本發(fā)明關(guān)于混合式聚光型太陽能發(fā)電廠，亦可被稱為熱光伏電廠，其為使用傳統(tǒng)拋物線聚光槽(parabollictrough)的聚光型太陽能(concentratedsolarpower，csp)結(jié)合聚光型光伏(photovoltaics)的太陽能發(fā)電廠。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今的聚光型太陽能(concentratedsolarpower，csp)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)利用反射鏡面或透鏡將太陽光聚集至一小區(qū)域，借此達(dá)到高能量密度、高效率以及節(jié)省成本的目的。此外，若急需電能，則被聚集的太陽光可轉(zhuǎn)換為熱能，并用以驅(qū)動一熱引擎(heatengine)，形成如同蒸氣渦輪機(jī)(steamturbine)的動能轉(zhuǎn)換電能的熱力循環(huán)處理機(jī)制。

聚光型太陽能(concentratedsolarpower，csp)系統(tǒng)與聚光型光伏(concentratedphotovoltaics，cpv)系統(tǒng)截然不同，聚光型光伏系統(tǒng)通過光伏效應(yīng)直接將所聚集的太陽光轉(zhuǎn)換為電能。在這兩種系統(tǒng)中，入射太陽光的性質(zhì)取決于轉(zhuǎn)換器的效率。

近年來，借由不同半導(dǎo)體或客制化不同摻雜的多接面晶格結(jié)構(gòu)的材料，能針對不同波段的光線做能量轉(zhuǎn)換，因此轉(zhuǎn)換效率已大幅提升。半導(dǎo)體材料的開發(fā)與光伏技術(shù)的增進(jìn)，如垂直多接面(verticalmultijunction,vmj)太陽能電池，可用于聚集太陽光伏。

在結(jié)構(gòu)方面，vmj電池是由多組微小硅單元的垂直接面串連組成的數(shù)組，其優(yōu)點為設(shè)計簡單和成本低廉，并且可控制光線的吸收與轉(zhuǎn)換的程度，借此提高混合式聚光型太陽能發(fā)電廠的能源輸出。雖然單接面光伏電池具有較高的單位成本，但對于處理和轉(zhuǎn)換集中的太陽光具有較佳的效能，且其所產(chǎn)生的高電壓可與產(chǎn)生預(yù)逆流(upstream)或反饋光伏回到電力電網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)系統(tǒng)(conditioningsystems)具有較高的電性兼容(compatibleelectrically)。

在混合式系統(tǒng)的制作流程中，分配集熱器和光伏接收器所吸收光量的分光技術(shù)影響混合適能量轉(zhuǎn)換的重要因素。一般而言，低頻率的太陽光用以驅(qū)動需要熱能運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，而高頻率的太陽光，例如可見光和高能量的紅外光，則用于電路轉(zhuǎn)換的光伏系統(tǒng)。在利用此方法的情況下，由mhsolarco.(kaohsiungcity,taiwan)所制造的vmj太陽能電池，針對400nm到1100nm波段的光線(不包括其他波段或長波長的紅外光)執(zhí)行能源轉(zhuǎn)換，其整體的能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到甚至超過35%。

在制作可分別轉(zhuǎn)換熱能與太陽光譜的可見光部分的混合式光伏/熱能系統(tǒng)時，先前技術(shù)利用能改變所吸收光量的適應(yīng)型(adaptive)聚光槽，來達(dá)到熱電聯(lián)產(chǎn)的的效果。

如escher所申請的美國專利2013/0255753，揭露一光伏/熱能混合式系統(tǒng)，其中一光伏模塊及/或集熱器可移動式的配置，該光伏/熱能混合適系統(tǒng)建構(gòu)一定位裝置，其用以移動該光伏模塊及/或該集熱器，使該光伏模塊與該集熱器所接收的輻射強(qiáng)度比率可自由控制。然而，該系統(tǒng)的組件繁重導(dǎo)致移動緩慢，且又必須高頻率地轉(zhuǎn)換位置。

一般而言，太陽能發(fā)電系統(tǒng)安置于具有高日照度的遼曠區(qū)域，其必須考慮季節(jié)與氣候等環(huán)境因素，以及是否允許泄掉(“dumping”)多余的能量，仍需與當(dāng)?shù)仉娏具M(jìn)行溝通。

本發(fā)明的一目標(biāo)提供具有高可靠性與可調(diào)度性、決策迅速、具有交互控制能力的發(fā)電系統(tǒng)，并且能滿足所有上述的工程目標(biāo)。本發(fā)明的另一目標(biāo)整體能源轉(zhuǎn)換效率、反饋電力的高收益，以及文中將提及的各項目標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的通過調(diào)整獵光組件(captureelement)的型態(tài)，借此控制混合光伏/熱能(photovoltaic/thermal，pv/t)的分布式發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的能量。本發(fā)明所揭示的發(fā)電系統(tǒng)，可提供電力公司借此產(chǎn)生實質(zhì)上不同類型的一混合式光伏/熱能發(fā)電器，其可通過立即性的運算，并利用電力加以控制該發(fā)電系統(tǒng)，使其轉(zhuǎn)換成不同型態(tài)的混合式光伏/熱能發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明揭示一種混合式的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)可于復(fù)數(shù)太陽能轉(zhuǎn)換裝置與光伏接收器中執(zhí)行智能需求的選擇，并實時分配被聚集的太陽輻射，該系統(tǒng)包括︰一聚光槽，其尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計用以聚集該太陽輻射，并產(chǎn)生一光線的一聚集角度分布，該光線的該聚集角度分布具有至少一聚焦長度與一傳送長度，該長度由該聚光槽的表面至高度集中的太陽光的相對最大值的距離；一第一太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其選自一集熱器，且該光伏接收器的尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計經(jīng)由該光線的該聚焦角度分布內(nèi)的該高度集中的太陽光，用以接收來自于該聚光槽的至少部分該太陽輻射；以及一選擇性布署的獵光組件，其尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計用以選擇性獵光所需的至少部分聚焦角度分布的光線，其光線被反射、部分反射、導(dǎo)向至一第二太陽能轉(zhuǎn)換裝置，且該第二太陽能轉(zhuǎn)換裝置的選擇對應(yīng)于其他的該光伏接收器與該集熱器。其中，該獵光組件通過選擇性布署的方式捕捉光線，其采用的至少一項光學(xué)性質(zhì)選自反射與穿透，且該獵光組件的整體調(diào)變所跨越的一空間變量包含至少一獵光角度范圍與一獵光平移范圍。

