CN102355162A - 一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，包括一级旋转抛物面聚光反射板和二级旋转抛物面聚光反射板，一级聚光反射板采用凹面作为反射面，其旋转抛物反射面I的中心位置设置有聚光太阳能光伏电池模组；二级聚光反射板采用凸面作为反射面，且朝向旋转抛物反射面I设置，设置位置在旋转抛物反射面I的焦点附近；入射太阳光经过旋转抛物反射面I反射至旋转抛物反射面II，再反射至聚光太阳能光伏电池模组；***还包括反射面II与聚光太阳能光伏电池模组间距离自动调节装置，本发明创造性地使用了两级旋转抛物面聚光反射板，两者之间的距离可以根据太阳辐射情况进行自动调节，主动均衡聚光太阳能光伏电池模组接收到的太阳辐射量，从而实现高倍聚光太阳能光伏电池模组的最佳工作条件。

Description

一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***
技术领域
本发明涉及太阳能光电利用技术领域，特别涉及一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***。
背景技术
由于太阳能的能流密度较低且随时间和季节变化，使得同一地点同一个接收装置冬天和夏天接收到的太阳辐射量差异较大；对为恒定负载供电的太阳能光伏发电***往往会出现夏季蓄电池过充电，冬季蓄电池过放电，造成***的可靠性较差。此外比较低的太阳能能流密度使的太阳能电池组件在全年运行中大部分时间没有达到额定输出，聚光可以提高入射到太阳电池上的能流密度，进而提高太阳电池的输出功率；但聚光不能解决太阳电池上接收的太阳辐射量保持全年相对均衡问题。在高倍聚光器应用需要不断调整聚光器位置，跟踪太阳才能保证能量接受的最大化。
太阳能跟踪***可以用于各种太阳能利用装置中，尤其是高倍聚光太阳能发电***中，可以有效提高太阳能的能流密度。现有的一种带有太阳跟踪装置的太阳能电池板能够通过追踪太阳的运行变化调整电池板的朝向角度，从而保证能量的接受，但是该种装置不能解决不同季节太阳辐射差异，使得接收器获得的太阳辐射量全年不均衡，造成***可靠性比较差。
而对于采用旋转抛物面聚光结构的太阳能接收装置来说，目前还没有一种能够实现在自动跟踪太阳的同时主动调整入射到接受器上太阳辐射量的装置，使得接收光为平行光且接收到的太阳辐射量全年相对均衡。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，通过采用两级旋转抛物面聚光结构，两者之间的相对距离可以根据太阳辐射情况进行自动调节，从而改变入射到太阳能电池模组表面的太阳辐射量，实现聚光太阳能光伏电池模组接收到的太阳辐射量在设定的值附近、保持相对均衡且接收光为平行光。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
该主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，包括一级旋转抛物面和二级旋转抛物面，所述一级旋转抛物面采用凹面作为反射面，形成旋转抛物反射面I，所述旋转抛物反射面I的中心位置设置有高倍聚光的太阳能光伏电池模组；
所述一级旋转抛物面的开口面积与二级旋转抛物面的开口面积之比为100~1500：1，所述二级旋转抛物面采用凸面作为反射面，形成旋转抛物反射面II，所述旋转抛物反射面II朝向旋转抛物反射面I设置，入射太阳光经过旋转抛物反射面I反射至旋转抛物反射面II，再反射至太阳能光伏电池模组；
所述***还包括反射面距离远近调节装置，所述反射面距离远近调节装置包括与二级旋转抛物面相连接的伸缩支架以及用于驱动伸缩支架前后移动的驱动装置，用于改变旋转抛物反射面II与旋转抛物反射面I之间的距离；
进一步，所述二级旋转抛物面的旋转抛物反射面II正对太阳能光伏电池模组进行设置，设置位置在旋转抛物反射面I的焦点附近；
进一步，所述旋转抛物反射面I和旋转抛物反射面II上均设置有镀铝反光膜或为镀银镜面玻璃，镀铝反光膜和镜面反射率均大于80%；
