专利名称：全反射聚光光伏发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能利用技术领域，涉及一种光伏发电装置，特别是指一种全反射聚光光伏发电装置。
背景技术：
60年代光伏发电系统进入空间应用，70年代进入了地面应用，90年代后期到本世纪初，世界市场出现了供不应求的局面，发展更加迅速，以平均每年约30％-40％的速度飞速发展。可以说，太阳能光伏发电技术和光伏产业正在腾飞，预测今后10年太阳能电池组件的产量将以每年30％甚至更高的递增速度发展，到2010年总装机容量将达到18GW。目前光伏发电系统的应用已从军事、航天等特殊应用领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门。据专家预测，到本世纪中叶，太阳能光伏发电将达到世界总发电量的15％-20％，成为人类的基础能源之一。
在光伏发电的发展过程中，使用成本过高一直是制约其迅速推广应用的关键因素。其重要原因之一是用于生产太阳能电池的半导体材料价格昂贵，消耗量大，导致以太阳能电池为核心的光伏发电系统的成本难以大幅度降低。世界各国的科学家们一直在尝试通过跟踪聚光的方法，增加太阳能电池所接受的太阳光照射强度，使得同样数量的半导体材料产生更多的电能，而增加的跟踪聚光部件的价格远低于所节约的半导体材料价格，从而大幅度降低光伏发电系统的成本。
自动跟踪太阳的聚光光伏发电系统的研究引起了世界各国的广泛重视，已经成为太阳能利用技术的研究热点之一。根据使用的聚光器不同，聚光光伏发电系统可以划分为点聚焦(典型的是菲涅尔透镜)、线聚焦(典型的是抛物线反射槽和线聚焦菲涅尔透镜)、面聚焦等，近几年又出现了拱形线聚焦菲涅尔透镜的应用系统。主要跟踪方式时钟式或机械式自动跟踪、使用计算机技术控制跟踪、使用太阳光传感器实现精密跟踪、计算机技术和传感器相结合实现精密跟踪。根据聚光倍数的高低，一般可以分为低倍和高倍聚光光伏发电系统。美国、西班牙、澳大利亚、俄罗斯等国在该领域的研究已达到了较高的水平。
近几年来，高效率、高性价比的单结或多结太阳能电池的记录频频被打破；抛物线槽式反射聚光器、碟式反射聚光器、线聚焦或点聚焦菲涅尔透镜聚光器、不同形式的玻璃透镜聚光器纷纷亮相；传感器控制、时钟控制、计算机控制、液体控制等各种单轴或双轴自动跟踪控制电路难分高下；风冷、水冷等主被动散热手段不分伯仲……相信各种新技术、新手段还会不断涌现。各种技术百家争鸣，优胜劣汰，很难说那种技术代表着新的发展趋势，但这也许正是跟踪聚光光伏发电系统产业化的前奏。然而无论这些技术手段如何变化，提高性能价格比和可靠性、实用性始终是共同的发展趋势，能否被市场接受是最终的检验标准。
国内对于该项目的研究水平与国外的先进水平相差甚远，大多因为存在技术缺陷、价格昂贵、可靠性低而难于普及和推广，始终停留在实验室或试生产阶段，均未实现规模化应用。
目前，得到应用的主要是固定安装、不聚光的普通太阳能光伏发电系统，其成本依然很高。市场上虽然出现一些聚光光伏发电系统，但是因存在聚光倍数低(2倍以下)或采用抛物线镜面成本高，使得其性价比不高。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种制造成本低、聚光倍数高、规模可大可小的、稳定性高的全反射聚光光伏发电装置。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是全反射聚光光伏发电装置，主要由数块平面镜安装在一个钢架的底部，钢架顶部安装一排太阳能电池组件，钢架上安装一套自动跟踪太阳光线的传感器和电控系统，通过传感器自动跟踪太阳光线将信号传送至太阳光线电控系统，并由电控系统控制驱动机构带动钢架转动，使太阳光线始终垂直电池板的平面，钢架底部的平面镜与钢架顶部的太阳能电池组件形成角度，此角度使照射到平面镜的光线反射到太阳能电池组件上发电。
