改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，它包括太陽(yáng)能電池組件陣列、聚光器框架、平面反射鏡陣列、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置。所述的多個(gè)聚光器平面框架平行布置，其上下端分別連接在頂部橫梁和底部橫梁上；所述的聚光器平面框架呈對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形狀。由于聚光器框架整體為對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形鋼結(jié)構(gòu)，可以獲得最佳的剛度/重量比；平面反射鏡的兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器平面框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上，平面反射鏡可均勻地把太陽(yáng)光反射到太陽(yáng)能電池板上，每列平面反射鏡的傾角不同，在每列平面反射鏡間自然形成漏風(fēng)間隙，從而有效的降低鋼材的消耗量，平面反射鏡自然形成較大的間隙有利于提高聚光器的整體抗風(fēng)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種聚光光伏發(fā)電裝置，特別是一種改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，屬于太陽(yáng)能利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是一種清潔無(wú)污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不僅可以節(jié)約日益枯竭的常規(guī)能源，緩解嚴(yán)峻的資源短缺問(wèn)題，而且還可以減少污染，保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境。在眾多的太陽(yáng)能利用技術(shù)中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，是一種最方便的利用方式，它具有運(yùn)行安全可靠、無(wú)需燃料、無(wú)噪聲、無(wú)污染、可就地利用、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、規(guī)?？纱罂尚〉葍?yōu)點(diǎn)，因而受到了世界各國(guó)的重視。
[0003]雖然太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在光伏發(fā)電的發(fā)展過(guò)程中，使用成本過(guò)高一直是制約其迅速推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。其重要原因之一是:用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體材料價(jià)格昂貴，消耗量大，導(dǎo)致以太陽(yáng)能電池為核心的光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本難以大幅度降低。
[0004]常規(guī)的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是將太陽(yáng)能電池固定安裝，價(jià)格居高不下，難以迅速推廣應(yīng)用。根據(jù)太陽(yáng)能電池在一定條件下輸出的電流與接受的光照強(qiáng)度成正比增加而又不至于影響光伏電池壽命的特征，人們開(kāi)始研究采用聚光和跟蹤技術(shù)，希望在獲得同樣電能的情況下減少太陽(yáng)能電池的用量，而增加的跟蹤聚光的成本遠(yuǎn)低于所節(jié)約的太陽(yáng)能電池的成本相當(dāng)于用普通的金屬玻璃等材料代替昂貴的半導(dǎo)體材料。德國(guó)、美國(guó)、西班牙、澳大利亞等國(guó)都分別開(kāi)發(fā)了菲涅爾透鏡聚光、反射聚光等各種聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，現(xiàn)有折射聚光的缺點(diǎn)是光強(qiáng)均勻性較差，透過(guò)率難以提高，制造成本較高，大型拋物面反射聚光的缺點(diǎn)是拋物面反射鏡制造難度大，成本較高，反射鏡容易破碎。現(xiàn)有的平面反射鏡反射聚光的缺點(diǎn)是聚光器鋼架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊接工藝性差、整體剛性不足、鋼材消耗量較大，整體防風(fēng)性能較差。這些均導(dǎo)致整套系統(tǒng)性?xún)r(jià)比提高不明顯，使得聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)難以體現(xiàn)。到目前為止，僅有少量探索性、示范性的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)投入運(yùn)行。
[0005]近幾年來(lái)，我國(guó)太陽(yáng)能光伏組件產(chǎn)量幾乎以每年翻番的速度增長(zhǎng)，但太陽(yáng)能光伏技術(shù)開(kāi)發(fā)和利用的水平不僅遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，也落后于印度、巴西等發(fā)展中國(guó)家。