專利名稱：太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
下列的美國(guó)專利和公開(kāi)的專利申請(qǐng)被認(rèn)為代表了現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利7，173，179 ;7，166，797 ;7，109，461 ;7，081，584 ;7，077，532 ；
7，076，9656，999，2216，974，9046，953，0386，945，0636，897，4236，881，8936，870，0876，831，2216，828，4996，820，5096，818，8186，803，5146，800，8016，799，7426，774，2996，750，3926，730，8406，717，0456，713，6686，704，6076，700，0556，700，0546，696，6376，689，9496，686，5336，661，8186，653，5526，653，5516，620，9956，607，9366，604，4366，597，7096，583，3496，580，0276，559，3716，557，8046，552，2576，548，7516，541，6946，532，9536，530，3696，528，7166，525，2646，515，2176，498，2906，489，5536，481，8596，476，3126，472，5936，469，2416，452，0896，443，1456，441，2986，407，3286，384，3206，384，3186，380，4796，372，9786，367，2596，365，8236，349，7186，333，4586，323，4156，291，7616，284，9686，281，4856，268，5586，265，6536，265，2426，252，1556，239，3546，227，6736，225，5516，207，8906，201，1816，196，2166，188，0126，178，7076，162，9856，140，5706，111，1906，091，0206，080，9276，075，2006，073，5006，067，9826，061，1816，057，5056，043，4256，036，3236，034，3196，020，5546，020，5536，015，9516，015，9506，011，2156，008，4495，994，6415，979，8345，959，7875，936，1935，919，3145，902，4175，877，8745，851，3095，727，5855，716，4425，704，7015，660，6445，658，4485，646，3975，632，8235，614，0335，578，1405，578，1395，577，4925，560，7005，538，5635，512，7425，505，7895，498，2975，496，4145，493，8245，460，6595，445，1775，437，7365，409，5505，404，8695，393，9705，385，6155，383，9765，379，59 65，374，3175，353，7355，347，4025，344，4975，322，5725，317，1455，312，5215，272，5705，272，3565，269，8515，268，0375，261，9705，259，6795，255，6665，244，5095，228，9265，227，6185，217，5395，169，4565，167，7245，154，7775，153，7805，148，0125，125，9835，123，9685，118，3615，107，0865，096，5055，091，0185，089，0555，086，8285，071，5965，022，9294，968，3554，964，7134，963，0124，943，3254，927，7704，919，5274，892，59 34，888，0634，883，3404868379486322448368614834805483200248008684789408478470047833734771764476572647463704728878472401047199034716258471197247105884700690469655446926834691075468788046833484682865467724846721914670622466884146588054649900464352446381104636579463303046281424622432462091346124884611914460449445944704593152458648845673164559926455912545575694556788454743245298304529829451938445160184511755451038545001674494302449168144827784477052447685344699384465734446374944567834454371444879944486594442348443319944323424429178442783844248024421943441953344182384416262441575944140954404465439558143920064388481437994443793244377154437622843674034367366436175843617174354484435411543529484350837433962643377594337758433297343283894325788432305243219094321417432028843201644316448431608443145464313023431233043118694304955430132143005334291191428992042848394283588428085342761224266530426389542621954256088425389542495204249516424604242458954245153424258042382654237332423693742356434234354423009542287894223214422317442133034210463420934742093464209231420488142020044200472419882641959134192289419159441915934190766418041441796124174978417321341727404172739416973841686964162928416217441583564153476415347541534744152174415100541482994148298414756141467854146784414640841464074143234414014241343934134392413222341314854130107412945841287324118249411671841151494114592410815441075214106952410315140995154090359408648540825704081289407894440750344069812406269840611304056405405640440522284045246404241740313854029519402132340212674017332401185440106144007729400375640024993999283399820639964603994012399174039909143988166398649039860213977904397777339765083971672395703139233813900279383918238334253793179378323137690913748536371372736158533509200354660635449133532551352372135155943490950342720034194343400207339230433832463376165336993933583323350234323279531868733152926315226031349063071，667 ；3，070，699 ；3，018，313 ；2，904，6122，751，816514669RE30,384 和 RE29, 833 ；美國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng) 2007/0035864 ；2007/0023080 ；2007/0023079 ；2007/0017567
2006/0283497 2006/0193066 2006/0169315 2006/0130892 2006/0086383 2006/0054211 2005/0166953 2005/0092360 2005/0039788 2004/0231716 2004/0187907 2004/0163697 2004/0112373 2004/0079863 2004/0011395 2003/0140960 2003/0075212 2003/0016457 2002/0139414
2006/0283495 2006/0191566 2006/0162762 2006/0107992 2006/0086382 2006/0037639 2005/0161074 2005/0081909 2005/0034752 2004/0231715 2004/0187906 2004/0134531 2004/0103938 2004/0045596 2003/0213514 2003/0137754 2003/0070704 2003/0015233 2002/0121298
2006/0266408 2006/0185726 2006/0151022 2006/0124166 2006/0076048 2006/0021648 2005/0133082 2005/0081908 2005/0034751 2004/0194820 2004/0173257 2004/0123895 2004/0095658 2004/0031517 2003/0201008 2003/0116184 2003/0051750 2003/0000567 2002/0075579
2006/0243319 2006/0185713 2006/0137734 2006/0090789 2006/0072222 2005/0225885 2005/0121071 2005/0046977 2005/0022858 2004/0187913 2004/0173256 2004/0118449 2004/0085695 2004/0025931 2003/0201007 2003/0111104 2003/0047208 2002/0189662 2002/0062856
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提供改進(jìn)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，該太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng) 包括太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器和多個(gè)反射器，該太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器具有包括至少產(chǎn)生電的太 陽(yáng)能接收表面的太陽(yáng)能接收表面，該多個(gè)反射器被布置成將太陽(yáng)能直接反射到太陽(yáng)能接收 表面上，多個(gè)反射器中的每一個(gè)具有反射表面，相對(duì)于太陽(yáng)能接收表面來(lái)配置、定位和對(duì)準(zhǔn) 所述反射表面以高均勻度地將鏡面太陽(yáng)輻射反射到太陽(yáng)能接收表面上，這樣配置、定位和 對(duì)準(zhǔn)每個(gè)反射器，使得每個(gè)反射表面的幾何投影實(shí)質(zhì)上是與產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面共同 延伸的。優(yōu)選是，由反射器所反射的鏡面太陽(yáng)輻射的至少90%被反射到產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接 收表面上。優(yōu)選是，太陽(yáng)能接收表面還包括產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面。另外，幾乎100%的 由反射器所反射的鏡面太陽(yáng)輻射被反射到該太陽(yáng)能接收表面上。優(yōu)選是，在反射表面和太陽(yáng)能接收表面之間未放入中間光學(xué)器件。優(yōu)選是，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)還包括自動(dòng)橫向定位器，所述定位器是可操作的以相對(duì) 于多個(gè)反射器自動(dòng)地定位產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面，從而能