进一步，所述***还包括反射面自动跟踪太阳装置，所述反射面自动跟踪太阳装置集成设置于一级旋转抛物面的凸面底部，在保持反射面I与反射面II之间距离不变的情况下，自动调节旋转抛物反射面I的朝向跟踪太阳；
进一步，所述反射面自动跟踪太阳装置为双轴跟踪结构；
进一步，所述驱动装置为电机；
进一步，所述***还包括控制器，所述控制器与反射面距离远近调节装置控制连接；
进一步，所述***还包括控制器，所述控制器分别与反射面距离远近调节装置和反射面自动跟踪太阳装置控制连接；
进一步，所述***还包括用于采集太阳能光伏电池模组实时输出电流信息的电池模组输出电流实时信息采集装置，在每一设定的时间周期内，所述控制器根据采集装置提供的信息，通过与设定的数据进行比较后，向反射面距离远近调节装置和/或反射面自动跟踪太阳装置传送控制信息。
本发明的有益效果是：
1．本发明创造性地使用了两级旋转抛物面，两者之间的距离可以根据太阳辐射情况进行自动调节，从而实现高倍聚光太阳能光伏电池模组的最佳工作条件并保持相对均衡，其结构紧凑，使用方便；
2.本发明的二级旋转抛物面结构将汇聚的各个方向太阳光变成平行光再入射到聚光太阳电池模组表面，从而实现太阳能光伏电池模组的最佳能量吸收，进一步保证了发电***调节的灵活性，提高了***的可靠性。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明结构示意图
图2为本发明的控制连接示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，包括一级旋转抛物面1和二级旋转抛物面2，本实施例中，一级旋转抛物面1和二级旋转抛物面2均采用CPC反射聚光板制成，其中一级旋转抛物面1的聚光反射结构采用凹面作为反射面，形成旋转抛物面反射面I 11，旋转抛物面反射面I 11的中心位置设置有具有高倍聚光性能的太阳能光伏电池模组 3；
其中二级旋转抛物面2小于一级旋转抛物面1，二级旋转抛物面2的聚光反射结构采用凸面作为反射面，形成旋转抛物面反射面II 21，旋转抛物面反射面II 21朝向旋转抛物面反射面I 11设置，入射阳光经过旋转抛物面反射面I 11反射至旋转抛物面反射面II 21，再反射至太阳能光伏电池模组3；旋转抛物面反射面I与旋转抛物面反射面II的开口面积之比为100~1500：1的范围，即旋转抛物面反射面I的开口要远大于旋转抛物面反射面II，本实施例中取500:1。
作为进一步的改进，二级旋转抛物面的旋转抛物反射面II正对聚光太阳能光伏电池模组进行设置，设置位置在旋转抛物反射面I的焦点附近。
***还包括反射面距离远近调节装置4，所述反射面距离远近调节装置4包括与二级旋转抛物面聚光反射板相连接的伸缩支架41以及用于驱动伸缩支架前后移动的驱动装置42。本实施例中，该驱动装置采用电机，当然，也可以采用其他驱动方式，如液压装置等。当然，该距离调整也是有行程限制的，本实施例中，旋转抛物反射面II的可调整位置处于旋转抛物反射面I的焦点附近±20cm的范围内。
作为进一步的改进，***还包括反射面自动跟踪太阳装置，所述反射面自动跟踪太阳装置5集成设置于一级旋转抛物面的凸面底部，所述一级旋转抛物面1和二级旋转抛物面2通过连接装置集成为一体，在保持复合抛物反射面I 11与复合抛物反射面II 21之间距离不变的情况下，旋转调节一级旋转抛物面1的朝向，实现对太阳光线的自动跟踪。即二级旋转抛物面2可以通过反射面距离远近调节装置改变与一级旋转抛物面1之间的距离，但是不能自行旋转跟踪太阳，只能和一级旋转抛物面1为一体，一起在反射面自动跟踪太阳装置的驱动下运动。反射面自动跟踪太阳装置的机械结构可以采用现有的常规结构，如马达驱动的类云台结构等。
本实施例中，所述反射面自动跟踪太阳装置为双轴跟踪结构，可以实现方位和俯仰双向跟踪太阳。 
作为进一步的改进，所述旋转抛物面反射面I和旋转抛物面反射面II上设置有镀银反射膜或镀铝反射膜。用于反射聚焦，增加入射到太阳电池上的能流密度，提高输出功率。
