專利名稱：線聚焦聚光光伏發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光伏發電裝置，尤其涉及一種線聚焦聚光光伏發電裝置。
背景技術：
聚光光伏發電技術是通過聚光器而使較大面積的陽光匯聚在一個較小的范圍內， 克服太陽輻射能流密度低的缺陷，可以成倍提高太陽能電池的短路電流，從而使得同樣數量的半導體材料產生更多的電能，若按聚光性能效率倍數10至20倍計算，可節省十分九或者二十分之十九的太陽能電池片。用玻璃、鋁材、硅膠等普通的材料替代昂貴的太陽能電池片，從而大幅度降低光伏發電系統的成本，有利于光伏發電系統的推廣應用。聚光發電組件減少了半導體材料的消耗，相應地增加了其他替代材料的使用，其中主要是聚光透鏡。迄今為止，國內外尚未有效解決大尺寸、低成本、高耐候的線型聚光透鏡制造技術問題，本技術采用的新型聚光透鏡已解決此問題。根據2011年三季度硅材料、金屬材料、玻璃材料以及太陽能發電組件價格水平， 按本技術生產的太陽能發電組件在成本與價格方面具有極大的經濟優勢。目前聚光光伏裝置對入射光線方向十分敏感，很小的指向誤差就會使電油輸出功率大大降低，因此必須對太陽進行二維精確跟蹤，現有的雙軸跟蹤系統結構復雜，生產成本高，可靠性差，應用期維護工作量大，成為聚光型太陽能發電系統實際應用的主要障礙。聚光光伏發電系統中的對日跟蹤裝置分為單軸和雙軸兩種，單軸跟蹤裝置成本相對低廉，雙軸跟蹤裝置使太陽能電池可以始終正對太陽，但是造價較高，應用受限。為了節約成本，本實用新型專利技術采用對日單軸跟蹤方式。足夠長的聚光軸線的線型聚光陣列可彌補因東西方向陽光入射角的改變帶來的光能損失，而僅僅對南北方向仰角定時(如按農歷節氣)進行單軸手動調整或者自動調整，配置的反光鏡可降低單軸跟蹤精度，單軸跟蹤裝置結構簡單、成本低廉。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種線型聚焦聚光光伏發電裝置，它解決了目前聚光光伏發電裝置的系統容差性小、跟蹤系統復雜、可靠性低、成本高的技術問題。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案為提供一種線聚焦聚光光伏發電裝置，包括上支撐桿、下支撐桿、仰角調節機構、安裝在上支撐桿頂端的聚光透鏡、安裝在上支撐桿底端的太陽能硅片電池及散熱鋁底板、所述仰角調節機構設在下支撐桿底部，仰角調節機構包括固定支架、固定支架活動軸、上下調節支架、調節支架活動軸；其中，所述聚光透鏡為線型菲涅耳聚光平面透鏡，太陽能硅片電池設在線型菲涅耳聚光平面透鏡的焦距處， 透鏡聚焦焦斑呈帶狀，且與線型菲涅耳聚光平面透鏡聚光軸線方向相同；所述線聚焦聚光光伏發電裝置還包括均設在上支撐桿和下支撐桿內側的反光鏡，反光鏡緊貼于上支撐桿和下支撐桿內側面上，且兩個反光鏡所呈的夾角為15°C 60°C ；所述線型菲涅爾聚光平面透鏡包括上層迎光面玻璃板及其相粘接的硅膠菲涅爾鏡片；與迎光面玻璃板間隔2mm還裝有一層背光面玻璃板；在兩層玻璃板的邊沿之間設有厚度2mm、寬度3mm的硅膠密封條；兩層玻璃板周邊用鋁質邊框密封固定。