該系統(tǒng)的該獵光組件的尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計于該光線的聚焦角度分布中，用以選擇性布署于距離該相對最大值的一短路徑長度內(nèi)，且該短路徑長度需小于該聚光槽相關(guān)的聚焦長度或傳送長度的0.45倍，進(jìn)一步該短路徑長度需小于該聚光槽相關(guān)的聚焦長度或傳送長度的0.25倍，甚至該短路徑長度需小于該聚光槽相關(guān)的聚焦長度或傳送長度的0.15倍。

其中，該獵光組件包含一智能玻璃，且該智能玻璃可通過調(diào)整其形狀與位置，借此允許其光學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)換并達(dá)成近乎全反射與全穿透的效果。

附圖說明

圖1所示為通過一聚光槽以光線的一聚焦角度分布聚焦太陽光的示意圖；

圖2所示為本發(fā)明的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其顯示一集熱器、一獵光組件以及一光伏接收器的位置；；

圖3所示為借由一個監(jiān)控器來控制一個獵光組件的剖面圖；

圖4所示為圖2的概略示意圖，其顯示一集熱器、一獵光組件以及一光伏接收器的位置；

圖5所示為本發(fā)明所揭示的一獵光組件的位置變量與相應(yīng)影響的示意圖；

圖6所示為一獵光組件的位置變量與一可能入射光量的關(guān)系圖；

圖7所示為本發(fā)明所揭示的一混合光伏/熱能分布式發(fā)電廠的裝置運作示意圖；

圖8所示為本發(fā)明所揭示的一轉(zhuǎn)換裝置的局部立體圖，其顯示一聚光槽、一集熱器、一獵光組件以及一光伏接收器；

圖9所示為圖8中的該轉(zhuǎn)換裝置的特寫立體圖，其顯示在一監(jiān)控器的轉(zhuǎn)動控制下的該獵光組件；

圖10所示為本發(fā)明所揭示的一較佳實施例的特寫立體圖，其顯示在光的一聚焦角度分布入射光的發(fā)電模式下，一聚光槽、一獵光組件以及一光伏接收器；

圖11所示為一類似圖10的特寫立體圖，其中該獵光組件固定于僅允許執(zhí)行一熱電轉(zhuǎn)換模式的一位置；

圖12所示為一類似圖10的特寫立體圖，其說明本發(fā)明的另一實施例，其中該獵光組件具備調(diào)整熱能與光伏能量轉(zhuǎn)換的效能；

圖13所示為一類似圖11的特寫立體圖，其顯示該獵光組件底部的可動面板以及僅可儲存熱能的該獵光組件；

圖14與圖15所示為本發(fā)明所揭示的一實施例的近距離側(cè)視圖，其顯示該獵光組件的兩種不同配置位置與一獵光角度范圍變量；

圖16所示為本發(fā)明所揭示的一實施例的一光伏接收器結(jié)構(gòu)示意圖，其采用一垂直多接面光伏電池數(shù)組熱耦合至一散熱器；

圖17所示為圖16的一垂直多接面光伏電池數(shù)組的一子數(shù)組的局部放大特寫立體圖；

圖18所示為本發(fā)明所揭示的另一較佳實施例的側(cè)視圖，其顯示兩組獵光組件及光伏接收器可通過一平移變量改變位置；

圖19所示為圖18的特寫立體圖，其中該獵光組件可轉(zhuǎn)換為一完全光伏模式，并遮蔽該集熱器；

圖20所示為圖19中混合式光伏/熱能系統(tǒng)的廣角圖，其顯示該聚光槽以及光線的聚焦角度分布；

圖21與圖22所示為本發(fā)明所揭示的另一實施例的斜面?zhèn)纫晥D，其顯示一獵光組件的尺寸、位置、及形狀的設(shè)計將可通過旋轉(zhuǎn)允許廣角度部署；

圖23所示為本發(fā)明所揭示的另一聚光槽的廣角側(cè)視圖，該聚光槽包含數(shù)組個別且分離的聚光器；

圖24所示為一類似圖10的特寫側(cè)視圖，其顯示本發(fā)明的另一實施例，其中一機(jī)械式抖動配置于一獵光組件的上方；

圖25所示為一類似圖3的特寫剖面圖，其中該獵光組件由一個監(jiān)控器通過一轉(zhuǎn)動控制管理該機(jī)械式抖動加以控制；

圖26與圖27所示為類似圖3的特寫剖面圖，其顯示本發(fā)明的另一較佳實施例，并說明具有光反射與光穿透兩種型態(tài)的智能玻璃；

圖28所示為類似圖26與圖27的特寫側(cè)剖面圖，其顯示本發(fā)明的另一較佳實施例，并說明通過導(dǎo)入抖動信號，使該智能玻璃分別具有光反射與光穿透兩種型態(tài)。