上述传感器固定在钢架上，随着钢架转动，传感器采集太阳光线，并把信号传给电控系统，电控系统主要由时钟控制和传感控制组成，电控系统控制钢架的驱动机构，使钢架及其上的太阳能电池板组件自动跟踪太阳光线，确保太阳光线始终在垂直电池板的平面上。
上述驱动机构主要由电机和减速器、轴承座、传动轴组成，电控系统接受传感器的跟踪信号控制电机工作，由电机通过减速器驱动传动轴转动，带动钢架及其上的太阳能电池板组件跟踪太阳光线转动，使太阳光线始终在垂直电池板的平面上。
上述全反射聚光光伏发电装置中配设防大风保护装置，在大风气候(8级以上大风)，系统可驱动保护装置，确保机器安全。防大风保护装置具体为具有卡槽的固定架，此卡槽卡制在钢架上，使钢架定位而不可转动。
上述太阳能电池组件由一排首尾相连的太阳能电池板排列组成。
上述平面镜与太阳能电池组件相对应，相邻平面镜和相邻太阳能电池板之间均留有可使风穿过的缝隙，以具有抗风作用。
采用上述结构后，本实用新型与现有技术相比结构简单，制造成本低，规模可大可小，稳定性高，通过普通的平面镜获取数倍太阳光照射到太阳能电池组件上，聚光倍数高(3～7倍)，从而使单位面积的太阳能电池组件发出更多的电能，提高太阳能光伏发电的性价比。
图1是本实用新型中装配结构图；图1-1是图1的侧视图；图2是本实用新型具有两块平面镜的实施例原理图；图3是本实用新型具有四块平面镜的实施例原理图；图4是本实用新型具有六块平面镜的实施例原理图；图5是本实用新型具有八块平面镜的实施例原理图。
具体实施方式
请参阅图1、1-1所示，本实用新型的全反射聚光光伏发电装置，主要由数块平面镜1安装在一个钢架2的底部。
钢架2顶部安装太阳能电池组件3，此太阳能电池组件3可以由一排首尾相连的太阳能电池板排列组成。
钢架2上安装一套自动跟踪太阳光线的传感器4和电控系统(图中未示出)。所述传感器4和电控系统为现有技术运用于本实用新型中，故其结构不做细述，传感器4是固定在钢架2上，是随着钢架2转动，通过传感器4自动跟踪太阳光线，采集太阳光线，并把信号传给电控系统。电控系统主要由时钟控制和传感控制组成，电控系统控制驱动机构5工作。驱动机构5属于现有技术，其具体结构有多种，本文所示驱动机构5主要由电机51和减速器52、轴承座54、传动轴53组成，电控系统接受传感器4的跟踪信号控制电机51工作，由电机51通过减速器52驱动传动轴53转动，带动钢架2转动，使其上的太阳能电池板组件3自动跟踪太阳光线，确保太阳光线始终在垂直电池板的平面上。
配合图2-5所示，钢架2底部的平面镜1与钢架2顶部的太阳能电池组件3(即电池板)形成一定的角度，此角度使照射到平面镜1的光线反射到太阳能电池组件3上发电。
为了防风、抗风，保证装置的安装工作，本实用新型还可以配设防大风保护装置6，在大风气候(8级以上大风)，系统可驱动保护装置6，确保机器安全。防大风保护装置6的具体也有多种形式，本文所示为具有卡槽61的固定架，此卡槽61卡制在钢架2上，使钢架2定位而不可转动。另外，平面镜1与太阳能电池组件3相对应，相邻平面镜1之间均留有可使风穿过的缝隙，相邻太阳能电池板之间均留有可使风穿过的缝隙，以具有抗风作用。
图2-5为具有不同数量平面镜1的聚光光伏发电装置的原理图。
本实用新型实施时，平面镜1的块数是根据当地太阳的最大辐射强度Q1，选定太阳能光伏电池板的辐射强度Q2及尺寸宽度b，由Q2/Q1＝i得出可采用的聚光比i，由聚光比取整数，可确定平面镜1的片数N＝[i](聚光比i取整数)。根据平面镜1的片数N，估算钢架2底部的宽度，选取电池板与钢架2槽底的高度h。