6夠在其上精確聚焦太陽(yáng)能，即使反射器組件未對(duì)準(zhǔn)。另外，所述自動(dòng)橫向定位器接收與由太 陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓和電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的以微調(diào)多個(gè)反射器的 位置，以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化系統(tǒng)的電生產(chǎn)。優(yōu)選是，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)還包括雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)，用于定位太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng) 以使多個(gè)反射器最佳地面向太陽(yáng)。另外，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)跟蹤器和位置 足艮足宗io優(yōu)選是，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)接收與由太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓和 電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的以微調(diào)多個(gè)反射器的位置以基于所述輸入來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的 電生產(chǎn)。優(yōu)選是，產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面包括多個(gè)光電電池。另外，所述光電電池被保護(hù) 層單獨(dú)地封裝。可替換地，產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面被保護(hù)層封裝。優(yōu)選是，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)還包括反射器支承表面并且多個(gè)反射器利用夾子被附接 到所述反射器支承表面上。另外，所述反射器支承表面包括多個(gè)狹縫，用于插入所述夾子以 確保多個(gè)反射器的正確放置。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，該太陽(yáng)能 發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器，其具有產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面；熱交換器， 其連接到太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器上并且具有產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面；多個(gè)反射器，其布 置成將太陽(yáng)能直接反射在產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面上和反射在產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表 面上；以及可選擇的定位器，其在多個(gè)反射器和產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面及產(chǎn)生熱量的太 陽(yáng)能接收表面之間提供了可變的定位，從而能夠選擇專用于發(fā)電的太陽(yáng)能和專用于發(fā)熱的 太陽(yáng)能的比例。優(yōu)選是，在反射表面和太陽(yáng)能接收表面之間未放入中間光學(xué)器件。優(yōu)選是，所述太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)還包括自動(dòng)橫向定位器，所述定位器是可操 作的以相對(duì)于多個(gè)反射器自動(dòng)地定位產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收 表面，從而能夠在其上精確地聚焦太陽(yáng)能，即使反射器組件未對(duì)準(zhǔn)。另外，所述自動(dòng)橫向定 位器接收與由太陽(yáng)能到電轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生電壓和電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的以微調(diào)多 個(gè)反射器的位置以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化系統(tǒng)的電生產(chǎn)。優(yōu)選是，所述太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)還包括雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)，用于定位太陽(yáng) 能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，以使多個(gè)反射器最佳地面向太陽(yáng)。另外，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)包括 旋轉(zhuǎn)跟蹤器和位置跟蹤器。優(yōu)選是，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)接收與由太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓和 電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的來(lái)微調(diào)多個(gè)反射器的位置以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化系統(tǒng) 的電生產(chǎn)。優(yōu)選是，產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面包括多個(gè)光電電池。另外，所述光電電池被保護(hù) 層單獨(dú)地封裝。另外或者替代地，產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面被保護(hù)層封裝。優(yōu)選是，所述太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)還包括反射器支承表面并且多個(gè)反射器利用 夾子被附接到所述反射器支承表面上。另外，所述反射器支承表面包括多個(gè)狹縫，用于插入 所述夾子以確保多個(gè)反射器的正確放置。