較佳地，所述該發電裝置由至少兩個單體組件連接為線型陳列，單體組件沿東西方向連接而成一個單元陳列；所述仰角調節機構由活動支架的連接桿通過上下調節支架與組件下支撐桿及鋁質邊框連接，上下調節支架調整由若干個單體組件沿東西方向連接而成的一個單元陳列的仰角角度。較佳地，所述該發電裝置系按東西方向連接為陣列，即按線聚焦透鏡聚光軸線順東西方向設置；將該發電裝置與陣列旋轉九十度，將聚光軸線順南北方向設置，其陣列角度調節方法改為每日自東向西作單軸旋轉對日跟蹤，南北方向的仰角間隔15天調整一次， 以最佳仰角角度對日跟蹤。較佳地，將太陽能硅片電池置換為聚熱管，為聚熱發電提供所需的高溫熱源。本實用新型的優點是1、本實用新型采用了大尺寸的線型菲涅爾聚光平面透鏡，提高了單位面積的光通量和能流密度，提高了電池單位面積輸出功率，太陽能電池的用量僅為目前硅片電池發電系統的1/10到1/20。2、本實用新型組件采用了開放式結構，使系統具有良好的散熱及抗風性能。3、本實用新型線型聚光平面透鏡采用大型規格的雙層玻璃硅膠線型菲涅爾透鏡， 中間夾層的硅膠菲涅爾透鏡得到保護。特別是，對于厚度小于Imm的大型規格的硅膠線型菲涅爾透鏡制作技術的掌握與應用，解決了大幅度降低聚光發電組件中非硅材料成本的一個關鍵難題。4、本實用新型單軸仰角調整裝置，具有良好的機械強度和抗風特性。本實用新型可適應不同季節陽光照射方向的變化，按農歷的每一個節氣定期調整仰角角度一次，也可設置時間自動跟蹤設備每天對仰角進行調整，使線聚焦聚光光伏發電裝置始終以較為理想的方位正對太陽，從而充分發揮太陽能電池的作用。5、當太陽能硅片電池受到聚光照射時，溫度會有所升高，會降低太陽能硅片電池的發電量。本實用新型采用開放式的聚光太陽能電池組件結構，電池底板是散熱金屬板或者散熱翅片，具有良好的散熱效果。6、本實用新型的電池組件如改為聚熱管，能改造為太陽能聚熱發電裝置。7、本實用新型線聚焦聚光發電組件及陣列，根據發電系統建設安裝地區的地理位置，可將線型聚焦軸線順南北方向設置，使發電裝置陣列垂直于東西方向，實施東西方向的每天單軸跟蹤，南北方向仰角則按農歷一個節氣調整一次，最大限度地提升聚光發電系統的發電效率。
圖1為本實用新型線聚焦聚光發電單體組件側立面結構示意圖；圖2為本實用新型線聚焦聚光發電單體組件俯視結構示意圖；圖3為本實用新型單體組件陳列后的結構示意圖；圖4為本實用新型的線型菲涅爾聚光平面透鏡的結構示意圖；從圖1、2、3、4中可知本實用新型由1表示線型菲涅耳聚光平面透鏡、2表示支撐桿、3表示反光鏡、4表示太陽能硅片電池、5表示散熱鋁底板、6表示固定支架、7表示固定支架活動軸、8表示調節支架活動軸、9表示上下調節支架、10表示鋁質邊框、11表示單體組件之間的拼裝縫、12表示活動支架的連接桿、13表示迎光面玻璃板、14表示硅膠菲涅爾鏡片、 15表示背光面玻璃板、16表示硅膠密封條、17表示鋁質邊框。
具體實施方式