如图2所示，作为进一步的改进，所述***还包括控制器6，所述控制器分别与反射面距离远近调节装置4和反射面自动跟踪太阳装置5控制连接，同时，所述***还包括用于采集太阳电池模组实时输出电流信息的电池模组输出电流实时信息采集装置7，在每一设定的时间周期内，控制器6根据采集装置提供的信息，通过与设定的数据进行比较后，向反射面距离远近调节装置和反射面自动跟踪太阳装置传送控制信息，从而改变两级旋转抛物面聚光反射板的相对距离以及旋转抛物面聚光反射板的方向位置，使得太阳照射下高倍聚光太阳能光伏电池模组能够获得最佳的能量接收。当然，根据具体使用情况，也可以实现只控制反射面距离远近调节装置和反射面自动跟踪太阳装置中的一个。
本发明的具有高倍聚光性能的太阳能光伏电池模组，为可聚光1500倍的聚光三结太阳光伏电池模组。本实施例中的聚光太阳能光伏电池模组面积100mm2,在503倍聚光条件下开路电压3.193V,短路电流密度6.96A/cm2, 峰值电压2.84V，峰值电流密度6.8A/cm2，峰值功率19.3W/cm2,光电转换效率39%。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述***包括一级旋转抛物面和二级旋转抛物面，所述一级旋转抛物面采用凹面作为反射面，形成旋转抛物反射面I，所述旋转抛物反射面I的中心位置设置有高倍聚光的太阳能光伏电池模组；
所述一级旋转抛物面的开口面积与二级旋转抛物面的开口面积之比为100~1500：1，所述二级旋转抛物面采用凸面作为反射面，形成旋转抛物反射面II，所述旋转抛物反射面II朝向旋转抛物反射面I设置，入射太阳光经过旋转抛物反射面I反射至旋转抛物反射面II，再反射至太阳能光伏电池模组；
所述***还包括反射面距离远近调节装置，所述反射面距离远近调节装置包括与二级旋转抛物面相连接的伸缩支架以及用于驱动伸缩支架前后移动的驱动装置，用于改变旋转抛物反射面II与旋转抛物反射面I之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种主动均衡接受太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述二级旋转抛物面的旋转抛物反射面II正对太阳能光伏电池模组进行设置，设置位置在旋转抛物反射面I的焦点附近。
3.根据权利要求2所述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述旋转抛物反射面I和旋转抛物反射面II上均设置有镀铝反光膜或为镀银镜面玻璃，镀铝反光膜和镜面反射率均大于80%。
4.根据权利要求1所述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述***还包括反射面自动跟踪太阳装置，所述反射面自动跟踪太阳装置集成设置于一级旋转抛物面的凸面底部，在保持反射面I与反射面II之间距离不变的情况下，自动调节旋转抛物反射面I的朝向跟踪太阳。
5.根据权利要求4所述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述反射面自动跟踪太阳装置为双轴跟踪结构。
6.根据权利要求1所述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述驱动装置为电机。
7.根据权利要求1所述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述***还包括控制器，所述控制器与反射面距离远近调节装置控制连接。
8.根据权利要求4或5所述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述***还包括控制器，所述控制器分别与反射面距离远近调节装置和反射面自动跟踪太阳装置控制连接。
9.根据权利要求8述的一种主动均衡接收太阳辐射量的聚光光伏发电***，其特征在于：所述***还包括用于采集太阳能光伏电池模组实时输出电流信息的电池模组输出电流实时信息采集装置，在每一设定的时间周期内，所述控制器根据采集装置提供的信息，通过与设定的数据进行比较后，向反射面距离远近调节装置和/或反射面自动跟踪太阳装置传送控制信息。
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