從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中將更充分地理解和評(píng)價(jià)本發(fā)明，其中圖1A、1B和1C是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的按三種可替換的操作環(huán)境來(lái)構(gòu)造和 操作的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的圖解；圖2A與2B是特別適用于根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例來(lái)構(gòu)造和操作的太陽(yáng)能發(fā)電 系統(tǒng)中的反射器部分的優(yōu)選實(shí)施例的兩種不同透視方法的簡(jiǎn)化的分解圖的圖解；圖3A與3B是分別相當(dāng)于圖2A與2B的簡(jiǎn)化的組裝好的視圖的圖解；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的圖2A-3B的反射器到反射器部分的一優(yōu) 選連接方法的簡(jiǎn)化的圖示和截面的圖解；圖5是在本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的一優(yōu)選的反射鏡排列方式的簡(jiǎn)化圖示的 圖解；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例來(lái)構(gòu)造和操作的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件的簡(jiǎn)化圖 示的圖解；圖7是從一些反射器部分的鏡面到圖6的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件的接收器部分的射束 路徑的簡(jiǎn)化圖示的圖解；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例來(lái)構(gòu)造和操作的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件的簡(jiǎn)化分 解圖的圖解；圖9是圖8的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件的簡(jiǎn)化的組裝視圖的圖解；圖10A、10B和10C圖解了對(duì)于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件相對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的反射器 部分的三種不同位置，太陽(yáng)能在圖8和9的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件上的沖擊；以及圖11A、11B和11C圖解了對(duì)于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件相對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的反射器 部分的三種不同位置，太陽(yáng)能在圖8和9的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件上的沖擊。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見(jiàn)圖1A、1B與1C，其是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的按兩種可替換的操作環(huán) 境來(lái)構(gòu)造和操作的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的圖解。轉(zhuǎn)向圖1A，可見(jiàn)到總得由附圖標(biāo)記100 來(lái)表示的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)100優(yōu)選包括太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件102，在圖6中 圖解了該太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件102的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)其進(jìn)行了具體的描述。如在圖6中清晰地看到的，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件102包括太陽(yáng)能接收組件104和反 射器組件105，其包括布置成將太陽(yáng)能直接反射到太陽(yáng)能接收組件104的太陽(yáng)能接收表面 107上的多個(gè)反射器106。多個(gè)反射器106中的每一個(gè)具有反射表面，相對(duì)于太陽(yáng)能接收表 面107來(lái)配置、定位和對(duì)準(zhǔn)所述反射表面以高均勻度地將鏡面太陽(yáng)輻射反射到太陽(yáng)能接收 表面107上。這樣配置、定位和對(duì)準(zhǔn)每個(gè)反射器106，使得每個(gè)反射表面的幾何投影實(shí)質(zhì)上 是與太陽(yáng)能接收表面107共同延伸的。本發(fā)明的獨(dú)特特征是，在反射器106的反射表面和太陽(yáng)能接收表面107之間未放 入中間光學(xué)器件。這在圖7中清晰地示出了。現(xiàn)在再轉(zhuǎn)向圖8，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附加特征是，太陽(yáng)能接收組件104包括太 陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108，所述太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108具有產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面110和 熱耦合到太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108上的熱交換器112并且具有產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114，所述熱交換器112可以是主動(dòng)式的或者被動(dòng)式的。太陽(yáng)能接收表面110和114兩者都 被配置成位于多個(gè)反射器106的共同聚焦面中。轉(zhuǎn)到圖6，可見(jiàn)，優(yōu)選是提供可選擇的Z軸線定位器116，以沿Z軸線在多個(gè)反射器 106和太陽(yáng)能接收表面107之間提供可變的Z軸線定位，從而能夠選擇專用于發(fā)電的太陽(yáng)能 和專用于發(fā)熱的太陽(yáng)能的比例。圖10A-10C顯示了來(lái)自反射器組件105的太陽(yáng)能對(duì)三個(gè)不同的相對(duì)的Z軸線位置 的沖擊圖10A顯示了當(dāng)太陽(yáng)能接收表面107離反射器組件105的中心為距離Z1時(shí)在產(chǎn)生 電的太陽(yáng)能接收表面110和幾乎所有的產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114兩者上的沖擊；圖 10B顯示了當(dāng)太陽(yáng)能接收表面107離反射器組件105的中心為距離Z2 < Z1時(shí)在產(chǎn)生電的 太陽(yáng)能接收表面110和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114的一部分上的沖擊；以及，圖10C顯 示了當(dāng)太陽(yáng)能接收表面107離反射器組件105的中心為距離Z3 < Z2時(shí)僅在產(chǎn)生電的太陽(yáng) 能接收表面110上的沖擊。