结合图3所示，根据光线在平面镜1的反射规律，由作图法确定平面镜1与太阳能电池板的相对位置太阳能电池板宽度b＝AB，电池板与钢架2槽底的高度h＝AC，由于垂直太阳能电池板的光线被电池板挡住，从C点开始放置平面镜1，在平面镜1上C点的反射光线应投射到电池板B处，根据光线在平面镜1反射规律，由入射光线AC、反射光线CB和平面镜1的入射点C，可确定平面镜1的放置角度∠JCD，作AD//BC，就可求出平面镜1的宽度CD。为了减小受风面积，第二块平面镜EF与第一块平面镜CD之间留有漏风缝隙DE，同理，可求得第二块平面镜EF的位置，由对称关系可求得第三块平面镜PR和第四块平面镜TS的位置。
所得到的聚光比i＝2×(JC+GE)÷AB。
本实用新型结构简单，维护方便，规模可大可小，应用聚光、跟踪技术降低光伏发电系统成本。与现在较普及的固定式太阳能光伏发电系统相比有许多优点，如半导体材料用量少、光电转换效率高等。太阳能电池一直是光伏发电系统中的关键部件，是性能价格比的决定因素。如果使用普通的光伏发电系统，要获得更多的电能就必须使用更多的太阳能电池。而在使用同样数量半导体材料的情况下，采用聚光、跟踪等技术可以比普通光光伏发电系统获得数倍的电能，相当于用普通的材料代替昂贵的半导体材料，使获取同样电能所使用的太阳能电池的面积减少若干倍。该装置如配置充放电控制及逆变装置、蓄电装置就可供电，不受区域限制。
权利要求1.全反射聚光光伏发电装置，其特征在于主要由数块平面镜安装在一个钢架的底部，钢架顶部安装一排太阳能电池组件，钢架上安装一套自动跟踪太阳光线的传感器和电控系统，通过传感器自动跟踪太阳光线将信号传送至太阳光线电控系统，并由电控系统控制驱动机构带动钢架转动，使太阳光线始终垂直电池板的平面，钢架底部的平面镜与钢架顶部的太阳能电池组件形成角度，此角度使照射到平面镜的光线反射到太阳能电池组件上发电。
2.如权利要求1所述的全反射聚光光伏发电装置，其特征在于传感器固定在钢架上，传感器采集太阳光线，并把信号传给电控系统，电控系统主要由时钟控制和传感控制组成，电控系统控制钢架的驱动机构，带动钢架及其上的太阳能电池板组件自动跟踪太阳光线，使太阳光线始终在垂直电池板的平面上。
3.如权利要求1所述的全反射聚光光伏发电装置，其特征在于驱动机构主要由电机和减速器、轴承座、传动轴组成，电控系统接受传感器的跟踪信号控制电机工作，由电机通过减速器驱动传动轴转动，带动钢架及其上的太阳能电池板组件跟踪太阳光线转动，使太阳光线始终在垂直电池板的平面上。
4.如权利要求1所述的全反射聚光光伏发电装置，其特征在于整个装置中还配设防大风保护装置。
5.如权利要求4所述的全反射聚光光伏发电装置，其特征在于防大风保护装置为具有卡槽的固定架，此卡槽卡制在钢架上，使钢架定位。
6.如权利要求1所述的全反射聚光光伏发电装置，其特征在于太阳能电池组件由一排首尾相连的太阳能电池板排列组成。
7.如权利要求1所述的全反射聚光光伏发电装置，其特征在于平面镜与太阳能电池组件相对应，相邻平面镜和相邻太阳能电池板之间均留有可使风穿过的缝隙。
专利摘要本实用新型公开一种全反射聚光光伏发电装置，主要由数块平面镜安装在一个钢架的底部，钢架顶部安装一排太阳能电池组件，钢架上安装一套自动跟踪太阳光线的传感器和电控系统，通过传感器自动跟踪太阳光线将信号传送至太阳光线电控系统，并由电控系统控制驱动机构带动钢架转动，使太阳光线始终垂直电池板的平面，钢架底部的平面镜与钢架顶部的太阳能电池组件形成角度，此角度使照射到平面镜的光线反射到太阳能电池组件上发电。此装置结构简单、制造成本低、聚光倍数高、规模可大可小、稳定性高，通过普通的平面镜获取数倍太阳光照射到太阳能电池组件上，使单位面积的太阳能电池组件发出更多的电能，提高太阳能光伏发电的性价比。
文档编号H02N6/00GK2882107SQ20062005387
公开日2007年3月21日 申请日期2006年1月12日 优先权日2006年1月12日
发明者许翠娅 申请人:许翠娅