專(zhuān)利名稱(chēng)：九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，屬是一種新型的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)光是最環(huán)保潔凈的用之不盡的可在生能源，光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用最便捷的方法之一，但由于光伏電池的原材料——結(jié)晶硅非常昂貴，生產(chǎn)量較小，致使光伏發(fā)電投資巨大，成本偏高，這一直是影響光伏發(fā)電大規(guī)模推廣使用的瓶頸，目前國(guó)內(nèi)只有少量小規(guī)模示范性項(xiàng)目在運(yùn)行，邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)還有少量由政府資助的小型零散用戶(hù)，其均是將光伏組件固定方向安裝直接發(fā)電，性?xún)r(jià)比很差。為滿(mǎn)足光伏產(chǎn)業(yè)降低造價(jià)成本以促進(jìn)光伏發(fā)電大規(guī)模普及發(fā)展的需要，利用光伏電池當(dāng)光強(qiáng)增加時(shí)輸出功率也隨著提高的輸出特性來(lái)提高發(fā)電效率，從而節(jié)約光伏電池成為諸多降低投資成本的方法之一?；诖怂悸?，不時(shí)有有關(guān)聚光發(fā)電的發(fā)明見(jiàn)諸報(bào)道。但均存在種種缺陷無(wú)法實(shí)際應(yīng)用。
另外，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2007年3月21日公開(kāi)了一種全反射聚光光伏發(fā)電裝置，其申請(qǐng)?zhí)柺?00620053874.4，其公開(kāi)號(hào)是CN2882107，其結(jié)構(gòu)是一種全反射聚光光伏發(fā)電裝置，主要由數(shù)塊平面鏡安裝在一個(gè)鋼架的底部，鋼架頂部安裝一排太陽(yáng)能電池組件，鋼架上安裝一套自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光線的傳感器和電控系統(tǒng)，通過(guò)傳感器自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光線將信號(hào)傳送至太陽(yáng)光線電控系統(tǒng)，并由電控系統(tǒng)0控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鋼架轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽(yáng)光線始終垂直電池板的平面，鋼架底部的平面鏡與鋼架頂部的太陽(yáng)能電池組件形成角度，此角度使照射到平面鏡的光線反射到太陽(yáng)能電池組件上發(fā)電。其缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，單向轉(zhuǎn)動(dòng)只管東西方向，不管南北方向，同一日內(nèi)或四季變化時(shí)余弦效應(yīng)對(duì)聚光量影響較大，光伏電池使用效率有所減弱，同時(shí)當(dāng)太陽(yáng)斜度較大時(shí)(特別是在冬季)必有部分光伏電池照不到陽(yáng)光，受光不勻的光伏組件效率降低、壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)甚至可能損壞。
三、技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是利用光伏電池當(dāng)光照強(qiáng)度增加時(shí)輸出功率變大的輸出特性而研制一種九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，提高光伏電池的使用效率。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單、加工又方便，提高在不同地域和環(huán)境的工作性能和適應(yīng)性，提高工作效率和實(shí)用性，提高工作操作方便性，延長(zhǎng)使用壽命，降低成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，由九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)、時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)，以及發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)組成，其特征是在九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)中，底座1縱向兩端呈高低不同的支架，其低端支架中心上用軸承支架裝配呈L形轉(zhuǎn)床座2底側(cè)一端的縱向軸27，其高端支架中心上與安裝調(diào)解高度差用的調(diào)節(jié)螺桿6和軸承座7連接，L形轉(zhuǎn)床座2高端軸11安裝在軸承座7上，可縱向左右轉(zhuǎn)動(dòng)的L形轉(zhuǎn)床座2高低端的軸11和縱向軸27軸心對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)床座2上用橫向軸26聯(lián)結(jié)反射鏡托架3，可繞橫軸26橫向前后轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡托架3上固定反射鏡面4和被架高的光伏電池組件5，其反射鏡面4的反射光在光伏電池組件5迭光斑正中，轉(zhuǎn)床座2 