盡管我國(guó)有著很好的太陽(yáng)能資源和光伏電池制造能力，但是太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的整體水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距，一是太陽(yáng)能電池所使用的晶體硅原料的生產(chǎn)依賴(lài)進(jìn)口，原料緊缺，目前乃至今后很長(zhǎng)一段時(shí)期，成本下降的空間較小，二是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用還很少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種工藝性好、成本低廉、性?xún)r(jià)比高、具有較高反射鏡利用率、規(guī)模較大的改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:[0008]本實(shí)用新型是一種改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，它包括太陽(yáng)能電池組件陣列、聚光器框架、平面反射鏡陣列、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置；所述的太陽(yáng)能電池組件陣列安裝在聚光器框架的頂部，平面反射鏡陣列安裝在聚光器框架的的底部，聚光器框架通過(guò)立架固定在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置的底盤(pán)上，底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)整個(gè)聚光器繞中間立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，所述聚光器框架由多個(gè)聚光器平面框架、頂部橫梁和底部橫梁組成；所述的多個(gè)聚光器平面框架相互平行布置且它們的上端和下端分別連接在頂部橫梁和底部橫梁上。
[0009]所述的自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置由三角框架驅(qū)動(dòng)裝置、底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置、接收太陽(yáng)光線的光電傳感器組成；所述的底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、三個(gè)支撐輪和底盤(pán)組成；在底盤(pán)的中央設(shè)置一個(gè)中間立柱，三個(gè)支撐輪環(huán)繞該中間立柱等角度布置且分別安裝在底盤(pán)；所述的三角框架驅(qū)動(dòng)裝置安裝在立架與聚光器框架之間，光電傳感器安裝在聚光器框架的頂部。
[0010]所述的聚光器平面框架由兩個(gè)安裝平面反射鏡的斜面鋼結(jié)構(gòu)、電池板安裝架、懸拉桿及加強(qiáng)桿組成；所述的斜面鋼結(jié)構(gòu)的下端以一定傾角、分別對(duì)稱(chēng)固接在底部橫梁上，電池板安裝架處于兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)中心線的正上方，在兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)之間形成朝上的鈍角，斜面鋼結(jié)構(gòu)的上端分別連接懸拉桿的外端，懸拉桿的內(nèi)端分別連接在頂部電池板安裝架的兩側(cè)。
[0011]所述的平面反射鏡陣列中的各個(gè)平面反射鏡的兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上。
[0012]所述的平面反射鏡的一端通過(guò)鉸鏈連接在聚光器框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上，另一端通過(guò)角度調(diào)節(jié)裝置連接在斜面鋼結(jié)構(gòu)上。
[0013]采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014](I)剛度/重量比好。所述的聚光器鋼架由對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)、電池板支架及懸拉鋼管組成。所述的兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)、電池板支架及懸拉鋼管構(gòu)成對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形鋼結(jié)構(gòu)。由于聚光器框架整體為對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形鋼結(jié)構(gòu)，可以獲得最佳的剛度
/重量比。
[0015](2)太陽(yáng)能電池板可均勻接受太陽(yáng)光反射光。由于平面反射鏡的兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器平面框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上。通過(guò)平面反射鏡一端的角度調(diào)節(jié)裝置可改變平面反射鏡的角度，使平面反射鏡均勻地把太陽(yáng)光反射到聚光器頂部的兩列太陽(yáng)能電池板上，平面反射鏡利用率大于90%。此外，由于每列平面反射鏡的傾角不同，在每列平面反射鏡間自然形成漏風(fēng)間隙。
[0016](3)由于太陽(yáng)能電池組件工作面向下安置，因而可以避免灰塵等污物在工作面上堆積，不會(huì)形成熱斑，從而避免出現(xiàn)熱島效應(yīng)，可延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池組件的壽命。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型與其他聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，易于制造、成本低廉，增加了太陽(yáng)能電池板所接受的太陽(yáng)光照射強(qiáng)度。與固定式的光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，在獲得同樣的電能情況下，最多可節(jié)省80%的太陽(yáng)能電池板，而增加跟蹤聚光機(jī)構(gòu)的成本遠(yuǎn)低于所節(jié)省的太陽(yáng)能電池的成本，因此顯著降低了總體成本，提高了性?xún)r(jià)比。聚光器通過(guò)光電傳感器、電控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保實(shí)時(shí)變化的太陽(yáng)光線與聚光器始終保持一定的位置關(guān)系。從而保證各組平面反射鏡把太陽(yáng)光線均勻地反射到電池板上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)倍聚光功能。[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型的正視圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型每列太陽(yáng)能電池板對(duì)應(yīng)三列平面反射鏡的光學(xué)原理示意圖；
