時鐘的驅(qū)動電機。 本實用新型所說的這種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，利用24小時大力 矩時鐘(如世界鐘)，與采光器聚光器(例如菲涅爾透鏡，半凹球面或拋物面反射鏡)，鋪設(shè) 太陽能電池(單晶、多晶及薄膜硅片)陣列組合，通過以天文計算太陽運行軌道的數(shù)據(jù)，用 大力矩時鐘推動跟蹤太陽實時鏡像(因太陽時與地球標準時都是24小時周期，及時修正 經(jīng)緯度和太陽時角，實現(xiàn)采光器聚光器與太陽同步運行)，這樣便時刻將太陽光通過反射鏡 (或自制反光鏡或二氧化碳激光器)射至終端用戶窗口，再用軟塑光導(dǎo)管或光纖(例如Ps 聚苯乙烯或石英光纖)分送至室內(nèi)各處照明。 在實際使用時，為了增加太陽光的收集，我們還增加一個太陽能電池模板集箱包， 所說的太陽能電池板集箱包8呈立體箱，箱內(nèi)等距離排列安置太陽能電池模板或薄膜電池
片，電池模板或薄膜電池片間的距離大于io厘米，在電池模板或薄膜電池片的間距中，放
置有從聚光菱鏡3的聚光中心引出的光導(dǎo)管或光纖4。由于將太陽能電池板分層間隔排列， 光導(dǎo)管或光纖4分布在其間隙內(nèi)形成近零距離輻射，從而擴大產(chǎn)電效率和面積，放置在室 內(nèi)生產(chǎn)光伏，安全可靠、耐用，可形成為單獨產(chǎn)品，應(yīng)用在農(nóng)村、邊遠無電區(qū)，也可用在汽車 純電動能源動力系統(tǒng)。光伏可以用蓄電池儲存隨時使用或併入電網(wǎng)。 它的追蹤功能原理是通過大力矩24小時時鐘周日連續(xù)轉(zhuǎn)動，在太陽時鐘地名轉(zhuǎn) 盤6上按地球經(jīng)度標出當?shù)匚恢?，可顯示真太陽時時角，再通過太陽赤諱升降桿5的驅(qū)動電 機，根據(jù)天文參數(shù)編制軟件的控制器按照年月日時的太陽變化情況進行升降調(diào)節(jié)采光器聚 光器3與太陽的角度，可顯示真太陽的赤緯，也就是凹球體的傾角變化。安裝時需確定南北 定向，由此實現(xiàn)跟蹤太陽聚光產(chǎn)電。蓄電池要選擇體積小功率大，壽命長的產(chǎn)品，例如鎳氫 或鋰蓄電池。[0012] 在同等光伏的指標條件下，采用太陽時鐘跟蹤聚光比平面固定太陽能電池列陣 生產(chǎn)光伏優(yōu)越，可解決由于太陽走動，照射平面不均勻，故轉(zhuǎn)換率和吸光率低(原只有 16_33%，有60%以上光能浪費了 )，因而造成功率低，成本高的瓶頸問題。具體歸納如下 ①按球面公式4 n R2與展開面積TI R2比較，兩者相差4倍，故可節(jié)省材料減輕成 本。 ②太陽時鐘半凹球體聚光與平面非聚光相比，其光照強度增大，照射面均勻。球體
同步追蹤太陽，使太陽電池充分吸光，據(jù)測算，光電轉(zhuǎn)換率可提高3倍以上。 ③本系統(tǒng)直接利用自然陽光引入室內(nèi)對于白天規(guī)?；秒姷墓步ㄖ?、寫字樓、
商場的用電照明， 一次性投入，可長期免費使用。享用自然陽光，對改善環(huán)境，壇進健康大有好處。 ④其裝置立體化，多型化(例如可設(shè)計成半球型，半橢球型，半圓柱型、立體箱 等)，可縮少空間。 本實用新型主要應(yīng)用在需白天規(guī)?；彰鞯膶懽謽牵虉?，公共建筑及住宅建筑 等場所，有利于推廣實行光伏建筑一體化，光伏離網(wǎng)(或併網(wǎng))發(fā)電站。適合廣大農(nóng)村，邊 遠地區(qū)，無電海島等推廣應(yīng)用，從而解決能源緊缺的問題。 采用了本實用新型所說結(jié)構(gòu)的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，主導(dǎo)思想是 以解決光照為主，同時產(chǎn)生光伏，室內(nèi)儲備光伏。由于減少太陽能電池的面積和縮減土地資 源占用，同時通過天文計算真太陽時運行軌道，通過修正聚光菱鏡③的經(jīng)緯度和太陽時角， 實現(xiàn)真太陽時與地球標準時的同步運行，從而使得本實用新型所說結(jié)構(gòu)的真太陽時鐘控跟 蹤聚光輸出光伏裝置保證太陽光直射在聚光菱鏡③，其夾角保持在90° ，以獲取最大能量 和光照度。其經(jīng)濟優(yōu)勢是大部分太陽光無需轉(zhuǎn)換就能直接長期免費使用，并且室內(nèi)也能產(chǎn) 生光伏。用光照量多少與耗能無關(guān)，而只與太陽電池模板和光導(dǎo)材料用量一次性投入有關(guān)， 從而大大降低成本，經(jīng)濟上合算，可實現(xiàn)節(jié)能減排。
