一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器及其聚光方法
【专利摘要】本发明提供一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器及其聚光方法：包括反射组件以及高低可调的用于支撑反射组件的底柱支架。所述反射组件是由多块反射面单元拼装而成的弧形反射面，排列于反射组件中间位置的反射面单元采用拉丝不锈钢材质，排列于所述反射组件中间位置两侧的反射面单元采用镜面不锈钢材质，通过调节底柱支架的高度以及反射面单元反射面的弧度，可以根据季节变化调整太阳能聚光器的位置和姿态，便于对聚光强度进行灵活的调整，既提高了发电效率，又保护了太阳能电池板的使用寿命；同时，本发明通过镜面不锈钢材质以及拉丝不锈钢材质的组合，使聚光强度更容易控制，降低了反射面单元的调节复杂程度。
【专利说明】一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器及其聚光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能光伏发电组件的辅助设备，具体涉及一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器及其聚光方法。
【背景技术】
[0002]太阳能是绿色能源，用太阳能发电是主要形式。但现在太阳能发电效率低，发电量小，导致投资大、回收周期长。为了多发电、缩短回收周期，要么提高光电转化率，要么增加光强度。聚光光伏发电技术(CPV)就是通过增加光强度，实现多发电、降低光伏发电成本的效果。
[0003]现有的聚光光伏发电组件按照聚光器结构的不同主要有反射式结构和折射式结构两大类型。折射式聚光器聚光比高，所用电池少，对日跟踪系统精度要求高，常采用多结三五族太阳能电池(即砷化镓电池)，成本比较昂贵。
[0004]国内现在已投产和大量生产的主要是单晶硅和多晶硅光伏发电电池，要增加它们的发电量，目前主要是通过使用太阳光追踪系统来实现，这样就会增加较大成本，而且追踪系统为轴承循环转动，在带动较重的太阳能光伏板转动时容易损坏，而用于多结三五族太阳能电池的聚光器由于聚光比高，并不适用于单晶硅和多晶硅光伏发电电池。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器及其聚光方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，该太阳能聚光器包括反射组件以及高低可调的用于支撑反射组件的底柱支架，所述反射组件是由多块弧度可调的反射面单元拼装而成的弧形反射面，排列于反射组件中间位置的反射面单元采用拉丝不锈钢材质，排列于所述反射组件中间位置两侧的反射面单元采用镜面不锈钢材质。
[0008]所述底柱支架包括底柱调节杆以及圆形支柱，圆形支柱的下端埋入地面下，圆形支柱的上端设置有用于固定底柱调节杆的连接片，底柱调节杆上开设有间隔排列的调节孔，连接片通过调节孔与底柱调节杆销接。
[0009]所述太阳能聚光器还包括反射面单元弧度调节装置，反射面单元弧度调节装置包括前后间隔设置的两个直角支架以及沿反射面单元拼装方向间隔排列的多个支承杆体，支承杆体的一端与一个直角支架相连，另一端与另一个直角支架相连，支承杆体上设置有螺纹调节杆，螺纹调节杆与反射面单元的边沿相连，直角支架与底柱调节杆相连。
[0010]所述反射面单元通过螺纹调节杆设置于直角支架上方，螺纹调节杆上设置有用于支撑反射面单元的条形支架。
[0011]所述弧形反射面的正投影的形状为扇形。
[0012]所述反射面单元为弧面，反射面单元的正投影的形状为等腰梯形。
[0013]所述反射组件为两个，两个反射组件按距离太阳能电池板的远近依次排列。
[0014]上述可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器的聚光方法:包括以下步骤:
[0015]通过调节底柱调节杆对两个直角支架的相对高度进行调整，使反射面单元在水平方向上的倾斜角度得到调整，实现弧形反射面在不同季节与太阳光线照射角度的对应，从冬季到夏季，使弧形反射面在水平方向上的倾斜角度由低到高，再通过螺纹调节杆的升降变化调节反射面单元的弧度，使太阳光线均匀聚集至太阳能电池板上。
[0016]本发明的有益效果体现在:
[0017]本发明所述可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器通过调节底柱支架的高度，可以根据季节变化调整弧形反射面的角度，并结合反射面单元弧度的调节获得良好的聚光效果，同时，本发明通过镜面不锈钢板以及拉丝不锈钢板的组合，使聚光强度更容易控制，降低了反射面单元的调节复杂程度，便于对聚光强度进行灵活的调整，既提高了发电效率，又保护了太阳能电池板的使用寿命。通过使用本发明所述的太阳能聚光器，可以有效的提高太阳能电池板的发电量，在不损坏电池板的前提下，使其聚光后的发电量提高2?3倍。
[0018]进一步的，本发明采用底柱调节杆以及螺纹调节杆实现对反射面的调节，结构简单可靠，容易操作，降低了太阳能聚光器的制造和使用成本。