圖中：

110太陽光；

120聚光槽；

130光線的聚焦角度分布；

140高度集中的太陽光；

210集熱器；

220獵光組件；

230光伏接收器；

231波導(dǎo)管；

310監(jiān)控器；

320轉(zhuǎn)軸；

330機(jī)動性組件；

400混合光伏/熱能(photovoltaic/thermal，pv/t)分布式發(fā)電廠；

410拋物線型的聚光槽；

411個別且分離的聚光器；

420熱轉(zhuǎn)換儲藏槽；

421熱轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)；

422儲熱槽；

423渦輪機(jī)；

424冷凝器；

430轉(zhuǎn)換器；

431變壓器；

432電力電網(wǎng)；

510第一照射處；

520支柱；

530第二照射處；

540散熱器；

550散熱支架；

610獵光角度范圍；

620獵光平移范圍；

630通道；

640機(jī)械性抖動；

700垂直多接面光伏電池數(shù)組；

710垂直多接面光伏接收器；

711間質(zhì)區(qū)域；

720智能玻璃。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，光線的一聚焦角度分布的制定將用以提供輻射強(qiáng)度和操作自由度，如圖1所示，其說明大約1/4角度寬的太陽光110(solarlight)將由一聚光槽120(collectortrough)所聚集，而該聚光槽120的設(shè)計必須考慮其拋物線弧度、已知反射特性或其他的光學(xué)特性，而該聚光槽120內(nèi)將形成一光線的聚焦角度分布130(concentratedangulardistributionoflight)，其包含所聚焦的高度集中的太陽光140。該高度集中的太陽光140具有比其它地方的高斯(gaussian)或是其他數(shù)據(jù)強(qiáng)度更高的相對最大值。大部分的聚光型光伏系統(tǒng)都是利用此高集中度的光束來產(chǎn)生電力。

現(xiàn)請參閱圖2，其根據(jù)本發(fā)明的一實施例，說明一集熱器210、一獵光組件220以及一光伏接收器230的位置。本發(fā)明提出一集熱器210，其通過先前已知技術(shù)所制作而成，其被放至于靠近焦點或高度集中的太陽光230的相對最大值之處。該聚光槽亦可采用各種本發(fā)明未揭示的形式，而該集熱器210與該光伏接收器230的制作與結(jié)構(gòu)，目前已有很純熟的技術(shù)，以下將詳細(xì)討論。該集熱器210的配置用以于距離該聚光槽面的一距離長度l處形成一焦點(focus)。在一較佳實施例中，一獵光組件220放置于距離該焦點的一短路徑長度s處。其中，該獵光組件220可依據(jù)需求變更其型態(tài)，該獵光組件220用以作為一分配裝置或閘門，可調(diào)整將由該光線的聚焦角度分布330所移除的能量，而該能量借由光伏接收器230所轉(zhuǎn)換。而該高度集中的太陽光230的強(qiáng)度可達(dá)到數(shù)十倍、數(shù)百倍、甚至數(shù)千倍的am1.5的太陽光強(qiáng)度。此外，該獵光組件220可用以將該光線的該聚焦角度分布130內(nèi)所有的太陽光導(dǎo)向至另一太陽能轉(zhuǎn)換裝置，如圖中所示的光伏接收器230。通過調(diào)整該獵光組件220的位置可有效將所反射的高度集中的太陽光230導(dǎo)向至該光伏接收器230。

現(xiàn)請參閱圖3，其顯示本發(fā)明中，借由一個監(jiān)控器310(sitecontroller)來控制一個獵光組件220的剖面圖。該獵光組件220相似于一分色鏡面或標(biāo)準(zhǔn)鏡面，其包含一平面玻璃板或具有光學(xué)反射、折射與感光的調(diào)制材料。在本實施例中，來自于一聚光槽的高度集中的太陽光230將照射于該獵光組件220底部的一表面，且將經(jīng)由反射或全反射而照射于該光伏接收器230。

由本實施例所示，借由聚光槽(圖中未顯示)所聚集形成的高集中度的太陽光140，可經(jīng)由獵光組件220反射到下方的光伏收器230。該獵光組件220可通過襯墊、金屬扣、隔離物、支架或是拖架固定于一轉(zhuǎn)軸320及一機(jī)動性組件330(motiveelement)，使得該獵光組件220可經(jīng)由該監(jiān)控器310的控制而轉(zhuǎn)向不同的物理方向，而圖中所顯示的角度變量θ為零度。

在另一施例中，該獵光組件220亦可包含一光伏接收器230?，F(xiàn)請參閱圖4，其顯示該另一實施例的一獵光組件220包含一光伏接收器230，且其放置于距離focus或相對最大值為短路徑長s之處。在本實施例中，該獵光組件220仍可通過轉(zhuǎn)動造成相同的影響，其通過該監(jiān)控器(圖中未顯示)的調(diào)整，使得該光線照射至該光伏接收器230上。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，該獵光組件220可經(jīng)由轉(zhuǎn)動或移動而轉(zhuǎn)換其型態(tài)?，F(xiàn)請參閱圖5，本發(fā)明所揭示的一獵光組件220的位置變量與相應(yīng)影響的示意圖。根據(jù)先前技術(shù)所揭示的幾何學(xué)布局規(guī)劃與機(jī)械式設(shè)計，調(diào)整該獵光組件220的位置變量y(如角度變量θ)將可控制該光線的入射量，甚至可遮蓋該光伏接收器230；而該光伏接收器230的安裝必須避免遮蔽該光線的聚焦角度分布130或該高度集中的太陽光140；允許該光線的聚焦角度分布130或該高度集中的太陽光140部分入射至該光伏接收器230；或允許該光線完整入射至該光伏接收器230。若采用先前技術(shù)的設(shè)計來操作該獵光組件220的部分入射光線，則該光伏接收器230所接收的入射量將具有一連續(xù)變動范圍，如圖6所示，其中該位置變動量y的調(diào)整范圍由0至最大值ymax。其中，該獵光組件220任何位置變量的改變，皆會得到相對應(yīng)的光線入射量，包括入射角度的躍動，因此必須加速整體系統(tǒng)的運作效能。