轉(zhuǎn)到圖6，可見(jiàn)，優(yōu)選是提供自動(dòng)橫向定位器120，以沿軸121在垂直于Z軸線118 的方向上在多個(gè)反射器106和產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面110及產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面 114之間提供定位，從而能夠使太陽(yáng)能精確聚焦在表面110和114上，即使反射器組件105 和表面110及114暫時(shí)或者長(zhǎng)期未對(duì)準(zhǔn)，例如，由于風(fēng)或者熱效應(yīng)而可能出現(xiàn)該情況。優(yōu)選 是，所述自動(dòng)橫向定位器120接收與由太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電壓和電流有關(guān) 的輸入，并且是可操作的以微調(diào)太陽(yáng)能接收表面107的位置以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化系統(tǒng) 的電生產(chǎn)。圖11A-11C圖解了由自動(dòng)橫向定位器120所提供的自動(dòng)定位補(bǔ)償。圖11A顯示一 典型的優(yōu)選穩(wěn)態(tài)定向，其中多個(gè)反射器106將太陽(yáng)能準(zhǔn)確地聚焦在產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表 面110上和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114上。圖11B顯示了由于風(fēng)或者其他環(huán)境因素而 在多個(gè)反射器106的定位中的畸變效應(yīng)，其導(dǎo)致太陽(yáng)能不能被準(zhǔn)確地聚焦在產(chǎn)生電的太陽(yáng) 能接收表面110上和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114上。圖11C顯示自動(dòng)橫向定位器120 提供了產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面110的和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114的沿軸121的位 置的實(shí)時(shí)再調(diào)整，以補(bǔ)償該畸變的運(yùn)行結(jié)果，從而多個(gè)反射器106將太陽(yáng)能準(zhǔn)確地聚焦在 產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面110和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114上。轉(zhuǎn)到圖6，又可見(jiàn)，優(yōu)選是提供包括旋轉(zhuǎn)跟蹤器122和位置跟蹤器123的雙軸線太 陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)，以用于定位太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器組件102，使得當(dāng)在白天和常年期間太陽(yáng)在天空中移 動(dòng)時(shí)反射器組件105最佳地面向太陽(yáng)。轉(zhuǎn)到圖1A，可見(jiàn)，可以通過(guò)合適的輸電線130經(jīng)由逆變器(inverter) 132向電器 (未顯示)提供由太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電，或者通過(guò)傳統(tǒng)的雙向電表(未顯 示)向配電網(wǎng)(未顯示)提供由太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電，所述逆變器132將 直流(DC)電轉(zhuǎn)換為交流(AC)電。可替換地，在沒(méi)有從直流電轉(zhuǎn)換為交流電的情況下，可以 將所產(chǎn)生的電提供給蓄電池(未顯示)。雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)優(yōu)選通過(guò)逆變器132接收與由太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn) 生的電壓和電流有關(guān)的周期性輸入。雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)優(yōu)選地是可操作的以比較來(lái)自不 同時(shí)間周期的輸入以微調(diào)反射器組件105的位置，以便優(yōu)化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)100的電生產(chǎn)， 并且克服來(lái)自反射器組件105的日光在太陽(yáng)能接收表面107上輕微的未對(duì)準(zhǔn)或者任何其他
9不理想的聚焦。優(yōu)選是，利用分別連接到水源和熱水儲(chǔ)罐144上的管141和142來(lái)使水循環(huán)通過(guò) 熱交換器112。該加熱過(guò)的水可以被用作民用熱水和/或用于其他應(yīng)用，例如，空調(diào)和/或 加熱。應(yīng)意識(shí)到，可以通過(guò)熱交換器112循環(huán)除水之外的液體。現(xiàn)在參見(jiàn)圖1B，其顯示了布置成為多個(gè)住宅或者其他設(shè)施提供電能和加熱液體的 上述類型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)152的集合150?？梢匀鐖D1B所示地結(jié)合太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)152 的電輸出。可以通過(guò)合適的輸電線153向公共的蓄電池156供應(yīng)由系統(tǒng)152的多個(gè)太陽(yáng)能到 電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電，通過(guò)多個(gè)逆變器157或者公共的逆變器(未顯示)向多個(gè)住 宅160供應(yīng)由系統(tǒng)152的多個(gè)太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電以為其中的電器(未顯 示)提供電，或者通過(guò)公共的傳統(tǒng)的雙向電表(未顯示)向配電網(wǎng)(未顯示)供應(yīng)由系統(tǒng) 152的多個(gè)太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電。優(yōu)選是，利用連接到水源和熱水儲(chǔ)罐168上的管167來(lái)使水循環(huán)通過(guò)熱交換器 112。該加熱過(guò)的水可以被用作民用熱水和/或用于其他應(yīng)用，例如，空調(diào)和/或加熱?