[0023]圖5是本實(shí)用新型每列太陽(yáng)能電池板對(duì)應(yīng)四列平面反射鏡的光學(xué)原理示意圖；
[0024]圖6是本實(shí)用新型每列太陽(yáng)能電池板對(duì)應(yīng)五列平面反射鏡的光學(xué)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是一種改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，它包括太陽(yáng)能電池組件陣列1、聚光器框架2、平面反射鏡陣列3、立架4、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置5。
[0026]所述的太陽(yáng)能電池組件陣列I安裝在聚光器框架2的頂部，平面反射鏡陣列3安裝在聚光器框架2的的底部，聚光器框架2通過(guò)立架4固定在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置5的底盤(pán)524 上。
[0027]如圖3所示，所述的自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置5由三角框架驅(qū)動(dòng)裝置51、底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置52、接收太陽(yáng)光線的光電傳感器53和處理電路(圖中未示)組成。所述的底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置52由驅(qū)動(dòng)電機(jī)520、減速器(圖中未示)、三個(gè)支撐輪521、522、523和底盤(pán)524組成；在底盤(pán)的中央設(shè)置一個(gè)中間立柱54，三個(gè)支撐輪521、522、523環(huán)繞該中間立柱54等角度布置且分別安裝在底盤(pán)524上；結(jié)合圖1所示，所述的支撐輪521通過(guò)減速器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)520的輸出軸連接，為主動(dòng)輪，支撐輪522、523為被動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)電機(jī)520在控制電路的控制下，由主驅(qū)動(dòng)輪521帶動(dòng)底盤(pán)524繞著回轉(zhuǎn)中心軸54旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的方位角，被動(dòng)輪522、523和驅(qū)動(dòng)輪521構(gòu)成三點(diǎn)支撐。所述的三角框架驅(qū)動(dòng)裝置51安裝在立架4與聚光器框架2之間。所述的光電傳感器53安裝在聚光器框架2的頂部。
[0028]如圖1、圖2所不,所述聚光器框架2由多個(gè)聚光器平面框架21、頂部橫梁22和底部橫梁23組成。所述的多個(gè)聚光器平面框架21相互平行布置且它們的上端和下端分別連接在頂部橫梁22和底部橫梁23上。所述的頂部橫梁22可以是由四根鋼管或角鐵構(gòu)成的矩形框架。所述的底部橫梁23可以是一條長(zhǎng)鋼管。
[0029]所述的聚光器平面框架21為對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形鋼結(jié)構(gòu)，呈對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形狀。它由兩個(gè)安裝平面反射鏡的斜面鋼結(jié)構(gòu)211、212、電池板支架213、懸拉鋼管214,215組成。所述的斜面鋼結(jié)構(gòu)211、212的下端以一定傾角、分別對(duì)稱(chēng)固接在電池板支架213上，使得電池板支架213處于兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)211、212的對(duì)稱(chēng)中心線上，在斜面鋼結(jié)構(gòu)211與斜面鋼結(jié)構(gòu)212之間形成朝上的鈍角，斜面鋼結(jié)構(gòu)211、212的上端分別連接懸拉鋼管214、215的外端，懸拉鋼管214、215的內(nèi)端分別連接在頂部橫梁22的兩側(cè)，頂部橫梁22的下平面固接在電池板支架213的頂端。這種結(jié)構(gòu)的聚光器平面框架21構(gòu)成一個(gè)剛度/重量比最佳的近似對(duì)稱(chēng)三角形鋼結(jié)構(gòu)。
[0030]所述的平面反射鏡陣列3中的各個(gè)平面反射鏡31、32兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器平面框架2的斜面鋼結(jié)構(gòu)211或斜面鋼結(jié)構(gòu)212上。本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方法是將平面反射鏡31、32的一端通過(guò)鉸鏈連接在聚光器平面框架2的斜面鋼結(jié)構(gòu)211上，另一端通過(guò)角度調(diào)節(jié)裝置連接在斜面鋼結(jié)構(gòu)211上。通過(guò)調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)裝置34可改變平面反射鏡的角度，使平面反射鏡31、32均勻地把太陽(yáng)光反射到聚光器頂部的兩列太陽(yáng)能電池板11、12上。由于每列平面反射鏡31、32的傾角不同，在兩列平面反射鏡31、32間自然形成漏風(fēng)間隙。