現(xiàn)請參閱圖7，本發(fā)明所揭示的一混合光伏/熱能(photovoltaic/thermal，pv/t)分布式發(fā)電廠400的裝置運作示意圖。圖中亦分別標(biāo)示熱流、電力、數(shù)據(jù)與控制、光線所代表的線條。而該聚光槽則標(biāo)示為拋物線型的聚光槽410(parabollictrough)，其包含未標(biāo)示于圖中的集熱器210，該集熱器210的設(shè)計雙向引導(dǎo)該熱能流動。且該熱能源自于該拋物線型的聚光槽410，其分別流向一熱轉(zhuǎn)換儲藏槽420(heatexchangerstorage)以及一熱轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)421(heatexchangerturbine)。該熱轉(zhuǎn)換儲存槽420可允許熱能流向一儲熱槽422(thermalstorage)，其包含已知的儲熱媒介，例如巖石、水、乙二醇、類似的流體、或可通過已知技術(shù)放置與管理的熔鹽。根據(jù)設(shè)計的需求，在一監(jiān)控器550的管理下，該熱能可傳遞至該熱轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)421，并與來自于該拋物線型的聚光槽410的熱能相互結(jié)合。該熱轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)421包含類似于天然氣燃燒機(jī)的替代系統(tǒng)，其經(jīng)由一監(jiān)控器550的管理下，該熱能將可導(dǎo)向至該渦輪機(jī)423(turbine)。借此使得該混合光伏/熱能分布式發(fā)電廠400所生成的熱能可獲得有效的利用，或者將該熱能用以驅(qū)動一機(jī)械式負(fù)載(如水力發(fā)電的幫浦站)或一發(fā)電機(jī)器，用以產(chǎn)生所需的電力。根據(jù)設(shè)計的需求，該熱能可經(jīng)由一冷凝器424重新導(dǎo)回至該熱轉(zhuǎn)換渦輪機(jī)423。

為達(dá)本發(fā)明的各項目的，在本發(fā)明所揭示的該光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與操作中，該光線經(jīng)由可變路徑傳遞至該光伏接收器230，如一多面光伏接收器、一光伏垂直多接面光伏接收器或者其他光伏接收器所轉(zhuǎn)換，且在經(jīng)由一轉(zhuǎn)換器430(inverter)執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換后，所生成的電力將與該渦輪機(jī)所生成的電力一同傳送至一變壓器431(transformer)。該變壓器431包含如電力反應(yīng)爐、電力電容器等類似的輔助裝置，并用以將所產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)饋至該電力電網(wǎng)432(electricalpowergrid)。

現(xiàn)請參閱圖8，本發(fā)明所揭示的一轉(zhuǎn)換裝置的局部立體圖，其顯示一拋物線型的聚光槽410、一集熱器210、一獵光組件220以及一光伏接收器230。其中，該圖亦顯示由鏡面所組成的一拋物線型的聚光槽410，而太陽光110則照射于該拋物線型的聚光槽410上。上方的該太陽光110照射于該拋物線型的聚光槽410的一鏡面，并經(jīng)由該拋物線型的聚光槽410的反射k而形成一高度集中的太陽光140，且其經(jīng)由設(shè)計后將照射于該集熱器的一第一照射處510。該拋物線型的聚光槽410可根據(jù)已知技術(shù)的定日鏡與太陽能數(shù)組，以變更角度或移動等方式加以追蹤太陽光的方位。該集熱器210通過已知框架或支柱520加以固定，且其尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計用以產(chǎn)生先前所述的光線的該聚焦角度分布，且其具有一聚焦長度與一傳送長度，該長度由該拋物線型的聚光槽410的表面至高度集中的太陽光140的相對最大值的距離。該高度集中的太陽光140于該第一照射處510將具有最大強(qiáng)度。該聚光強(qiáng)度可達(dá)到數(shù)十倍、數(shù)百倍、甚至數(shù)千倍的am1.5的太陽光強(qiáng)度。該高度集中的太陽光140可通過各種因素進(jìn)行調(diào)整，如本發(fā)明所揭示的獵光組件220、對稱的玻璃條板或金屬條板、伴隨該光伏接收器230且可轉(zhuǎn)動的支柱520、以及該拋物線型的聚光槽410的距離。下方的該太陽光110照射于該拋物線型的聚光槽410，并經(jīng)由拋物線型的聚光槽410的反射k而形成一高度集中的太陽光140，且其經(jīng)由設(shè)計后將照射于該光伏接收器230的一第二照射處530。其中，該獵光組件220可選擇性布署，其尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計用以選擇性獵光所需的至少部分聚焦角度分布的光線，其光線被反射、部分反射、導(dǎo)向至一第二太陽能轉(zhuǎn)換裝置，且該太陽能轉(zhuǎn)換裝置將包含于本專利多次揭示的一光伏數(shù)組中。其中，該集熱器210與該光伏接收器230可切換操作。