L形拐角底兩邊用扭矩平衡彈簧24與底座1相連；底座1縱向高端支架上用調(diào)節(jié)螺桿6和軸承座7安裝時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)的控制箱底盤(pán)8，在控制箱底盤(pán)8中心穿過(guò)轉(zhuǎn)床座軸11，底盤(pán)8外的轉(zhuǎn)床座軸11上裝有軸承座7，底盤(pán)8內(nèi)的轉(zhuǎn)床座軸11上裝有蝸輪10，蝸輪10與底盤(pán)8上固定的電機(jī)蝸桿14嚙合，蝸輪10朝向底盤(pán)8的一面安裝控制轉(zhuǎn)角的撥樁13和總控?fù)軜?2；在光伏電池組件5中安裝有多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)的換熱器15，在多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，儲(chǔ)水箱22下面經(jīng)過(guò)水泵20、進(jìn)水主管18、進(jìn)水支管19連通換熱器箱體15，在換熱器箱體15內(nèi)的出水支管17經(jīng)過(guò)主出水管16返回連接到儲(chǔ)水箱22上面，多點(diǎn)交叉排列，把整體循環(huán)分解為若干個(gè)小區(qū)域循環(huán)，數(shù)個(gè)進(jìn)水主管18與數(shù)個(gè)主出水管16交叉排列。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)中，呈L形可轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)床座2縱向水平框兩邊鉸接安裝反射鏡托架3，同時(shí)兩側(cè)連接可調(diào)節(jié)反射鏡托架3的調(diào)節(jié)桿23；在L形轉(zhuǎn)床座2的拐角中央設(shè)置有扭矩平衡彈簧24，彈簧下端固定在底座1上；可轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)床座2為0-165度；反射鏡托架3呈九格陣列狀排列連接，其上粘結(jié)對(duì)應(yīng)的九塊反射鏡4面間留有縫隙。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是反射鏡托架3呈六格或者12格或者16格陣列狀排列連接，其上粘結(jié)對(duì)應(yīng)的六塊或者12塊或者16塊反射鏡4面間留有縫隙。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是每塊反射鏡4面的面積相等且大于光伏組件面積。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)中，蝸輪10朝向的底盤(pán)8的一面上安裝控制轉(zhuǎn)角的撥樁13是沿同一直徑的圓周均布安裝，其間距可微調(diào)的撥樁13與總控?fù)軜?2在底盤(pán)8半徑方向分布，底盤(pán)8上獨(dú)立的一個(gè)總控?fù)軜?2單獨(dú)安裝在底盤(pán)8不同直徑的位置上。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，光伏電池組件5邊框和蓋板組成換熱器箱體15，儲(chǔ)水箱22下面連通散熱器25，散熱器25另一端經(jīng)過(guò)水泵20，在換熱器箱體15內(nèi)的進(jìn)、出水支管19和17多點(diǎn)交叉排列。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在換熱器箱體15內(nèi)的進(jìn)、出水支管19和17以及、進(jìn)、出水主管18和16組成換熱器，換熱器是多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)與光伏組件5集成為一體化，光伏電池組件5工作面向下方。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，在光伏組件5表面處有溫度傳感器21，控制預(yù)警溫度的傳感器21輸出端連接水泵20控制端。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是其時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)可用一般跟日機(jī)構(gòu)、光晷式跟日機(jī)構(gòu)或擋板式跟日機(jī)構(gòu)或微機(jī)控制式跟日機(jī)構(gòu)替換。
所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，光伏電池組件5降溫的冷卻系統(tǒng)，其形式是多點(diǎn)循環(huán)水冷式，也可用風(fēng)冷式或吸附式或吸收式或半導(dǎo)體制冷式結(jié)構(gòu)替換。
