高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚光光伏的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能聚光光伏技術(shù)(CPV)，是一種使用透鏡或反射鏡面等光學(xué)元件，將大面積的陽(yáng)光匯聚到一個(gè)極小的面積上，再通過(guò)高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的聚光器，依光學(xué)原理可分為折射聚光器和反射聚光器。折射聚光器使用的折射透鏡，例如是菲涅耳透鏡，在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過(guò)這些齒紋達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通反射或折射的作用，這種透鏡具有質(zhì)量輕、厚度薄的特點(diǎn)。
[0004]反射聚光器使用鏡面反光板或拋物柱曲面反射鏡。并且，隨著聚光倍數(shù)的提高，還可以在這類聚光器下增加一個(gè)二次聚光器，以達(dá)到使射入電池表面光譜更均勻、減少光損失、縮減聚光器到電池距離等目的。
[0005]然而，菲涅耳透鏡或拋物柱曲面反射鏡在加工時(shí)，存在難度大、精度低、費(fèi)用高以及產(chǎn)品壽命短的問(wèn)題，難以推廣應(yīng)用。鏡面反光板如果使用塑料反光板，會(huì)由于反射層與骨架層(比如玻璃)的熱脹冷縮系數(shù)不一樣，導(dǎo)致反射面脫落，反光率下降或難以繼續(xù)使用；鏡面反光板如果使用薄鋁板，則難以經(jīng)受室外嚴(yán)苛環(huán)境(例如冰雹)，還會(huì)因擦洗而產(chǎn)生永久性損傷，并且加工成本高。
[0006]太陽(yáng)光通過(guò)聚光器，匯聚到聚光太陽(yáng)能電池處；然而，聚光太陽(yáng)能電池在高光強(qiáng)、大電流狀態(tài)下工作，聚光太陽(yáng)能電池的峰值功率會(huì)隨著溫度的升高而降低，因此需要設(shè)計(jì)合理的散熱系統(tǒng)來(lái)提高聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，延長(zhǎng)其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)，通過(guò)主反射鏡和次反射鏡的兩次匯聚反射，將陽(yáng)光匯聚到主反射鏡的開孔附近的太陽(yáng)能電池或光吸收體處，將陽(yáng)光能量轉(zhuǎn)變成電能或者熱能；并通過(guò)與太陽(yáng)能電池或光吸收體連接的熱沉，將熱量傳遞到冷卻介質(zhì)或空氣中，從而保證太陽(yáng)能電池或光吸收體在高聚光比條件下具有合適的工作溫度，以維持其工作效率。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的組元結(jié)構(gòu)，任意一個(gè)組元中，包含:主反射鏡，次反射鏡，保護(hù)窗口，太陽(yáng)能聚光組件；
太陽(yáng)光從所述保護(hù)窗口的第一側(cè)穿透該保護(hù)窗口，并射向位于保護(hù)窗口第二側(cè)的主反射鏡；
所述主反射鏡將太陽(yáng)光匯聚，并反射到設(shè)置在保護(hù)窗口上的次反射鏡；
所述次反射鏡將太陽(yáng)光匯聚，并反射到設(shè)置在主反射鏡上的太陽(yáng)能聚光組件，將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能或熱能。
[0009]優(yōu)選地，所述主反射鏡反射到次反射鏡的太陽(yáng)光中的一部分，經(jīng)過(guò)次反射鏡匯聚并反射到主反射鏡上形成光斑；在主反射鏡的光斑位置設(shè)有開孔，將太陽(yáng)能聚光組件安裝在開孔處。
[0010]優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能聚光組件中，通過(guò)聚光棱鏡或低倍聚光組件將匯聚到光斑處的太陽(yáng)光能，匯聚到太陽(yáng)能電池或光吸收體處來(lái)轉(zhuǎn)換為電能或熱能。
[0011]優(yōu)選地，所述主反射鏡反射到次反射鏡的太陽(yáng)光中的另一部分，透過(guò)次反射鏡匯聚到位于第一側(cè)的焦點(diǎn)處；
在該焦點(diǎn)處設(shè)置有另一個(gè)太陽(yáng)能聚光組件，通過(guò)其中設(shè)置的聚光棱鏡或低倍聚光組件將匯聚到焦點(diǎn)處的太陽(yáng)光能，匯聚到這個(gè)太陽(yáng)能聚光組件的太陽(yáng)能電池或光吸收體處來(lái)轉(zhuǎn)換為電能或熱能。
[0012]優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能聚光組件中的太陽(yáng)能電池或光吸收體與熱沉相連接，將熱量傳遞給熱沉，并通過(guò)熱沉將熱量散布到冷卻介質(zhì)或散布到周圍的空氣中。
[0013]優(yōu)選地，所述熱沉通過(guò)管道接口安裝到冷卻介質(zhì)管道上，將熱量傳遞給冷卻介質(zhì)管道中流過(guò)的冷卻介質(zhì)。
[0014]優(yōu)選地，所述主反射鏡是一凹面鏡，次反射鏡是另一凹面鏡，保護(hù)窗口是一透光板；
所述保護(hù)保護(hù)窗口的第一側(cè)對(duì)應(yīng)了次反射鏡的凹面，第二側(cè)對(duì)應(yīng)了次反射鏡的凸面及主反射鏡的凹面。
[0015]優(yōu)選地，所述組元的橫向尺寸為300mm~500mm ;所述橫向尺寸與主反射鏡的直徑相對(duì)應(yīng)。