[0031]所述的太陽(yáng)能電池組件陣列I由兩列太陽(yáng)能電池板組件11、12構(gòu)成。對(duì)稱(chēng)的兩列太陽(yáng)能電池板組件11、12皆位于平面反射鏡陣列3的上方，為了使太陽(yáng)能電池組件陣列I與平面反射鏡陣列3相對(duì)，太陽(yáng)能電池組件陣列I被安裝在頂部橫梁22的下方，以便接收平面反射鏡陣列3的反射光。在本實(shí)施例中，平面反射鏡陣列3由兩組平面反射鏡31、32組成，每組平面反射鏡31、32包括四列平面反射鏡。每列太陽(yáng)能電池板組件11、12對(duì)應(yīng)一組平面反射鏡，從而形成如下對(duì)應(yīng)關(guān)系:太陽(yáng)能電池板組件11對(duì)應(yīng)平面反射鏡31，太陽(yáng)能電池板組件12對(duì)應(yīng)平面反射鏡32。
[0032]本實(shí)用新型通過(guò)光電傳感器53、電控系統(tǒng)(圖中未示)、聚光三角框架的驅(qū)動(dòng)裝置51和底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置52自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保實(shí)時(shí)變化的太陽(yáng)光線與聚光器始終保持一定的位置關(guān)系。從而確保兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)21、22上的兩組平面反射鏡31、32把太陽(yáng)光線均勻地反射到電池板支架23頂部橫梁22對(duì)應(yīng)的兩列太陽(yáng)能電池板組件11、12上，實(shí)現(xiàn)數(shù)倍聚光功能。
[0033]圖4、圖5、圖6分別為不同倍數(shù)聚光器的光學(xué)原理示意圖，聚光倍數(shù)要求不一樣，電池板11、12的角度也發(fā)生改變，對(duì)應(yīng)的平面反射鏡組件31、32的數(shù)量跟著發(fā)生改變，達(dá)到最大優(yōu)化聚光比。
[0034]本實(shí)用新型的重點(diǎn)就在于:所述的聚光器平面框架為一種對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)剛度/重量比最佳的三角形鋼結(jié)構(gòu)。平面反射鏡的兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器平面框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上。
[0035]故，凡聚光器平面框架為一種對(duì)稱(chēng)而設(shè)的兩個(gè)三角形鋼結(jié)構(gòu)，平面反射鏡的兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器平面框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上，皆屬本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，它包括太陽(yáng)能電池組件陣列、聚光器框架、平面反射鏡陣列、自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置；所述的太陽(yáng)能電池組件陣列安裝在聚光器框架的頂部，平面反射鏡陣列安裝在聚光器框架的的底部，聚光器框架通過(guò)立架固定在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置的底盤(pán)上，底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)整個(gè)聚光器繞中間立柱轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于:所述聚光器框架由多個(gè)聚光器平面框架、頂部橫梁和底部橫梁組成；所述的多個(gè)聚光器平面框架相互平行布置且它們的上端和下端分別連接在頂部橫梁和底部橫梁上；所述的聚光器平面框架由兩個(gè)安裝平面反射鏡的斜面鋼結(jié)構(gòu)、電池板安裝架、懸拉桿及加強(qiáng)桿組成；所述的斜面鋼結(jié)構(gòu)的下端以一定傾角、分別對(duì)稱(chēng)固接在底部橫梁上，電池板安裝架處于兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)中心線的正上方，在兩個(gè)斜面鋼結(jié)構(gòu)之間形成朝上的鈍角，斜面鋼結(jié)構(gòu)的上端分別連接懸拉桿的外端，懸拉桿的內(nèi)端分別連接在頂部電池板安裝架的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，其特征在于:所述的自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置由三角框架驅(qū)動(dòng)裝置、底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置、接收太陽(yáng)光線的光電傳感器組成；所述的底盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、三個(gè)支撐輪和底盤(pán)組成；在底盤(pán)的中央設(shè)置一個(gè)中間立柱，三個(gè)支撐輪環(huán)繞該中間立柱等角度布置且分別安裝在底盤(pán)；所述的三角框架驅(qū)動(dòng)裝置安裝在立架與聚光器框架之間，光電傳感器安裝在聚光器框架的頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，其特征在于:所述的平面反射鏡陣列中的各個(gè)平面反射鏡的兩端分別以可調(diào)節(jié)的方式鉸接在聚光器框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)型光伏發(fā)電聚光器，其特征在于:所述的平面反射鏡的一端通過(guò)鉸鏈連接在聚光器框架的斜面鋼結(jié)構(gòu)上，另一端通過(guò)角度調(diào)節(jié)裝置連接在斜面鋼結(jié)構(gòu)上。
【文檔編號(hào)】H01L31/052GK203466204SQ201320270449
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】柴建宏 申請(qǐng)人:廈門(mén)同力節(jié)能科技有限公司