本發(fā)明技術(shù)的有益效果1、本裝置日光的采集采用反光鏡面直接反射日光到光伏組件，九塊平面反光鏡反射的日光簡(jiǎn)單地在組件的工作面上疊加，所以我們給其命名為“九倍迭光”，從理論上講，迭光倍數(shù)可有多種選擇，這里選用九倍是綜合考慮了諸如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、體積大小、溫度調(diào)節(jié)、成本控制等各種因素而定的。其優(yōu)點(diǎn)(1).大大的簡(jiǎn)化了日光聚集部件的設(shè)計(jì)制造，無(wú)需特殊加工，在已知的幾種專(zhuān)利產(chǎn)品中所采用的聚光構(gòu)件特別是光學(xué)元件均要求按設(shè)計(jì)嚴(yán)格制造，形狀復(fù)雜、精度要求高，有些還需要專(zhuān)用設(shè)備，無(wú)疑增加了加工成本。本裝置不存在此問(wèn)題，只要具備基本焊接條件便可接產(chǎn)。(2).直接采用成品光伏電池組件，無(wú)需像其他產(chǎn)品要對(duì)單元光伏電池進(jìn)行再加工焊接處理，精簡(jiǎn)了加工工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)條件；節(jié)約了光伏電池的造價(jià)。(3).光伏電池組件工作面朝向斜下方，故無(wú)需設(shè)置防止落葉、鳥(niǎo)糞等雜物的構(gòu)件，不會(huì)發(fā)生“熱島效應(yīng)”的問(wèn)題。(4).用聚光方式采光的發(fā)電設(shè)備對(duì)跟日機(jī)的要求非常高，跟日精度稍有誤差，即發(fā)生散焦現(xiàn)象從而引起一系列問(wèn)題。本裝置加大了反射鏡面的面積，使迭光光斑的面積大于光伏組件面積，即可簡(jiǎn)單有效地對(duì)跟日誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而使跟日機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工相應(yīng)得到簡(jiǎn)化。我們稱(chēng)之為“光斑面積補(bǔ)償跟日精度技術(shù)”。(5).在本裝置中由于照射在光伏組件上的光斑為九個(gè)平面反射光的疊加，故只要反射鏡面足夠平整，則光斑即為均勻的，無(wú)需增加其他產(chǎn)品在聚光后必須加入的光學(xué)勻光部件。(6)節(jié)約光伏發(fā)電的核心也是最昂貴的部件——光伏電池約80％，節(jié)約投資約60％。大大的簡(jiǎn)化了日光聚集部件、跟日機(jī)構(gòu)的的設(shè)計(jì)制造，無(wú)需特殊加工，精簡(jiǎn)了加工工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)條件，成本低廉。節(jié)省能源，無(wú)環(huán)境污染。提高了光伏電池的使用效率。從而降低成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
2、與其他聚光發(fā)電產(chǎn)品比較，本發(fā)明的時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下對(duì)地球上的某一點(diǎn)而言，太陽(yáng)每天依某特定角度由東向西勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。此角度除與地球自轉(zhuǎn)軸傾斜角有關(guān)外，還因季節(jié)變化而每天不同；由于地處緯度不同，各地角度亦不同；由于大氣折射作用的影響，實(shí)際入射角度與太陽(yáng)真實(shí)角度也不完全相同。因此對(duì)所有使用跟日機(jī)構(gòu)的聚光設(shè)備來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度與速率的設(shè)計(jì)確定(即實(shí)現(xiàn)精確跟日)都是非常困難的問(wèn)題。本裝置基于以下分析太陽(yáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度如在要求并不很?chē)?yán)格的前提下，可以近似的分解為東西方向與南北方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。東西方向每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)約15度，即每分鐘0.4度。南北方向除依固定的地軸傾角轉(zhuǎn)動(dòng)變化外，還因季節(jié)變化每天變動(dòng)約0.25度。如果前文所述“光斑面積補(bǔ)償跟日精度技術(shù)”的補(bǔ)償范圍足夠大，則在東西方向很容易實(shí)現(xiàn)間歇式跟日技術(shù)。本裝置設(shè)計(jì)補(bǔ)償角度為±3度，可覆蓋7.5分鐘的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。而實(shí)際采用6分鐘的間歇周期，補(bǔ)償角度仍有余量。南北方向則采用固定轉(zhuǎn)動(dòng)面與地表的夾角加人工調(diào)控的辦法實(shí)現(xiàn)跟日，其中固定夾角由轉(zhuǎn)床座兩端軸承支架的高低差決定，其具體度數(shù)依使用地所處緯度確定，安裝時(shí)用設(shè)在高端軸承支架的高度調(diào)節(jié)螺桿6做局部微調(diào)，調(diào)整好后基本不再變動(dòng)；季節(jié)角度變化用轉(zhuǎn)床座和反射鏡托架間的調(diào)節(jié)桿23來(lái)改變兩者間的夾角，每10天左右人工調(diào)節(jié)一次，調(diào)節(jié)量約2.5度左右，也在前述補(bǔ)償角度覆蓋范圍內(nèi)。這樣僅增加了極少的人工工作量，就圓滿(mǎn)地解決了跟日精度這個(gè)老大難問(wèn)題。由于整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量中心(重心)無(wú)法落在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，當(dāng)轉(zhuǎn)角變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)扭矩變化較劇烈，電機(jī)負(fù)載嚴(yán)重不均勻。為解決此問(wèn)題，在轉(zhuǎn)床座2與底座1之間安裝了扭矩平衡彈簧24，通過(guò)調(diào)整彈簧拉力大小，即可將扭矩變化控制在最小的范圍內(nèi)。