為了詳細說明本實用新型線聚焦聚光光伏發電裝置的技術內容、構造特征、以下結合實施方式并配合附圖作進一步說明。如圖1、2、3、4，本實用新型線聚焦聚光光伏發電裝置，包括上支撐桿2、下支撐桿 2、仰角調節機構、安裝在上支撐桿2頂端的聚光透鏡、安裝在上支撐桿底端的太陽能硅片電池4及散熱鋁底板5、所述仰角調節機構設在下支撐桿2底部，仰角調節機構包括固定支架6、固定支架活動軸7、上下調節支架9、調節支架活動軸8 ；所述聚光透鏡為線型菲涅耳聚光平面透鏡1，太陽能硅片電池4設在線型菲涅耳聚光平面透鏡的焦距處，透鏡聚焦焦斑呈帶狀，且與線型菲涅耳聚光平面透鏡聚光軸線方向相同；所述線聚焦聚光光伏發電裝置還包括均設在上支撐桿和下支撐桿內側的反光鏡3，反光鏡3緊貼于上支撐桿和下支撐桿內側面上，且兩個反光鏡所呈的夾角為15°C 60°C。所述線型菲涅爾聚光平面透鏡1包括上層迎光面的玻璃板13及其相粘接的硅膠菲涅爾鏡片14 ；與迎光面玻璃板間隔2mm還裝有一層背光面玻璃板15 ；在兩層玻璃板的邊沿之間設有厚度2mm、寬度3mm的硅膠密封條16 ；兩層玻璃板周邊用鋁質邊框17密封固定。所述該發電裝置由至少兩個單體組件連接為線型陳列，單體組件沿東西方向連接而成一個單元陳列；所述仰角調節機構由活動支架的連接桿12通過上下調節支架9與組件下支撐桿及鋁質邊框10連接，上下調節支架調整由若干個單體組件沿東西方向連接而成的一個單元陳列的仰角角度。11為單體組件之間的拼裝縫。圖2為本實用新型線聚焦聚光發電單體組件俯視結構示意圖，圖中右側無需設置鋁質邊框10，以利若干個組件之間拼接安裝，按設計長度拼裝完組件陣列之后，陣列右端設置鋁邊框封頭。單體組件透鏡寬度大于 500mm、長度大于1000mm。線型菲涅耳聚光平面透鏡1鏡寬與太陽能硅片電池4寬度之比可設置在10倍以上，使聚光幾何倍數達到10倍以上，大大提高了太陽能電池的輸出功率。線型菲涅耳聚光平面透鏡1與太陽能硅片電池4的垂直距離設計為500mm以上，在高度超過 500mm的透鏡與電池之間的空間為開放式的結構，使系統具有良好的抗風性能與散熱效果。所述該發電裝置系按東西方向連接為陣列，即按線聚焦透鏡聚光軸線順東西方向設置；將該發電裝置與陣列旋轉九十度，將聚光軸線順南北方向設置，其陣列角度調節方法改為每日自東向西作單軸旋轉對日跟蹤，南北方向的仰角間隔15天調整一次，以最佳仰角角度對日跟蹤。將太陽能硅片電池4置換為聚熱管，為聚熱發電提供所需的高溫熱源。日光通過線聚焦菲涅爾聚光平面透鏡1聚焦形成帶狀光斑，投射到位于透鏡焦距處的條形太陽能硅片電池4的表面。太陽能硅片電池4接受光能，發生光電效應轉化為電流和電壓，經輸出電路輸出電能。電池背面通過導熱膠連接到散熱鋁底板5，熱能通過散熱器帶走，以保持電池處在較低的工作溫度。當日光發生南北方向的角度變化時，按一定角度設置在電池片兩側的反光鏡3可將偏移的聚焦光斑反射至電池表面。當日光在一段時間內(如農歷的一個節氣內)入射角發生較大改變時，組件陣列下部的仰角調整機構可對組件陣列進行適時的仰角調整。本實用新型適用于多種太陽能利用裝置，如太陽能集熱器、太陽能光伏電源等，大大提高了太陽能的利用效率。本實用新型透鏡與太陽能硅片電池之間僅用間隔分布的支撐桿連接，成本大大降低。反光鏡與太陽能硅片電池兩側的支撐桿連接，便于安裝和維護。聚光器采用了獨特的設計，硅膠菲涅爾透鏡設置在雙層玻璃之間，保證了硅膠透鏡的清潔，使硅膠透鏡的光學性能不受惡劣自然環境影響，大大提高了透鏡的耐候性。南北方向的仰角調整采用陣列整體單軸調整方式，按季節手動調整或者設置電動調整裝置，結構簡單，成本低廉。該裝置結構簡單，可靠性高，便于調整，太陽能發電系統運行期間的維護工作量很低。以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬于本實用新型所涵蓋的范圍。