[0019]进一步的，通过设置前后两组反射组件，可以提高太阳能聚光器的调节灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述反射组件的俯视图；
[0021]图2为本发明所述反射面单元的俯视图；
[0022]图3为本发明所述反射面单元的主视图；
[0023]图4为入射光线在本发明所述太阳能聚光器内传播的示意图；
[0024]图5为本发明所述底柱支架的结构示意图；
[0025]图6为本发明所述螺纹调节杆与反射面单元的连接结构示意图；
[0026]图7为本发明的总体结构示意图。
[0027]图中:1、3为9:00-11:00的入射光线；2、4为14:00-17:00的入射光线；5为圆形支柱；6为连接片；7为调节孔；8为底柱调节杆；9、14为连接孔；10为直角支架；11为螺纹调节杆；12为反射面单元；13为条形支架；15为反射面；16为太阳能电池板；17为支承杆体；AB、CD、EF以及GH为弧形反射面的弧形边沿；1、J、K、L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U以及V为反射面单元的编号。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[0029]参见图1?图4，本发明所述可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器包括反射组件以及高低可调的用于支撑反射组件的底柱支架，所述反射组件为两个，两个反射组件按距离太阳能电池板16的远近(南北方向)依次排列，所述反射组件是由多块弧度可调的反射面单元12拼装而成的弧形反射面，所述弧形反射面的正投影的形状为扇形，所述反射面单元12为反射弧面，反射面单元的正投影的形状为等腰梯形，排列于反射组件中间位置的反射面单元采用拉丝不锈钢材质，排列于所述反射组件中间位置两侧的反射面单元采用镜面不锈钢材质。
[0030]参见图5，所述底柱支架包括底柱调节杆8以及圆形支柱5，圆形支柱5的下端埋入地面下，圆形支柱5的上端设置有用于固定底柱调节杆8的连接片6，底柱调节杆8上开设有间隔排列的调节孔7，连接片6通过调节孔7与底柱调节杆8销接。
[0031]参见图6以及图7，所述太阳能聚光器还包括反射面单元弧度调节装置，反射面单元弧度调节装置包括前后间隔设置的两个直角支架10以及沿反射面单元拼装方向间隔排列的多个支承杆体17，支承杆体的一端与一个直角支架相连，另一端与另一个直角支架相连，支承杆体上设置有螺纹调节杆11，螺纹调节杆与反射面单元的边沿相连，直角支架10上开设有用于连接底柱调节杆8的连接孔14，底柱调节杆上设置有对应的连接孔9，直角支架与底柱调节杆通过各自的连接孔相连，所述反射面单元12通过螺纹调节杆设置于直角支架10上方，螺纹调节杆11上设置有用于支撑反射面单元的条形支架13。
[0032]上述可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器利用反射组件将太阳光线反射并聚集至太阳能电池板16上:
[0033]通过调节底柱调节杆8对两个直角支架10的相对高度进行调整，使反射面单元12在水平方向上的倾斜角度得到调整，实现弧形反射面在不同季节与太阳光线照射角度的对应，从冬季到夏季，使弧形反射面在水平方向上的倾斜角度由低到高，再通过螺纹调节杆的升降变化调节反射面单元12的弧度，使太阳光线均匀聚集至太阳能电池板16上。
[0034]实施例
[0035]—种可调节的坐地式弧形三倍太阳能聚光器，包括底柱支架和反射面。其中反射面分为前半部分(图1中ABDC面)和后半部分(图1中EFHG面)，前后两部分分别可以独立调节。
[0036]如图1?图3所示，所述反射面由前后两块弧形面构成，前后两块弧形面中间间隔30cm以便于换季调节工作。整个反射面共由14块等腰梯形反射面单元所组成。前半部分由上底70cm，下底100cm，高200cm的8块反射面单元拼接而成；后半部分由上底60cm，下底100cm，高200cm的6块反射面单元拼接而成。反射面单元采用两种材料，分别为8K镜面不锈钢和拉丝不锈钢。其中前半部分编号为L、M和后半部分编号为S、T的四块反射面单元为拉丝不锈钢，以避免夏季中午(11:00-14:00)过强的太阳光线反射，防止太阳能电池板的温度过高以致损坏太阳能电池板，其余反射面单元采用镜面不锈钢。
[0037]反射面单元间紧密相接，单元弯曲弧度可以通过反射面单元的形变独立调节，这样不仅能聚集光照，还能相对的控制光照倍数。在光照强度相对较弱的冬季，通过调节反射面单元的弧度，来增强聚光强度，达到发电量倍增的效果。在光照强度相对较强的夏季，由于温度过高，为了保护太阳能电池板不被高温损坏，调节反射面单元的弧度，降低聚光强度，从而使整套设备正常、高效的运行。