主要優(yōu)點(diǎn)(1)跟日機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工特別簡(jiǎn)單，成本低廉。(2)最大限度地節(jié)約了耗能。裝置全天運(yùn)行8小時(shí)，正常情況下發(fā)電總量約1.2度(按250W發(fā)電能力的60％計(jì))；本發(fā)明所采用的光伏電池如在常規(guī)不聚光不跟日條件下使用，每天的發(fā)電總量?jī)H有0.25度左右。其標(biāo)稱(chēng)功率為50W，應(yīng)用在本裝置上等效功率約250W?？刂葡到y(tǒng)一個(gè)往返的全部工作時(shí)間只有8-10分鐘左右。按系統(tǒng)輸入功率15W計(jì)，僅耗電0.0025度?？紤]到系統(tǒng)正程間歇式工作，頻繁啟動(dòng)電流加大，其耗電也占不到發(fā)電量的1％。(3)因?yàn)椴捎镁妊a(bǔ)償技術(shù)降低了對(duì)跟日精度的要求，便可用簡(jiǎn)單的鏈條傳動(dòng)等方式將數(shù)套裝置連接組成裝置集群，只用一套控制系統(tǒng)集中控制，更可節(jié)省大量資金，且減少了調(diào)整維護(hù)工作量。
3、多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)—換熱器，換熱器是本部分的關(guān)鍵部件，它是與光伏組件集成為一體化的；進(jìn)、出水口設(shè)置為多點(diǎn)交叉排列，把整體循環(huán)分解為若干個(gè)小區(qū)域循環(huán)，這樣就圓滿(mǎn)地解決了光伏組件冷卻不均勻的問(wèn)題。主要特點(diǎn)(1)可在發(fā)電的同時(shí)，向用戶(hù)提供熱水，一機(jī)多用，節(jié)省能源。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。(3)使用維護(hù)簡(jiǎn)便。(4)可簡(jiǎn)便的改造為集熱裝置擴(kuò)展用途。
四

圖1是整體結(jié)構(gòu)前視示意圖。
圖2是整體結(jié)構(gòu)側(cè)剖視示意圖。
圖3是時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖4是控制電路示意圖。
圖5是多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
上述圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-鋼制底座，2-轉(zhuǎn)床座，3-反射鏡托架，4-反射鏡面，5-光伏電池組件，6-調(diào)節(jié)螺桿，7-軸承座，8-控制箱底盤(pán)，9-防護(hù)罩，10-蝸輪，11-轉(zhuǎn)床座軸，12-總控?fù)軜叮?3-撥樁，14-電機(jī)蝸桿，15-換熱器箱體，16-主出水管，17-出水支管，18-進(jìn)水主管，19-進(jìn)水支管，20-水泵，21-溫控傳感器，22-儲(chǔ)水箱，23-調(diào)節(jié)桿，24-扭矩平衡彈簧，25-散熱器，26-橫向軸，27-縱向軸。
五具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，是由九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)、時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)，以及發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)組成。在九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)中，底座1是由型鋼焊接制成，兩端設(shè)有安裝轉(zhuǎn)床座2的軸承支架，兩端支架高低不同，使轉(zhuǎn)床座2的轉(zhuǎn)軸呈一定角度擺動(dòng)，大體相當(dāng)使用地所處緯度，其高端軸承支架設(shè)有高度調(diào)節(jié)螺桿23，可微調(diào)轉(zhuǎn)軸角度；兩端軸承座均與轉(zhuǎn)床座2支架用鉸鏈連接，以適應(yīng)角度調(diào)節(jié)的需要。對(duì)照參看圖2，高端軸承座7下固定安裝有時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)的控制箱，控制箱由底盤(pán)8及防護(hù)罩9組成，轉(zhuǎn)床座軸11及軸承座7從底盤(pán)正中穿出，防護(hù)罩9可拆卸，以對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)維護(hù)。轉(zhuǎn)床座2由型鋼焊制，呈L形，兩端有軸安裝在底座1的軸承上并能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，縱向軸27就是兩個(gè)軸的軸心線連線，也就是繞著縱向軸27左右轉(zhuǎn)動(dòng)(就是以縱向軸27為軸心作東西方向的轉(zhuǎn)動(dòng))，轉(zhuǎn)動(dòng)角在0-165度范圍，在L形轉(zhuǎn)床座2的水平框橫向兩邊設(shè)有安裝反射鏡托架3用的耳片或軸承，距耳片一定距離設(shè)有套筒及緊固螺釘，以固定反射鏡托架3的調(diào)節(jié)桿23，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)桿23使整個(gè)反射鏡托架3繞著橫向軸26前后(即以橫向軸26作南北方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，可轉(zhuǎn)動(dòng)角度為南北回歸線的夾角47度)。