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1C，其顯示了安裝在公共的雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)174上的上述類型的 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)172的集合170，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)174用于定位多個(gè)反射器106以 當(dāng)白天和常年太陽(yáng)在天空中移動(dòng)時(shí)最佳地面向太陽(yáng)。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)172優(yōu)選地是可操作 的來(lái)為多個(gè)住宅或者其他設(shè)施提供電能和加熱液體?？梢匀鐖D1C所示地結(jié)合太陽(yáng)能發(fā)電 系統(tǒng)172的電輸出?？梢酝ㄟ^(guò)合適的輸電線176向公共的蓄電池178供應(yīng)由系統(tǒng)172的多個(gè)太陽(yáng)能到 電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電，通過(guò)多個(gè)逆變器或者公共的逆變器180向多個(gè)住宅182供應(yīng) 由系統(tǒng)172的多個(gè)太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電以用于為其中的電器(未顯示)提 供電，或者通過(guò)公共的傳統(tǒng)的雙向電表(未顯示)向配電網(wǎng)(未顯示)供應(yīng)由系統(tǒng)172的 多個(gè)太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108所產(chǎn)生的電。優(yōu)選是，利用連接到水源并且連接到熱水儲(chǔ)罐192上的管190來(lái)使水循環(huán)通過(guò)熱 交換器112。該加熱過(guò)的水可以被用作民用熱水和/或用于其他應(yīng)用，例如，空調(diào)和/或加 熱?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2A與2B，其是特別適用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和操作的太 陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的反射器組件200的優(yōu)選實(shí)施例的兩種不同透視方法的簡(jiǎn)化的分解圖的 圖解；對(duì)于圖3A與3B，其分別是對(duì)應(yīng)于圖2A與2B的簡(jiǎn)化的組裝好的視圖的圖解；對(duì)于圖 4，其是顯示反射器到圖2A-3B的反射器部分上的一優(yōu)選連接方法的簡(jiǎn)化的圖示和截面的 圖解，并且對(duì)于圖5，其是圖解本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的一優(yōu)選的反射鏡排列方式的簡(jiǎn) 化的圖示。如圖2A-5所示，反射器組件200優(yōu)選包括多個(gè)(優(yōu)選是，總計(jì)四個(gè))彎曲的支承 構(gòu)件202，每個(gè)支承構(gòu)件202被構(gòu)造成具有反射器支承表面204，所述反射器支承表面204 被配置成拋物面的一部分，最優(yōu)選是，具有或者1. 6或者2. 0米的焦距的拋物面。支承構(gòu)件 202優(yōu)選是由聚丙烯注射成型的并且包括玻璃纖維。優(yōu)選是，反射器支承表面204由多個(gè)不 同地成形的平坦的單獨(dú)的反射器支承表面206形成，其限定了單獨(dú)的反射器構(gòu)件的精確的 光學(xué)定位。優(yōu)選是，彎曲的支承構(gòu)件202背對(duì)反射器支承表面204的表面208由橫向結(jié)構(gòu)的肋條210形成，優(yōu)選地布置在關(guān)于反射器組件200的中心和關(guān)于構(gòu)件202的每個(gè)最外面 的轉(zhuǎn)角的同心圓中。在反射器支承表面204上安裝了多個(gè)平坦的反射器構(gòu)件212，每個(gè)單獨(dú)的平坦的 反射器構(gòu)件212被安裝在相應(yīng)地成形的平坦的單獨(dú)的反射器支承表面206上，該單獨(dú)的反 射器支承表面206形成在反射器支承表面204上。本發(fā)明的獨(dú)特特征是，這樣選擇每個(gè)單 獨(dú)的平坦反射器構(gòu)件212的配置、位置和對(duì)準(zhǔn)，使得每個(gè)單獨(dú)的平坦反射器構(gòu)件212的反射 表面的幾何投影實(shí)質(zhì)上是與產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面107共同延伸的(圖1A)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，其中所述反射器支承表面204具有1. 6米的焦距，設(shè)置 有總共大約1600個(gè)單獨(dú)的反射器構(gòu)件并且包括大約400種不同的反射器構(gòu)件的配置。優(yōu) 選是，每個(gè)支承構(gòu)件202上的單獨(dú)的反射器構(gòu)件的配置和布置是相同的。每個(gè)支承構(gòu)件202 上的單獨(dú)的反射器構(gòu)件212的配置和布置沿從反射器組件200的幾何中心向外延伸的假想 的對(duì)角線是大致對(duì)稱的。應(yīng)意識(shí)到，所有的單獨(dú)的平坦反射器構(gòu)件212優(yōu)選是平行四邊形 的，并且單獨(dú)的平坦反射器構(gòu)件212中的一些，特別是靠近反射器組件200的幾何中心的那 些，是正方形的。如特別是在圖4中看到的，平坦反射器構(gòu)件212沿平坦的單獨(dú)反射器支承表面206 安裝在反射器支承表面204上。平坦的單獨(dú)反射器支承表面206優(yōu)選被向上凸出的壁部分 220分開(kāi)，其提供了反射器構(gòu)件212沿反射器支承表面206的正確對(duì)準(zhǔn)。反射器構(gòu)件212優(yōu) 選是利用夾子222附接到反射器支承表面206上，便于在所需要的特定的反射器構(gòu)件212 的置換情況下除去。反射器支承表面206優(yōu)選配置有狹縫224，以用于放置夾子222并且確 保反射器構(gòu)件212的正確對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)意識(shí)到，提供夾子222和狹縫224允許將反射器構(gòu)件212精確地對(duì)準(zhǔn)并附接到 支承表面206上，其一般是由塑料形成的，不需要粘合材料，而粘合材料一般隨時(shí)間降解。 