現(xiàn)請參閱圖9，圖8中的該轉(zhuǎn)換裝置的特寫立體圖，其顯示在一監(jiān)控器310的轉(zhuǎn)動控制下。根據(jù)智能需求的指令，一監(jiān)控器310(sitecontroller)將通過工程信號驅(qū)使一機(jī)動性組件330(motiveelement)，使其轉(zhuǎn)動該獵光組件220。該機(jī)動性組件330可為一螺線管(solenoid)、控制桿(lever)、液壓或氣壓式活塞(hydraulicorpneumaticpiston)或者任何機(jī)電性裝置，其用以使該獵光組件220能延著轉(zhuǎn)軸320轉(zhuǎn)動，使該獵光組件220同步或近乎同步產(chǎn)生一轉(zhuǎn)動變量r(y)。當(dāng)該獵光組件220以順時針轉(zhuǎn)動時，則將有較少的光能照射至先前所述的照射處，借此可動態(tài)控制該集熱器210與該光伏接收器230的能量分配。其中，該獵光組件220具有相當(dāng)快速的響應(yīng)，包含云層覆蓋變量的因應(yīng)。此外，該監(jiān)控器310亦可通過現(xiàn)場操作員或線路維修員執(zhí)行人工操作。

現(xiàn)請參閱圖10，本發(fā)明所揭示的一較佳實施例的特寫立體圖，且聚光槽120并未顯示于圖中。該集熱器210利用導(dǎo)管或u型夾固定于一支柱520的上方。該集熱器210的最佳位置設(shè)置于該光線的聚焦角度分布的聚焦處，且該獵光組件220固定于支柱520上，該獵光組件220可轉(zhuǎn)動且與該聚焦處的距離為一短路徑長度。該光伏接收器230設(shè)置于該獵光組件220的下方，其包含一多接面光伏接收器或垂直多接面光伏接收器的數(shù)組。一散熱器540配至于該光伏接收器230的下方，其經(jīng)由一散熱支架550所支撐，且該散熱支架550的末端固定于該支柱520的一點。

在一較佳實施例中，該獵光組件220為包含兩種或多種型態(tài)的玻璃，此實施例在圖28和圖29中會詳細(xì)說明。該玻璃(或是任何其它具有相似操作特性的適當(dāng)材料)能借由該監(jiān)控器310所傳達(dá)的信號或其它輸入決定該玻璃的反射率。如圖所示的k(y)信號，可使該玻璃由光反射性轉(zhuǎn)變?yōu)楣獯┩感?。此外，該轉(zhuǎn)變可于極短時間內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)，而不需轉(zhuǎn)動該鏡面或該獵光組件220。通過該獵光組件220的型態(tài)操作，該獵光組件220可反射更多或更少的該高度集中的太陽光140，且其位于該獵光組件220的角度范圍內(nèi)并重新導(dǎo)向至該垂直多接面光伏接收器230。

該獵光組件220同時具備可變更型態(tài)與可轉(zhuǎn)動特性，可任意裝載或卸除該光伏接收器230數(shù)組或任意部件。

現(xiàn)請參閱圖11，一類似圖10的特寫立體圖，其中該獵光組件220固定于僅允許執(zhí)行一熱電轉(zhuǎn)換模式的一位置。先前所述的一變動角度θ為接近90度，使該獵光組件220折迭而不會影響該高度集中的太陽光140，該高度集中的太陽光140將不會照射至該聚光槽120，其直接照射至該集熱器210的該第一照射處510?，F(xiàn)請參閱圖13，一類似圖11的特寫立體圖，其顯示該獵光組件的底部可動面板。其中，跨越該獵光組件220的中央附著支架可包含拖架、金屬扣眼或是高分子聚合物，其用以支撐使用于該獵光組件220的活動玻璃或金屬，且該附著支架亦具有光反射性，可避免其吸收太陽光而上升溫度，借此將能量損失降到最低。此外，獵光組件220可固定于一周邊式框架，其足以承受由于該獵光組件220散佚能量所造成的熱膨脹。

該集熱器210與該獵光組件220的高度集中的太陽光140的分配，根據(jù)一監(jiān)控器310所選擇的一位置變量或者采用兩種型態(tài)或多種型態(tài)的玻璃所決定。

現(xiàn)請參閱圖12，一類似圖10的特寫立體圖，其說明本發(fā)明的另一實施例，其中該獵光組件220具備調(diào)整熱能與光伏能量轉(zhuǎn)換的效能。若獵光組件220包含一已知的冷鏡(coldmirror)，則熱輻射可穿透該冷鏡至該集熱器210，且短波常的紅外光與可見光可被反射至該光伏接收器230。

此外，該獵光組件220可經(jīng)由位置與型態(tài)的變更，有效分配該光線的聚焦角度分布130，并于該集熱器210與該光伏接收器230之間形成高度集中的太陽光140。在圖12中，左方的高度集中的太陽光140穿透該獵光組件220并照射至該集熱器210，而右方的高度集中的太陽光140將反射至下方的光伏接收器230。

現(xiàn)請參閱圖14與圖15，本發(fā)明所揭示的一實施例的近距離側(cè)視圖，其顯示該獵光組件220的兩種不同配置位置與一獵光角度范圍變量。在圖14中，該獵光組件220固定于轉(zhuǎn)軸320，并且向左翻轉(zhuǎn)將近90度，而在圖15中，該獵光組件220則大約為0度。為了減少能量的損失，該光伏接收器230的底部具有光反射的特性，借此可將部分照射于該光伏接收器230的底部的光線重新導(dǎo)向至該聚光槽120。其中，該獵光組件220具有一獵光角度范圍610，其用以于該獵光角度范圍610內(nèi)捕捉該高度集中的太陽光140。此外，可將多組獵光組件220組成一數(shù)組于該聚光槽120內(nèi)，借此捕捉更多的高度集中的太陽光140，并將其重新導(dǎo)向至該光伏接收器230。