在L形轉(zhuǎn)床座2的拐角中央設(shè)置有扭矩平衡彈簧24，彈簧下端安裝在底座1的橫梁上，維持整個(gè)機(jī)架的平衡狀態(tài)。反射鏡托架3也是由型鋼焊制，呈九格陣列狀，每格之間均以一定角度連接，要求分布在一個(gè)以光伏組件5的中心點(diǎn)為焦點(diǎn)的偏焦拋物面上，以保證其上粘結(jié)的九塊反射鏡4的反射光準(zhǔn)確疊加在同一靶的——光伏組件5上。九塊平面反光鏡4反射的日光簡(jiǎn)單地在光伏組件5的工作面上疊加，所以我們給其命名為“九倍迭光”，從理論上講，迭光倍數(shù)可有多種選擇，當(dāng)然也能用6塊、12塊和16塊，具體用法和9塊一樣，在這里選用九倍是綜合考慮了諸如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、體積大小、溫度調(diào)節(jié)、成本控制等各種因素而定的，做試驗(yàn)也是采用9塊。每塊鏡面間留有適當(dāng)縫隙以減小風(fēng)阻。陣列下部通過(guò)斜撐等結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)并與其底框連接。底框前部?jī)蓚?cè)設(shè)有軸承耳片，用通軸(即橫向軸26)與轉(zhuǎn)床座2實(shí)現(xiàn)鉸接，后部?jī)蓚?cè)各設(shè)有一調(diào)節(jié)桿23，穿入轉(zhuǎn)床座2的套筒內(nèi)，用以調(diào)節(jié)不同季節(jié)下太陽(yáng)照射角度的變化。其后端用螺栓固定一支架，用以放置光伏組件5，使光伏組件5正好處于反射鏡4的迭光斑正中。反射鏡4基本要求是平整，反射均勻，反射率高，強(qiáng)度好。其長(zhǎng)寬的尺寸比選定的光伏組件5大，以補(bǔ)償跟日誤差，也就是前面所述的跟日精度補(bǔ)償技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)間歇式跟日及根日機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化。鏡面4與托架3用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)并用耐候膠封固。選用成品光伏電池組件5，其結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，有效受光面積與組件實(shí)際面積的比率應(yīng)盡可能大，該面積比直接影響整個(gè)裝置體積的大小。組件的標(biāo)稱(chēng)功率可按實(shí)際情況確定，越大時(shí)其他機(jī)構(gòu)成本所占比例越小，單位功率投資減少，反之投資增加。但標(biāo)稱(chēng)功率太大時(shí)，整個(gè)裝置的體積將成比例的增大，使其抗風(fēng)能力受到影響。試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)證明本裝置能將光伏組件發(fā)電效率提高5倍以上。當(dāng)采用一塊標(biāo)稱(chēng)功率為50W、轉(zhuǎn)換效率為15％的成品光伏電池組件時(shí)，該組件面積約為0.42平米，本裝置等效于250W發(fā)電能力。組件按40元/W、其他機(jī)構(gòu)部件按2000元/套計(jì)，本裝置可節(jié)約光伏電池成本60％。此時(shí)反射鏡總面積約4.5平米左右。如有更高光電轉(zhuǎn)換效率的光伏組件，則體積更可縮小。
參見(jiàn)圖2，這是時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)，底座1橫向高端支架上用調(diào)節(jié)螺桿6和軸承座7安裝可轉(zhuǎn)角度的時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)；一只低速直流電機(jī)固定在控制箱底盤(pán)8上，其電機(jī)軸輸出為蝸桿14，兩者合一簡(jiǎn)稱(chēng)為電機(jī)蝸桿14，蝸輪10固定在底盤(pán)8中間穿出的轉(zhuǎn)床座軸11上。電機(jī)轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分，蝸桿蝸輪減速比1801，即轉(zhuǎn)床座2的轉(zhuǎn)速為1轉(zhuǎn)/6分鐘。由于轉(zhuǎn)床座2的總轉(zhuǎn)角只有0-165度，故蝸輪10上的蝸齒只需加工半周。蝸輪10朝向底盤(pán)8一面固定有若干(其具體數(shù)量＝間歇周期/每日工作總時(shí)間)控制轉(zhuǎn)角的撥樁13，沿同一直徑的圓周按設(shè)計(jì)的間距安裝，每一撥樁13對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)段的太陽(yáng)位置，每只撥樁13的間距均可按所對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)位置做適量調(diào)整。另有一只撥樁單獨(dú)安裝在不同直徑的位置上，稱(chēng)為總控?fù)軜?2。