夾子222和狹縫224 —般允許將太陽(yáng)能從反射器構(gòu)件212反射到產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面 107和產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面110上的準(zhǔn)確度保持在幾毫弧度(mili-radians)的范圍 內(nèi)。現(xiàn)在參見(jiàn)圖8，其是圖解根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)構(gòu)造和操作的太陽(yáng)能接收組 件104的簡(jiǎn)化的分解圖，并且圖9是圖解圖8的太陽(yáng)能接收組件104的簡(jiǎn)化的組裝圖。如圖8和9所示，太陽(yáng)能接收組件104包括太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器108，所述太陽(yáng)能 到電的轉(zhuǎn)換器108具有產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面110，其包括附接(優(yōu)選，通過(guò)焊接)到吸 熱部分251上的多個(gè)光電電池250 (優(yōu)選是由合適的半導(dǎo)體材料形成的)，所述產(chǎn)生電的太 陽(yáng)能接收表面110優(yōu)選是用熱的方法并且用機(jī)械方法地接合到產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表 面114上，該產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面114關(guān)于該產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面110在外圍 延伸。熱交換器112優(yōu)選包括水流動(dòng)部分252和進(jìn)水/出水部分254，所述水流動(dòng)部分252 包括用于熱耗散和傳遞的多個(gè)水通道，所述進(jìn)水/出水部分254包括與冷水進(jìn)口 141和熱 水出口 142流體連通的水流動(dòng)通道256。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖8所示，每個(gè)光電電池250被保護(hù)層單獨(dú)地封裝， 所述保護(hù)層優(yōu)選是由玻璃或者其他合適的材料形成的。另外或者替代地，產(chǎn)生電的太陽(yáng)能 接收表面110可以整個(gè)被保護(hù)層封裝，所述保護(hù)層優(yōu)選是由玻璃或者其他合適的材料形成 的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，本發(fā)明不限于上面具體描述和圖解的特征。而是，本 發(fā)明的范圍擴(kuò)展到本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀上述說(shuō)明時(shí)想到的所述特征的不同組合和再 組合以及其改進(jìn)和變化，并且其不在現(xiàn)有技術(shù)中。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器，其具有太陽(yáng)能接收表面，所述太陽(yáng)能接收表面包括至少產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面；以及多個(gè)反射器，其被布置成將太陽(yáng)能直接反射到所述太陽(yáng)能接收表面上，所述多個(gè)反射器中的每一個(gè)具有反射表面，相對(duì)于所述太陽(yáng)能接收表面來(lái)配置、定位和對(duì)準(zhǔn)所述反射表面以高均勻度地將鏡面太陽(yáng)輻射反射到所述太陽(yáng)能接收表面上，這樣配置、定位和對(duì)準(zhǔn)每個(gè)所述反射器，使得每個(gè)反射表面的幾何投影實(shí)質(zhì)上是與所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面共同延伸的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，由所述反射器所反射的所述鏡面太 陽(yáng)輻射的至少90%被反射到所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述太陽(yáng)能接收表面還包括產(chǎn)生熱 量的太陽(yáng)能接收表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，幾乎100%的由所述反射器所反射的 所述鏡面太陽(yáng)輻射被反射到所述太陽(yáng)能接收表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，在所述反射表面和所述太陽(yáng)能接收 表面之間未放入中間光學(xué)器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，還包括自動(dòng)橫向定位器，所述定位器是可 操作的以相對(duì)于所述多個(gè)反射器自動(dòng)地定位所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面和所述產(chǎn)生熱 量的太陽(yáng)能接收表面，從而能夠在其上精確聚焦太陽(yáng)能，即使所述反射器組件未對(duì)準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)橫向定位器接收與由所述 太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓和電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的以微調(diào)所述多個(gè)反 射器的位置，以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化所述系統(tǒng)的電生產(chǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，還包括雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)，用于定位所 述太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)以使所述多個(gè)反射器最佳地面向太陽(yáng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn) 跟蹤器和位置跟蹤器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)接收與由 所述太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓和電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的以微調(diào)所述多 個(gè)反射器的位置以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化所述系統(tǒng)的電生產(chǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面包括 多個(gè)光電電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述光電電池被保護(hù)層單獨(dú)地封裝。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面被保 護(hù)層封裝。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，還包括反射器支承表面，并且其中所述多 個(gè)反射器利用夾子被附接到所述反射器支承表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述反射器支承表面包括多 個(gè)狹縫，用于插入所述夾子以確保所述多個(gè)反射器的正確放置。