現(xiàn)請參閱圖16，本發(fā)明所揭示的一實施例的一光伏接收器結(jié)構(gòu)示意圖，其采用一垂直多接面光伏電池數(shù)組700熱耦合至一散熱器540。圖17所示為圖16的一垂直多接面光伏電池數(shù)組700的一子數(shù)組的局部放大特寫立體圖。其中，一垂直多接面光伏接收器710通過已知熱接合技術(shù)與材料連接至一散熱器540。而一組電池接收器模塊可包含六組單獨電池，其尺寸可由半導(dǎo)體生產(chǎn)線控管，例如，單獨電池的尺寸為2.1cm×5.5cm將可組成尺寸為12cm×9.5cm的一數(shù)組模塊。若以三組垂直多接面電池并聯(lián)相接而形成一電池模塊，再以兩組該電池模塊串聯(lián)相接將可產(chǎn)生數(shù)百伏特的電壓，例如僅以30倍至40倍太陽光強(qiáng)度照射至該垂直多接面數(shù)組，則將可產(chǎn)生約300伏特的電壓。該數(shù)組可包含保護(hù)玻璃、透光黏著劑、熱接口材料、線蓋、波導(dǎo)管以及電路板。

該獵光組件220通過選擇性布署的方式捕捉光線，該方式包含[1]采用的至少一項光學(xué)性質(zhì)選自反射與穿透；以及[2]該獵光組件220的整體調(diào)變所跨越的一空間變量包含至少一獵光角度范圍610與一獵光平移范圍620。且該獵光組件220自身即包含一光伏接收器230，而不需重新將光線導(dǎo)向至該光伏接收器230。

現(xiàn)請參閱圖18，本發(fā)明所揭示的另一較佳實施例的側(cè)視圖，其顯示兩組獵光組件及光伏接收器可通過一平移變量改變位置。該集熱器210固定于該支架520的上方，而該獵光組件220則包含不同相對位置的兩組組件，其本身即包含一光伏接收器230與相關(guān)的散熱器540(圖中未顯示)。此外，該獵光組件220的設(shè)置位置必須避免暴露于能量過高的高度集中的太陽光140。其中，該獵光組件220亦可經(jīng)由一監(jiān)控器310的控制，沿著導(dǎo)向信道630以一般垂直方向向上移動，且該獵光組件220將于一獵光平移范圍620內(nèi)進(jìn)行光線捕捉。其中，該獵光平移范圍620的平移變量一般以實際長度值或者參數(shù)化形式表示。

現(xiàn)請參閱圖19，其圖18的特寫立體圖，其中該獵光組件220可轉(zhuǎn)換為一完全光伏模式，并遮蔽該集熱器210。在該完全光伏模式中，全部或近乎全部的光線的聚焦角度分布130與高度集中的太陽光140將無法照射至該集熱器210，且將允許一混合分布式太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)執(zhí)行快速光電轉(zhuǎn)換，并以約0.5秒的時間終止熱能產(chǎn)生?，F(xiàn)請參閱圖20，其圖19中混合式光伏/熱能系統(tǒng)的廣角圖，其顯示該拋物線型的聚光槽410與該光線的聚焦角度分布130的照射處位于該獵光組件220的上方，且該獵光組件220包含光伏接收器230。

現(xiàn)請參閱圖21與圖22，本發(fā)明所揭示的另一實施例的斜面?zhèn)纫晥D。在該實施例中，該獵光組件220的尺寸、位置、及形狀的設(shè)計將可通過旋轉(zhuǎn)允許廣角度部署。在圖22的布置中，該獵光組件220將翻轉(zhuǎn)部分角度，借此遮蔽部分熱能。當(dāng)該監(jiān)控器310提供一轉(zhuǎn)動指令的后，上述的轉(zhuǎn)動流程將可于1/4秒的時間內(nèi)完成。

現(xiàn)請參閱圖23，本發(fā)明所揭示的另一拋物線型的聚光槽410的廣角側(cè)視圖，該拋物線型的聚光槽410包含數(shù)組個別且分離的聚光器411。該拋物線型的聚光槽410包含數(shù)組個別且分離的聚光器411。先前技術(shù)將可搭配本發(fā)明所揭示的方法，并且利用幾何變異來滿足區(qū)域性的需求與工程要求。其中，本發(fā)明所揭示的方法及技術(shù)亦可應(yīng)用于實現(xiàn)小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，其包含較小型的聚光槽與獵光組件。

在本發(fā)明中，熱導(dǎo)管可作為集熱器使用，其中包含schott所制作的管狀接收器以及schottptr?70高級接收器，其用以將氫氣導(dǎo)入接收槽的空裝置中，借此解決熱流傳導(dǎo)液體分解的問題。該些接收器的尺寸長為4公尺、內(nèi)直徑約為70mm、外直徑約為125mm，而該外直徑的硼硅酸鹽(borosilicate)玻璃鍍有一層抗反射層，使其達(dá)到約97%的透光率。在完全熱能模式中，對于7.3公尺線性寬度的各拋物線型的聚光槽410，若2300瓦的太陽能照射于該拋物線型的聚光槽410上，則將有高于6000瓦的太陽能將照射至該接收器導(dǎo)管。如圖12中所使用的獵光組件220，其包含一已知冷鏡可提供分光光譜，借此將實質(zhì)太陽光能量導(dǎo)向至光伏接收器230以進(jìn)行光伏能量轉(zhuǎn)換。在本方法所建立的7.3公尺的拋物線型的聚光槽410中，在持續(xù)生產(chǎn)熱能的條件下，每一線性公尺將可產(chǎn)生超過500瓦的電能。在一較佳實施例中，該獵光組件220可為一25公分寬度的冷鏡，其位置相當(dāng)靠近該集熱器210，且與該拋物線型的聚光槽410的該焦點的距離約為30公分。