參見(jiàn)圖3，控制電路由以下元件組成K1為總電源開(kāi)關(guān)，KIL為行程總開(kāi)關(guān)，K2為時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，J為繼電器，K3為繼電器J開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)組，K4為微動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，K5為行程換向開(kāi)關(guān)，S為電磁控制剎閘，與電機(jī)串聯(lián)，當(dāng)電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)S松開(kāi)，停轉(zhuǎn)時(shí)S鎖死。K2和繼電器J串聯(lián)掛接在帶有K1的電池組上，同時(shí)也連接在K5的觸點(diǎn)上。行程總開(kāi)關(guān)KIL、微動(dòng)行程開(kāi)關(guān)K4，行程換向開(kāi)關(guān)K5安裝在底盤(pán)8上。對(duì)照?qǐng)D1和圖2，其工作過(guò)程如下(1)初始狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)床座2停留在最東方向，此時(shí)總控?fù)軜?2在K1L處，K1被聯(lián)動(dòng)關(guān)閉，K3常閉、K4常開(kāi)、K5在返程位置。系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。(2)在預(yù)定開(kāi)始工作時(shí)間(例如9.00)到達(dá)前5分鐘內(nèi)(8.55-8.59)操作者先人工將K5復(fù)位至正程位置，開(kāi)啟K1，系統(tǒng)即進(jìn)入待工作狀態(tài)。(3)當(dāng)K2在9.00發(fā)出第一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)，繼電器被吸動(dòng)，K3開(kāi)啟，K3/K4形成通路，電機(jī)開(kāi)始帶動(dòng)蝸輪及轉(zhuǎn)床座2向西轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝恢粨軜?3轉(zhuǎn)到K4時(shí)壓迫K4關(guān)閉，轉(zhuǎn)動(dòng)暫停，此后K3在脈沖時(shí)長(zhǎng)與繼電器J延時(shí)作用下被關(guān)閉，電機(jī)又被短暫?jiǎn)?dòng)，當(dāng)撥樁13滑出K4范圍時(shí)K4開(kāi)啟，轉(zhuǎn)動(dòng)停止，系統(tǒng)又進(jìn)入待工作狀態(tài)。此時(shí)轉(zhuǎn)床座2停留在對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)太陽(yáng)的位置。下一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖到來(lái)時(shí)，K3又開(kāi)啟，如此反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，每6分鐘一次循環(huán)，每只撥樁依次作用。(4)當(dāng)總控?fù)軜?2隨蝸輪10轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行到K5時(shí)(即轉(zhuǎn)床座轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定的最西位置時(shí))，K5被撥到返程位置，系統(tǒng)開(kāi)始反向復(fù)位運(yùn)轉(zhuǎn)，總控?fù)軜?2回轉(zhuǎn)至KIL時(shí)(最東方)，K1被聯(lián)動(dòng)關(guān)閉，一天工作結(jié)束，系統(tǒng)又進(jìn)入休眠狀態(tài)。
控制系統(tǒng)內(nèi)置時(shí)鐘每隔固定時(shí)間6分鐘產(chǎn)生一個(gè)時(shí)長(zhǎng)約2.5秒(可調(diào))的直流脈沖，經(jīng)放大后輸出用于驅(qū)動(dòng)控制電路的繼電器J。
與其他聚光發(fā)電產(chǎn)品比較，本部分的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下對(duì)地球上的某一點(diǎn)而言，太陽(yáng)每天依某特定角度由東向西勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。此角度除與地球自轉(zhuǎn)軸傾斜角有關(guān)外，還因季節(jié)變化而每天不同；由于地處緯度不同，各地角度亦不同；由于大氣折射作用的影響，實(shí)際入射角度與太陽(yáng)真實(shí)角度也不完全相同。因此對(duì)所有使用跟日機(jī)構(gòu)的聚光設(shè)備來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度與速率的設(shè)計(jì)確定(即實(shí)現(xiàn)精確跟日)都是非常困難的問(wèn)題。本裝置基于以下分析太陽(yáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度如在要求并不很?chē)?yán)格的前提下，可以近似的分解為東西方向與南北方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。東西方向每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)約15度，即每分鐘0.4度。南北方向除依固定的地軸傾角轉(zhuǎn)動(dòng)變化外，還因季節(jié)變化每天變動(dòng)約0.25度。如果前文所述“光斑面積補(bǔ)償跟日精度技術(shù)”的補(bǔ)償范圍足夠大，則在東西方向很容易實(shí)現(xiàn)間歇式跟日技術(shù)。本裝置設(shè)計(jì)補(bǔ)償角度為±3度，可覆蓋7.5分鐘的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。而實(shí)際采用6分鐘的間歇周期，補(bǔ)償角度仍有余量。