[0016]優(yōu)選地，所述主反射鏡的直徑B為300_，次反射鏡的直徑C為60_，光斑的直徑小于5mm，聚光比達(dá)到2700:1。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其中包含多個(gè)單元，這些單元安裝在一個(gè)二維轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤支架上，隨所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤支架轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)保持與太陽(yáng)對(duì)準(zhǔn)；
每個(gè)單元包含多個(gè)上述任意一項(xiàng)描述的組元，這些組元排列成一個(gè)陣列并固定在該單元的結(jié)構(gòu)框架上。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于:
與大型的太陽(yáng)能電池陣列(如槽式、碟式和塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng))相比，本發(fā)明的陽(yáng)光能量相對(duì)分散，不至于燒毀元件，同時(shí)聚光比更高。太陽(yáng)能電池之間的連接方式也更加靈活，特別是小電流輸出方式可以減小電路損耗。
[0019]與菲涅爾透鏡的聚光方式比較，本發(fā)明的聚光光斑更小，光學(xué)系統(tǒng)傳輸效率更高。與菲涅耳透鏡或拋物柱曲面反射鏡相比，本發(fā)明對(duì)主次反射鏡的加工更為簡(jiǎn)單，有效降低成本。
[0020]與一般其他的光伏發(fā)電或熱電聯(lián)供系統(tǒng)相比，本發(fā)明由于采用了次反射鏡，通過(guò)光譜分光技術(shù)可以很便利地進(jìn)行太陽(yáng)光的分光利用，為更先進(jìn)的分光型光伏發(fā)電和分光型熱電聯(lián)供應(yīng)用提供了技術(shù)可能性與實(shí)施案例，從而可以最高效率地利用太陽(yáng)能。
[0021]本發(fā)明中通過(guò)與太陽(yáng)能電池或光吸收體連接的熱沉，將熱量傳遞到冷卻介質(zhì)或空氣中，從而保證太陽(yáng)能電池或光吸收體在高聚光比條件下具有合適的工作溫度，以維持其工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中任意一個(gè)組元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池組件及熱沉的連接關(guān)系不意圖；
圖3是本發(fā)明所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其中包含多個(gè)組元。如圖1所示是其中任意一個(gè)組元的結(jié)構(gòu)示意圖。所述組元中，主要包含:主反射鏡1，次反射鏡2，保護(hù)窗口 3，太陽(yáng)能聚光組件4。
[0024]其中，保護(hù)窗口 3的第一側(cè)是該組元面向太陽(yáng)光的一側(cè)，即太陽(yáng)光尚未穿透保護(hù)窗口 3的一側(cè)(圖1中示為左側(cè))；保護(hù)窗口 3的第二側(cè)則是太陽(yáng)光穿透保護(hù)窗口 3之后的一偵U (圖1中示出為右側(cè))。
[0025]主反射鏡I位于保護(hù)窗口 3的第二側(cè)，并與保護(hù)窗口 3第二側(cè)的表面之間以設(shè)定的距離相互隔開。太陽(yáng)光透過(guò)保護(hù)窗口 3之后，射向主反射鏡1，由主反射鏡I匯聚并反射到次反射鏡2。
[0026]次反射鏡2設(shè)置在保護(hù)窗口 3的安裝孔處。例如，使該安裝孔開設(shè)于保護(hù)窗口 3的中間。主反射鏡I反射到次反射鏡2的一部分太陽(yáng)光，經(jīng)過(guò)次反射鏡2反射之后，在主反射鏡I的某個(gè)位置匯聚形成一處光斑。
[0027]在主反射鏡I上與匯聚光斑對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有開孔，使太陽(yáng)能聚光組件4能夠安裝在該開孔處以接收匯聚的太陽(yáng)光。例如，該開孔的位置在主反射鏡I的中心附近。太陽(yáng)能聚光組件4中主要的部件是太陽(yáng)能電池6或者光吸收體，通過(guò)聚光棱鏡5將匯聚到光斑處的陽(yáng)光能量，進(jìn)一步匯聚到太陽(yáng)能電池6或者光吸收體處以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑蛘邿崮苓M(jìn)行利用。在別的示例中，還可以使用其他的低倍聚光組件替換上述聚光棱鏡5來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步匯聚陽(yáng)光能量的作用。
[0028]本例中，主反射鏡I是一凹面鏡，次反射鏡2是另一凹面鏡，保護(hù)窗口 3為一基本平整的透光板。保護(hù)窗口 3的第一側(cè)對(duì)應(yīng)了次反射鏡2的凹面，第二側(cè)對(duì)應(yīng)了次反射鏡2的凸面及主反射鏡I的凹面。然而，在滿足上述對(duì)太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)“保護(hù)窗口 3透光到主反射鏡1，主反射鏡I 一次反射匯聚到次反射鏡2，次反射鏡2再二次反射匯聚到主反射鏡I”的情況下，也可以使用其他形狀的主反射鏡1、次反射鏡2或保護(hù)窗口 3。并且，上文中，諸如保護(hù)窗口 3與主反射鏡I的間隔距離，次反射鏡2在保護(hù)窗口 3上的布置位置