[0038]如图4所示，反射面在不同季节由于太阳经度的变化，要相应的变化高度。其中9:00-11:00的入射光线1、3经过编号为1、J、K、Q以及R的五块镜面不锈钢的反射到达太阳能电池板；14:00-17:00的入射光线2、4经过编号为N、O、P、U以及V的五块镜面不锈钢的反射到达太阳能电池板；中午的入射光线经过编号为L、M、S以及T的四块拉丝不锈钢的反射直接到达太阳能电池板；从而保证各个时段的光照强度，增加发电量。
[0039]由于8K镜面不锈钢的反射率多90%，拉丝不锈钢的反射率为60%;入射到聚光器的光线基本也都能聚在太阳能电池板上，所以聚光后太阳能电池板的发电量是不采用聚光器的平板太阳能电池板发电量的三倍左右。由于太阳能单晶硅或多晶硅电池板承受温度的限制，聚光倍数控制在3倍以内，可以使太阳能电池板的发电量增加O?2倍。
[0040]如图5所示，底柱支架包括南北方向调节杆(即底柱调节杆)，通过调节南北方向调节杆的高度，实现反射面在不同季节与太阳光线在不同经玮度的对应。南北方向调节杆上有6个调节孔，适应春夏秋冬季节的变换调节。可以每月进行一次调节，也可以每个季度进行调节。从冬季到夏季，使用南北方向调节杆使反射面高度由低到高。
[0041]南北方向调节杆与直角支架相连接。反射面单元与东西螺纹调节杆连接，通过调节反射面单元与直角支架之间的螺纹调节杆的距离，来调节反射面单元的弧度。
[0042]参见图6所示，反射面单元弧度的调节装置起到固定和调节单元聚光反射面弧度的作用，包括直角支架、东西方向螺纹调节杆以及条形支架，用于不同安装方法的太阳能电池板的对应反射。通过调节。可以达到全面的、统一倍数的聚光反射。直角支架通过连接孔与南北方向调节杆相连，构成一体的坐地式弧形三倍太阳能聚光器。
[0043]整个聚光器反射面南北方向的调节范围可分为，反射面的前半部分的AB段可调节角度为10?45度，CD段固定；后半部分的EF段可调节角度为O?13度，GH段的可调节角度为O?27度。
[0044]本发明所述聚光器将聚集的太阳光照射到太阳能电池板上，增加了太阳能电池板发出的电量，且降低成本和成本的回收周期。
【权利要求】
1.一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:该太阳能聚光器包括反射组件以及高低可调的用于支撑反射组件的底柱支架，所述反射组件是由多块弧度可调的反射面单元(12)拼装而成的弧形反射面，排列于反射组件中间位置的反射面单元采用拉丝不锈钢材质，排列于所述反射组件中间位置两侧的反射面单元采用镜面不锈钢材质。
2.根据权利要求1所述一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:所述底柱支架包括底柱调节杆(8)以及圆形支柱(5)，圆形支柱(5)的下端埋入地面下，圆形支柱(5)的上端设置有用于固定底柱调节杆(8)的连接片￠)，底柱调节杆(8)上开设有间隔排列的调节孔(7)，连接片(6)通过调节孔(7)与底柱调节杆(8)销接。
3.根据权利要求2所述一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:所述太阳能聚光器还包括反射面单元弧度调节装置，反射面单元弧度调节装置包括前后间隔设置的两个直角支架(10)以及沿反射面单元拼装方向间隔排列的多个支承杆体(17)，支承杆体的一端与一个直角支架相连，另一端与另一个直角支架相连，支承杆体上设置有螺纹调节杆(11)，螺纹调节杆与反射面单元(12)的边沿相连，直角支架与底柱调节杆(8)相连。
4.根据权利要求3所述一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:所述反射面单元(12)通过螺纹调节杆设置于直角支架(10)上方，螺纹调节杆(11)上设置有用于支撑反射面单元的条形支架(13)。
5.根据权利要求1所述一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:所述弧形反射面的正投影的形状为扇形。
6.根据权利要求1所述一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:所述反射面单元(12)为弧面，反射面单元的正投影的形状为等腰梯形。
7.根据权利要求1所述一种可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器，其特征在于:所述反射组件为两个，两个反射组件按距离太阳能电池板(16)的远近依次排列。
8.一种如权利要求4所述可调节的坐地式弧形低倍太阳能聚光器的聚光方法:其特征在于:包括以下步骤: 通过调节底柱调节杆(8)对两个直角支架(10)的相对高度进行调整，使反射面单元(12)在水平方向上的倾斜角度得到调整，实现弧形反射面在不同季节与太阳光线照射角度的对应，从冬季到夏季，使弧形反射面在水平方向上的倾斜角度由低到高，再通过螺纹调节杆的升降变化调节反射面单元(12)的弧度，使太阳光线均匀聚集至太阳能电池板(16)上。
【文档编号】H02S40/22GK104506128SQ201410747570
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】刘英旭, 路婷, 栾维滨, 安宏彦 申请人:陕西瑞能化工有限公司