南北方向則采用固定轉(zhuǎn)動(dòng)面與地表的夾角加人工調(diào)控的辦法實(shí)現(xiàn)跟日，其中固定夾角由轉(zhuǎn)床座兩端軸承支架的高低差決定，其具體度數(shù)依使用地所處緯度確定，安裝時(shí)用設(shè)在高端軸承支架的高度調(diào)節(jié)螺桿6做局部微調(diào)，調(diào)整好后基本不再變動(dòng)；季節(jié)角度變化用轉(zhuǎn)床座和反射鏡托架間的調(diào)節(jié)桿23來(lái)改變兩者間的夾角，每10天左右人工調(diào)節(jié)一次，調(diào)節(jié)量約2.5度左右，也在前述補(bǔ)償角度覆蓋范圍內(nèi)。這樣僅增加了極少的人工工作量，就圓滿(mǎn)地解決了跟日精度這個(gè)老大難問(wèn)題(如多臺(tái)本裝置組合成機(jī)群時(shí)，此調(diào)節(jié)桿23人工調(diào)節(jié)可改為電機(jī)系統(tǒng)集中控制)。由于整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量中心(重心)無(wú)法落在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，當(dāng)轉(zhuǎn)角變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)扭矩變化較劇烈，電機(jī)負(fù)載嚴(yán)重不均勻。為解決此問(wèn)題，在轉(zhuǎn)床座2與底座1之間安裝了扭矩平衡彈簧24，通過(guò)調(diào)整彈簧拉力大小，即可將扭矩變化控制在最小的范圍內(nèi)。
參見(jiàn)圖4，這是多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)。主要由儲(chǔ)水箱22、冷卻散熱器25、換熱器、溫控直流微型水泵20及管道系統(tǒng)組成。這里的換熱器是指在光伏組件5邊框和蓋板組成的換熱器箱體15內(nèi)，所有的進(jìn)出水主管18、16和進(jìn)出水支管19、17的組合，儲(chǔ)水箱22內(nèi)的水經(jīng)過(guò)散熱器25自然冷卻后在微型直流泵20驅(qū)動(dòng)下通過(guò)主進(jìn)水管18與進(jìn)水支管19進(jìn)入由光伏組件5邊框和蓋板組成的換熱器箱體15內(nèi)，吸收光伏組件5背面的熱量，使光伏組件5降溫，變成熱水，通過(guò)出水支管17和總管16進(jìn)入儲(chǔ)水罐22中，形成一個(gè)循環(huán)。儲(chǔ)水箱22中的熱水可直接使用，也可作熱源供其他使用，在圖中儲(chǔ)水罐22右側(cè)的進(jìn)口為補(bǔ)水，左下側(cè)的出口為供熱口端，上面右出口為溢水口。微型直流泵20由設(shè)置在光伏組件5表面的溫度傳感器21控制，達(dá)到預(yù)警溫度，水泵20自動(dòng)工作開(kāi)始循環(huán)，溫度降低循環(huán)停止。預(yù)設(shè)的溫度比最高環(huán)境溫度稍高一點(diǎn)。換熱器是本部分的關(guān)鍵部件，它是與光伏組件5集成為一體化的，利用光伏組件5邊框的厚度經(jīng)密封處理加上蓋板與進(jìn)出水管口即成。因光伏組件5面積較大，如果采用普通單管循環(huán)，進(jìn)口端區(qū)與出口端區(qū)溫差較大，致使光伏組件5工作環(huán)境低劣，發(fā)電效率降低、使用壽命縮短甚至損壞。為解決此問(wèn)題將進(jìn)、出水口設(shè)置為多點(diǎn)交叉排列，把整體循環(huán)分解為若干個(gè)小區(qū)域循環(huán)，這樣就圓滿(mǎn)地解決了光伏組件冷卻不均勻的問(wèn)題。具體結(jié)構(gòu)是在進(jìn)水總管18上等距焊接若干支管19，出水主管16上也同樣焊有支管17，數(shù)個(gè)18與數(shù)個(gè)16交叉排列，使支管通過(guò)蓋板插入箱體15內(nèi)，為使冷卻水充分流動(dòng)，出水支管與進(jìn)水支管進(jìn)入蓋板的深度不同，可部分的阻斷水流短路，提高換熱效率。儲(chǔ)水箱22中的熱水如兼做供熱使用時(shí)應(yīng)有良好保溫；如不需供熱，則不需保溫，這時(shí)可省去散熱器25，儲(chǔ)水箱22直接當(dāng)作散熱器。
權(quán)利要求
1.九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，由九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)、時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)，以及發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)組成，其特征是在九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)中，底座(1)縱向兩端呈高低不同的支架，其低端支架中心上用軸承支架裝配呈L形轉(zhuǎn)床座(2)底側(cè)一端的縱向軸(27)，其高端支架中心上與安裝調(diào)節(jié)高度差用的調(diào)節(jié)螺桿(6)和軸承座(7)連接，L形轉(zhuǎn)床座(2)高端軸(11)安裝在軸承座(7)上，可縱向左右轉(zhuǎn)動(dòng)的L形轉(zhuǎn)床座(2)高低端的軸(11)和縱向軸(27)軸心對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)床座(2)上用橫向軸(26)聯(lián)結(jié)反射鏡托架(3)，可繞橫軸(26)橫向前后轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡托架(3)上固定反射鏡