在本發(fā)明中，該獵光組件220的尺寸、位置、方向及形狀的設(shè)計于該光線的聚焦角度分布130中，用以選擇性布署于距離該相對最大值的一短路徑長度內(nèi)，且該短路徑長度需小于該拋物線型的聚光槽410相關(guān)的聚焦長度或傳送長度的0.45倍，進(jìn)一步該短路徑長度需小于該拋物線型的聚光槽410相關(guān)的聚焦長度或傳送長度的0.25倍，甚至該短路徑長度需小于該拋物線型的聚光槽410相關(guān)的聚焦長度或傳送長度的0.15倍。再依較佳實施例中，該短路徑長度的條件必須具備操作簡易、小于鏡面尺寸以及較佳波束控制，如簡易的光學(xué)校準(zhǔn)以及簡易光伏接收器230的對準(zhǔn)。

本發(fā)明的一目的根據(jù)需求于熱能與光伏能之間執(zhí)行智能能生產(chǎn)能源的轉(zhuǎn)換，用以保護(hù)系統(tǒng)過載、避免操作渦輪發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定性與不安全性、或者延長該集熱器210的熱導(dǎo)管的使用壽命。其中，當(dāng)該集熱器210局部快速加熱或過熱時，將導(dǎo)致部分組件過度損耗、疲勞以及故障，例如聚光型太陽能發(fā)電廠發(fā)生故障的原因即由于該集熱器210內(nèi)的熱導(dǎo)管故障所導(dǎo)致。熱導(dǎo)管的破裂將導(dǎo)致設(shè)備使用的損壞，進(jìn)而造成閥門關(guān)閉且降低能源輸出。因此，導(dǎo)熱管一般需通過焊接進(jìn)行固定加工，故需要較高的成本。而造成導(dǎo)熱管毀損的原因包含內(nèi)部導(dǎo)管凹陷導(dǎo)致與外部真空玻璃管碰觸，造成外部真空玻璃管破裂。本發(fā)明通過監(jiān)控該內(nèi)部導(dǎo)管的凹陷，借此調(diào)整其溫度并避免造成該外部真空玻璃管破裂。

為了達(dá)成上述目的，有別于\傳統(tǒng)聚光型太陽能發(fā)電廠調(diào)整入射光的追蹤角度，本發(fā)明則采用實時分配光伏與熱能的方法。例如，通過監(jiān)控器310的調(diào)整，該垂直多接面光伏電池數(shù)組700可移動至該太陽光入射的路徑，且通過特殊集熱槽的遮蔽可阻止該熱能的生成。另一方面，可通過設(shè)置一冷鏡來轉(zhuǎn)移部分的太陽光能量的光能部分至該光伏接收器230，并通過該集熱器210吸收該太陽光能量的熱能部分。

本發(fā)明所揭示的一混合光伏/熱能(photovoltaic/thermal，pv/t)分布式發(fā)電廠，其包含相關(guān)的組件、輸入、輸出及功能。本發(fā)明所揭示的一監(jiān)控器(sitecontroller)可利用已知的工程原理、軟件分析與工程、以及以往純熟的工程經(jīng)驗執(zhí)行微調(diào)處理，借此完成各種工程處理的目的。其中，該監(jiān)控器的操作接口與該混合分布式太陽能轉(zhuǎn)換電場(plant)將接收各種輸入(inputs)并提供各種輸出(outputs)，且可采用已知的工程技術(shù)展現(xiàn)不同操作行為

而該監(jiān)控器包含已知傳統(tǒng)部件，例如一電控模塊(electroniccontrolmodule，ecm)、一適性邏輯模塊(adaptivelogicmodule，alm)、一功率調(diào)節(jié)邏輯(powerconditioninglogic，pcl)、以及電網(wǎng)附加邏輯(gridpoweradditionlogic，gpal)。其中，該適性邏輯模塊允許該系統(tǒng)學(xué)習(xí)過去的操作歷史。該功率調(diào)節(jié)邏輯允許將所生成的多余電能回饋至電力公司的傳輸電網(wǎng)中。該電網(wǎng)附加邏輯可協(xié)助該電控模塊確認(rèn)是否將電能回饋并販賣至該電力公司。

該傳感器可根據(jù)已知技術(shù)加以使用，包括：根據(jù)聚光槽上方傾斜計，用以提供追蹤角度與相關(guān)信息的反饋傳感器、電網(wǎng)電壓與波形傳感器、儲熱溫度傳感器、以及各種故障傳感器。其中，該各種故障傳感器包含電力生成的接地錯誤感測以及入射太陽能的測量。

本發(fā)明所揭示的一方法，其允許快速、機(jī)動、精確的方式輸出及分配該光伏與熱能的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包含光伏組件的裝在與光伏替代熱能的轉(zhuǎn)換。其中，該光伏及/或熱能轉(zhuǎn)換的增加或減少經(jīng)由一監(jiān)控器的控制命令所調(diào)整，且該控制命令需考慮下列任何一項的輸入，包含先前的速率計量輸入、一系統(tǒng)操作員輸入、一交互信號、一電路故障偵測輸入、一線路電壓輸入、一反饋程度輸入、一變電站高電壓信號、一孤島效應(yīng)偵測信號、一功率因子程度信號、一峰值抑制信號、一線路頻率監(jiān)控信號、一諧波偵測信號、一反饋被拒絕的信號、一線路維修員擱置信號、選自該集熱器的一智能負(fù)載信號、以及由一渦輪系統(tǒng)所反饋的一信號。

根據(jù)上述的該輸入信號，則該系統(tǒng)可呈現(xiàn)的功能包括︰借由一邏輯系統(tǒng)管理太陽能系統(tǒng)的照光與遮蔽，加以管理其太陽能的照射量；降低回饋至一電力公司的電力的線性失真；電力公司控制器，其允許干預(yù)性控制系統(tǒng)的功能，如終止該光伏發(fā)電；提升該反饋電力的收益；延長系統(tǒng)及相關(guān)組件的使用壽命；減少電力公司的生產(chǎn)成本；以及減少區(qū)域性電力公司儲能設(shè)備的過載問題。