權(quán)利要求一種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，由凹半球采光器(1)，聚光透鏡(2)，聚光菱鏡(3)，光導(dǎo)管及光纖(4)，太陽赤緯升降桿(5)，太陽赤緯固定桿(10)、太陽時鐘地名轉(zhuǎn)盤(6)，24小時太陽時鐘度盤(7)，太陽能電池板集箱包(8)，蓄電池組、控制器、逆變器配電箱(9)組成，其特征在于在所說的凹半球采光器(1)的內(nèi)凹壁上平放貼置一層以上的太陽能電池模板(11)，在凹半球采光器(1)的內(nèi)凹上方中心安裝聚光菱鏡(3)，在聚光菱鏡(3)的上方連接安裝有一塊聚光透鏡(2)，在聚光菱鏡(3)的聚光中心接有一根由支柱安置的光導(dǎo)管或光纖(4)接往太陽能電池板集箱包(8)，太陽赤緯升降桿(5)和太陽赤緯固定桿(10)安裝在凹半球采光器(1)的兩側(cè)，太陽能電池模板(11)的輸出引線通過太陽赤緯固定桿(10)的內(nèi)孔傳導(dǎo)光線給室內(nèi)采光，同時連接到蓄電池組、控制器、逆變器配電箱(9)內(nèi)，由太陽時鐘地名轉(zhuǎn)盤(6)和24小時太陽時鐘度盤(7)組成的真太陽時鐘安裝在太陽能電池板集箱包(8)和蓄電池組、控制器、逆變器配電箱(9)的上方，以天文計算真太陽時運行軌道、并通過修正經(jīng)緯度和太陽時角度作為控制數(shù)據(jù)寫入蓄電池組、控制器、逆變器配電箱9的控制器中，控制器的輸出端同時接往太陽赤緯升降桿5和真太陽時鐘的驅(qū)動電機。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，其特征在于所說的太 陽赤緯升降桿(5)用步進電機或液壓電機作為升降動力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所說的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，其特征在于所說的太 陽能電池板集箱包(8)呈立體箱，箱內(nèi)等距離排列安置太陽能電池模板或薄膜電池片，電 池模板或薄膜電池片間的距離大于10厘米，在電池模板或薄膜電池片的間距中，放置有從 聚光菱鏡(3)的聚光中心引出的光導(dǎo)管或光纖(4)。
專利摘要一種真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，由凹半球采光器，聚光透鏡，聚光菱鏡，光導(dǎo)管或光纖，太陽赤緯升降桿，太陽赤緯固定桿，太陽時鐘地名轉(zhuǎn)盤，24小時太陽時鐘度盤，太陽能電池板集箱包，蓄電池組、控制器、逆變器配電箱等組成，以天文計算真太陽時運行軌道，并通過修正經(jīng)緯度和太陽時角度作為控制數(shù)據(jù)寫入控制器中，控制器的輸出端同時接往太陽赤緯升降桿和真太陽時鐘的驅(qū)動電機。采用了本實用新型所說結(jié)構(gòu)的真太陽時鐘控跟蹤聚光輸出光伏裝置，由于減少太陽能電池的面積和縮減土地資源占用，同時通過天文計算真太陽時運行軌道，修正聚光菱鏡的經(jīng)緯度和太陽時角度，實現(xiàn)真太陽時與地球標準時的同步運行，以獲取最大能量和光照度。
文檔編號G04B47/00GK201515325SQ200920194729
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者馮佩明, 陳景行 申請人:陳景行;馮佩明