面(4)和被架高的光伏電池組件(5)，其反射鏡面(4)的反射光在光伏電池組件(5)迭光斑正中，轉(zhuǎn)床座(2)的L形拐角底兩邊用扭矩平衡彈簧(24)與底座(1)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是呈L形可轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)床座(2)縱向水平框兩邊鉸接安裝反射鏡托架(3)，同時(shí)兩側(cè)連接可調(diào)節(jié)反射鏡托架(3)的調(diào)節(jié)桿(23)；在L形轉(zhuǎn)床座(2)的拐角中央設(shè)置有扭矩平衡彈簧(24)，彈簧下端固定在底座(1)上；轉(zhuǎn)床座(2)的可轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0-165度；反射鏡托架(3)呈九格陣列狀排列連接，其上粘結(jié)對(duì)應(yīng)的九塊反射鏡(4)面間留有縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是反射鏡托架(3)呈6至16格中任意之間的格數(shù)以陣列狀排列連接，其上粘結(jié)對(duì)應(yīng)的格數(shù)的反射鏡(4)面間留有縫隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是每塊反射鏡(4)面的面積相等且大于光伏組件面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)中，在用調(diào)節(jié)螺桿(6)和軸承座(7)之間固定安裝時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)的控制箱底盤(pán)(8)，在控制箱底盤(pán)(8)中心穿過(guò)轉(zhuǎn)床座軸(11)，轉(zhuǎn)床座軸(11)通過(guò)軸承座(7)穿過(guò)底盤(pán)(8)進(jìn)入控制箱中，轉(zhuǎn)床座軸(11)上裝有蝸輪(10)，蝸輪(10)與底盤(pán)(8)上固定的電機(jī)蝸桿(14)嚙合，蝸輪(10)朝向底盤(pán)(8)的一面安裝控制轉(zhuǎn)角的撥樁(13)和總控?fù)軜?12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是其時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)可用一般跟日機(jī)構(gòu)、光晷式跟日機(jī)構(gòu)或擋板式跟日機(jī)構(gòu)或微機(jī)控制式跟日機(jī)構(gòu)替換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，在多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，在光伏電池組件(5)中安裝有多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)的換熱器(15)，儲(chǔ)水箱(22)下面經(jīng)過(guò)水泵(20)、進(jìn)水主管(18)、進(jìn)水支管(19)連通換熱器箱體(15)，在換熱器箱體(15)內(nèi)的出水支管(17)經(jīng)過(guò)主出水管(16)返回連接到儲(chǔ)水箱(22)上面，整體循環(huán)分解為若干個(gè)小區(qū)域循環(huán)的進(jìn)水主管(18)與主出水管(16)呈多點(diǎn)交叉排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，其特征是在發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)中，光伏電池組件(5)降溫的冷卻系統(tǒng)，其形式是多點(diǎn)循環(huán)水冷式，也可用風(fēng)冷式或吸附式或吸收式或半導(dǎo)體制冷式結(jié)構(gòu)替換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置，屬是一種新型的光伏發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中光伏電池的原材料——結(jié)晶硅非常昂貴，生產(chǎn)量較小，致使光伏發(fā)電投資巨大，成本偏高。本發(fā)明的目的是利用光伏電池當(dāng)光照強(qiáng)度增加時(shí)輸出功率變大的輸出特性研制一種九倍迭光鐘控跟日水冷降溫式光伏發(fā)電裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案由九倍迭光光伏發(fā)電機(jī)構(gòu)、時(shí)鐘控制間歇式半自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)，以及發(fā)電組件中的多點(diǎn)循環(huán)水冷降溫儲(chǔ)熱機(jī)構(gòu)組成，本發(fā)明的有益效果節(jié)約光伏電池約80％，節(jié)約投資約60％。精簡(jiǎn)了加工工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)條件，成本低廉，節(jié)省能源，無(wú)環(huán)境污染。提高了光伏電池的使用效率。從而降低成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L31/052GK101060298SQ20071001773
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者馮懋 申請(qǐng)人:馮懋