為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)運作效能與響應(yīng)時間更快速并且反應(yīng)更迅速，一機(jī)械性抖動640將應(yīng)用至該獵光組件220。圖24所示為一類似圖13的特寫側(cè)視圖，其顯示本發(fā)明的另一實施例，其中一機(jī)械式抖動640系配置于一獵光組件220的上方。圖25所示為一類似圖6的特寫剖面圖，其中該獵光組件由一個監(jiān)控器310通過一轉(zhuǎn)動控制管理該機(jī)械式抖動640加以控制。該機(jī)械式抖動640可用以減少該獵光組件220的該反應(yīng)時間，且可使任意活動與該電力線的頻率同步化。在一較佳實施例中，該機(jī)械式抖動640的頻率為該電力電網(wǎng)432的線性頻率的倍數(shù)。

現(xiàn)請參閱圖26與圖27，所示為類似圖3的特寫剖面圖，其顯示本發(fā)明的另一較佳實施例，并說明具有光反射與光穿透兩種狀態(tài)的智能玻璃720。其中，該獵光組件220可使用該智能玻璃720任意變更狀態(tài)而不需移動，且不論該智能玻璃720的材料成份，其可通過改變型態(tài)或相對型態(tài)而變更其光學(xué)性質(zhì)，如穿透、反射、折射或電磁輻射。其中，該效能可通過已知材料或液晶系統(tǒng)所實現(xiàn)，例如向列型液晶系統(tǒng)、流體纖維或轉(zhuǎn)動分子、盲孔偵測系統(tǒng)、光閘與微忙孔偵測系統(tǒng)、以及中性濾光片。當(dāng)高度集中的太陽光140入射時，則該監(jiān)控器310將發(fā)送狀態(tài)信號至該獵光組件220，而該獵光組件220所采用的智能玻璃720將可非常快速由反射轉(zhuǎn)換為穿透。該狀態(tài)信號可經(jīng)由電性的導(dǎo)體、光學(xué)性質(zhì)的光纖、或者光電特性的材料等方式執(zhí)行傳送。由于本發(fā)明采用微觀性質(zhì)建立反射與穿透特性的變化，因此具有可有效降低能源損耗并提升系統(tǒng)反應(yīng)時間。

現(xiàn)請參閱圖28，本發(fā)明所使用的獵光組件220的狀態(tài)變化示意圖，其顯示本發(fā)明的另一較佳實施例，并說明通過導(dǎo)入抖動信號，使該智能玻璃分別具有光反射與光穿透兩種狀態(tài)。電子信號或其他所導(dǎo)入的狀態(tài)抖動，其用以調(diào)變一光反射變量r(t)，同時亦產(chǎn)生光穿透變量t(t)，且各變量皆為時間變量的函數(shù)。圖28中顯示r(t)與時間的對應(yīng)圖與顯示t(t)與時間的對應(yīng)圖。由于該些變量代表光照射到獵光組件220的光反射變量與光穿透變量，且由兩張圖比較之下，若要達(dá)到節(jié)省能量的目的，則該些抖動或變量必須采用相異的相位，借此使得由該獵光組件220所反射的光線可根據(jù)時間加以調(diào)整。且由于該光伏接收器230為一光電組件，因此其亦根據(jù)電波而產(chǎn)生改變，故可于一周期時間或一非周期時間內(nèi)完成快速切換，實現(xiàn)另一設(shè)計目標(biāo)，例如利用該機(jī)械性抖動640使該光伏接收器230提供一電力輸出，且該電力輸出為該電力公司或電力電網(wǎng)線性頻率的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)，如60hz或50hz。

當(dāng)減少電力反饋所需要的逆變器所面臨負(fù)載處理與過載問題時，盡管每組其它的半波或峰值尚未被反轉(zhuǎn)，該光伏接收器230已產(chǎn)生一個類似的電力波，借此可節(jié)省成本。

具有機(jī)械性或是由分子組成的該內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可根據(jù)該電力公司線路頻率進(jìn)行增加或共振。由于系統(tǒng)長時間閑置將導(dǎo)致反應(yīng)弛緩的問題，因此電子或其他信號抖動亦可維持系統(tǒng)反應(yīng)并降低時間誤差。先前技術(shù)所揭示的類似信號處理方式，其完成更多他良好效應(yīng)的目標(biāo)，例如消除光伏接收器230所生成的電力波形，借此允許該逆變器儲能、電容回收或電機(jī)工程。借由該抖動的振幅調(diào)整，則該集熱器210與該光伏接收器230的平均時間分配將可任意調(diào)整，例如自動化工業(yè)所使用的引擎，其燃料混合比例的控制，即為使用工作周期抖動燃料比例產(chǎn)生組件。

一個能改變型態(tài)的獵光組件能被用于其中包含光伏接收器230的獵光組件220，借此調(diào)整用于光伏轉(zhuǎn)換所接收的光線量，而該方式將可通過智能玻璃720實現(xiàn)。

此外，各光伏數(shù)組或獵光組件之間，其電子信號或抖動將交錯輸出，以符合電子工程技術(shù)的需求。而在過去所揭示的信號處理技術(shù)中，信號產(chǎn)生器與信號產(chǎn)生電路亦可用以驅(qū)動本發(fā)明所揭示的獵光組件220。若監(jiān)控器偵測相位誤差時，例如發(fā)電時波形產(chǎn)生相位飄移，或是其他參數(shù)無法被接收時，則該監(jiān)控器310可立即執(zhí)行變動，并于一線性頻率周期內(nèi)修正該錯誤，此特性對于電力公司具有相當(dāng)?shù)奈Α?/p>

以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。