16.一種太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器，其具有產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面；熱交換器，其連接到所述太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器上并且具有產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面；多個(gè)反射器，其布置成將太陽(yáng)能直接反射到所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面上和反射到 所述產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面上；以及可選擇的定位器，其在所述多個(gè)反射器和所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面及所述產(chǎn)生熱 量的太陽(yáng)能接收表面之間提供了可變的定位，從而能夠選擇專用于發(fā)電的太陽(yáng)能和專用于 發(fā)熱的太陽(yáng)能的比例。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，在所述反射表面和所述太 陽(yáng)能接收表面之間未放入中間光學(xué)器件。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，還包括自動(dòng)橫向定位器，所述定 位器是可操作的以相對(duì)于所述多個(gè)反射器自動(dòng)地定位所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面和所 述產(chǎn)生熱量的太陽(yáng)能接收表面，從而能夠在其上精確地聚焦太陽(yáng)能，即使所述反射器組件 未對(duì)準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述自動(dòng)橫向定位器接收與由所 述太陽(yáng)能到電轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生電壓和電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的以微調(diào)所述多個(gè)反射 器的位置以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化所述系統(tǒng)的電生產(chǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，還包括雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)，用 于定位所述太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，以使所述多個(gè)反射器最佳地面向太陽(yáng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu) 包括旋轉(zhuǎn)跟蹤器和位置跟蹤器。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述雙軸線太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu) 接收與由所述太陽(yáng)能到電的轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓和電流有關(guān)的輸入，并且是可操作的來(lái)微 調(diào)所述多個(gè)反射器的位置以基于所述輸入來(lái)最優(yōu)化所述系統(tǒng)的電生產(chǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收 表面包括多個(gè)光電電池。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述光電電池被保護(hù)層單 獨(dú)地封裝。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收 表面被保護(hù)層封裝。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，還包括反射器支承表面，并且其 中所述多個(gè)反射器利用夾子被附接到所述反射器支承表面上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽(yáng)能發(fā)電和發(fā)熱系統(tǒng)，其中，所述反射器支承表面包括 多個(gè)狹縫，用于插入所述夾子以確保所述多個(gè)反射器的正確放置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其包括帶有太陽(yáng)能接收表面的太陽(yáng)能到電的換能器，所述換能器包括至少產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面和設(shè)置來(lái)將太陽(yáng)能直接反射到太陽(yáng)能接收表面上的多個(gè)反射器，多個(gè)反射器中的每一個(gè)具有反射表面，配置和定位所述反射表面并且相對(duì)于太陽(yáng)能接收表面對(duì)準(zhǔn)以將鏡面太陽(yáng)輻射按高均勻度地反射在太陽(yáng)能接收表面上，這樣構(gòu)造、定位和對(duì)準(zhǔn)每個(gè)反射器，使得每個(gè)反射表面的幾何投影實(shí)質(zhì)上與產(chǎn)生電的太陽(yáng)能接收表面共同延伸。
文檔編號(hào)F24J2/40GK101855501SQ200880115492
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者E·塔拉齊, O·萊文, P·米加洛維奇, R·塞格夫, R·惠蘭, S·察得卡 申請(qǐng)人:杰尼斯太陽(yáng)能有限公司