權利要求1.一種線聚焦聚光光伏發電裝置，包括上支撐桿、下支撐桿、仰角調節機構、安裝在上支撐桿頂端的聚光透鏡、安裝在上支撐桿底端的太陽能硅片電池及散熱鋁底板、所述仰角調節機構設在下支撐桿底部，仰角調節機構包括固定支架、固定支架活動軸、上下調節支架、調節支架活動軸；其特征在于所述聚光透鏡為線型菲涅耳聚光平面透鏡，太陽能硅片電池設在線型菲涅耳聚光平面透鏡的焦距處，透鏡聚焦焦斑呈帶狀，且與線型菲涅耳聚光平面透鏡聚光軸線方向相同；所述線聚焦聚光光伏發電裝置還包括均設在上支撐桿和下支撐桿內側的反光鏡，反光鏡緊貼于上支撐桿和下支撐桿內側面上，且兩個反光鏡所呈的夾角為15°c 60°C;所述線型菲涅爾聚光平面透鏡包括上層迎光面玻璃板及其相粘接的硅膠菲涅爾鏡片；與迎光面玻璃板間隔2mm還裝有一層背光面玻璃板；在兩層玻璃板的邊沿之間設有厚度2mm、寬度3mm的硅膠密封條；兩層玻璃板周邊用鋁質邊框密封固定。
2.如權利要求1所述的線聚焦聚光光伏發電裝置，其特征在于所述該發電裝置由至少兩個單體組件連接為線型陳列，單體組件沿東西方向連接而成一個單元陳列；所述仰角調節機構由活動支架的連接桿通過上下調節支架與組件下支撐桿及鋁質邊框連接，上下調節支架調整由若干個單體組件沿東西方向連接而成的一個單元陳列的仰角角度。
3.如權利要求1所述的線聚焦聚光光伏發電裝置，其特征在于所述該發電裝置系按東西方向連接為陣列，即按線聚焦透鏡聚光軸線順東西方向設置；將該發電裝置與陣列旋轉九十度，將聚光軸線順南北方向設置，其陣列角度調節方法改為每日自東向西作單軸旋轉對日跟蹤，南北方向的仰角間隔15天調整一次，以最佳仰角角度對日跟蹤。
4.根據權利要求1所述的線聚焦聚光光伏發電裝置，其特征在于將太陽能硅片電池置換為聚熱管，為聚熱發電提供所需的高溫熱源。
專利摘要本實用新型公開一種包括組件與陣列的線聚焦聚光光伏發電裝置，解決了現有聚光光伏發電裝置的跟蹤系統可靠性低、效率穩定性差、成本高的技術問題。包括支架、仰角陣列調節結構、安裝在組件迎光面的線型玻璃硅膠菲涅爾聚光透鏡、安裝在組件底部的太陽能電池及散熱鋁板、安裝在太陽能電池兩側的反射鏡，聚光發電組件通過支架與仰角調節結構連接。聚光器為線型菲涅爾聚光透鏡，太陽能電池組件安裝在線型菲涅爾聚光透鏡的焦距處。透鏡與太陽能電池之間僅用間隔分布的支撐桿連接，成本大大降低。反光鏡與太陽能電池兩側的支撐桿連接，便于安裝和維護。聚光器采用了獨特的設計，硅膠菲涅爾透鏡設置在雙層玻璃之間，保證了硅膠透鏡的清潔，使硅膠透鏡的光學性能不受惡劣自然環境影響，大大提高了透鏡的耐候性。
文檔編號G02B3/08GK202334374SQ20112044867
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者江聯芳 申請人:江聯芳