CN103427714B - 一种太阳能反射聚光光伏***及其反射聚光方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能反射聚光光伏***及其反射聚光方法，该***包括：光反射装置、光能接收器、万向旋转装置及控制器，光反射装置固定在万向旋转装置上，能够沿任意方位旋转，光能接收器固定在光反射装置的光反射路径上；光反射装置包括：框架及多个反射镜；多个反射镜并排安装在框架上，形成蝶形结构；光能接收器包括：外壳、移动机构及光伏电池组件；遮挡板设置在外壳的开口处；光伏电池正对透光口设置于外壳的内部，并通过移动机构沿垂直遮挡板的方向移动；控制器连接移动机构及万向旋转装置，用于驱动移动机构及万向旋转装置。本发明可以通过调节光伏电池与光反射装置之间的距离实时地调整聚光强度，提高了光伏发电的效率，扩大了光伏发电的应用范围。

Description

一种太阳能反射聚光光伏***及其反射聚光方法

技术领域

本发明涉及聚光光伏技术，特别是关于自适应的反射式聚光光伏技术，具体的讲是一种太阳能反射聚光光伏***及其反射聚光方法。

背景技术

聚光光伏技术是通过使用光学材料如透镜或反射镜，将较大面积的太阳光聚集到安装有光伏电池的聚光区域的一种太阳能发电技术。其中，反射区域或透射区域与聚光区域的面积之比为聚光强度。当前高倍聚光光伏***的聚光强度可达300-1000倍。

由于聚光光伏***的光伏电池只能将太阳总辐射能量的一部分转换成电能（当前高效率的多节点光伏电池的转换效率大约在40％左右），其余占大部分的光能会被转换成热能，如果不能将这部分热能有效置换出来，聚光区域内会出现超高温，会导致该区域内的元器件（光伏电池）的损坏。

在现有的聚光光伏产品中，聚光强度被设定为一个固定值，其中聚光强度的选择会按光伏组件能接受的最大光能强度DNI（Direct Normal Irradiation，即聚光倍数乘以太阳直射辐射能量）来设计。这种设计的弊端是，DNI最大值的持续时间较短，这是因为DNI的最大值往往出现在夏季的正午时分，此时聚光光伏***到太阳的直线距离最短，而随着时间的推移，聚光光伏***到太阳的直线距离变长，DNI的最大值也就无法保持。所以现有聚光光伏***大部分时间都工作在光能强度不足的条件下，无法达到其设计的额定发电出力，工作效率低下，造成了资源的巨大浪费。

发明内容

本发明提供一种太阳能反射聚光光伏***及其反射聚光方法，以实时调整聚光强度，提高光伏发电效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法，所述的方法包括：采用光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上；根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；所述的光伏电池将接收到的太阳光反射的光能转换为电能。

在一实施例中，根据所述光伏电池组件接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离包括：对所述光伏电池的温度进行检测生成检测温度，根据检测温度与额定温度的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，根据所述光伏电池组件接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离包括：对所述光伏电池的发电量进行检测生成检测发电量，根据检测发电量与额定发电量的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；将所述光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；将所述光伏电池件的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；将所述光伏电池的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；将所述光伏电池件的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能反射聚光光伏***，所述的***包括：光反射装置，用于反射太阳光并将反射的太阳光聚光到光伏电池组件的光伏电池上；旋转控制装置，用于根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；光距调整装置，用于根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；所述的光伏电池，将接收到的太阳光反射的光能转换为电能。

在一实施例中，所述的光距调整装置进一步包括：温度检测单元，用于对所述光伏电池的温度进行检测生成检测温度，距离控制单元，用于根据检测温度与额定温度的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的光距调整装置进一步包括：发电量检测单元，用于对所述光伏电池组件中的光伏电池的发电量进行检测生成检测发电量，所述的距离控制单元用于根据检测发电量与额定发电量的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

在一实施例中，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能反射聚光光伏***，所述的***包括：光反射装置、光能接收器、万向旋转装置及控制器，所述光反射装置固定在所述的万向旋转装置上，并能够沿任意方位旋转，所述的光能接收器通过支架固定在所述光反射装置的光反射路径上；所述的光反射装置包括：框架及多个反射镜；所述多个反射镜并排安装在所述框架上，形成蝶形结构；所述的光能接收器包括：外壳、移动机构、具备设有透光口的遮挡板及光伏电池的光伏电池组件；所述的遮挡板设置在所述外壳的开口处；所述的光伏电池正对所述透光口设置于所述外壳的内部，并固定在所述移动机构上，在所述的移动机构的驱动下沿垂直所述遮挡板的方向移动，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；所述的控制器连接所述的移动机构及万向旋转装置，用于驱动所述的移动机构及万向旋转装置。

进一步地，所述的控制器包括：移动机构控制单元，连接所述的移动机构，用于根据太阳直射辐射能量的强弱驱动所述的移动机构；旋转控制单元，连接所述的万向旋转装置，用于根据太阳的位置实时调整所述的光反射装置的方位。

进一步地，所述的移动机构包括：螺杆、或齿条和齿轮，以及电机。

进一步地，所述的万向旋转装置包括：竖直旋转机构，通过一连接件连接所述的框架，用于驱动所述的光反射装置在竖直方向旋转；水平旋转机构，设置在所述的竖直旋转机构下方，用于驱动所述的光反射装置在水平方向旋转。

本发明的有益技术效果在于：本发明可以通过调节光伏电池与光反射装置之间的距离实时地调整聚光强度，提高了光伏发电的效率，扩大了光伏发电的应用范围。另外，本发明可以根据太阳的位置实时调整光反射装置的位置，使得光反射装置正对太阳，以接收最大的光强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法流程图；

图2为本发明实施例的反射式聚光光伏装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的光能接收器202的结构示意图；

图4为本发明实施例的太阳光在传播过程中的光反射及接收区域示意图；

图5为本发明实施一天之中DNI的变化曲线；

图6为本发明实施例一的光伏电池组件的移动方向示意图；

图7为本发明实施例的太阳能反射聚光光伏***结构框图；

图8为本发明实施例光距调整装置的结构框图；

图9为本发明实施例二的光伏电池组件的移动方向示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法，该太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法包括：

步骤S101：采用光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上；

步骤S102：根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；

步骤S103：根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；

步骤S104：所述的光伏电池将接收到的太阳光反射的光能转换为电能。

由图1所示的流程可知，本实施例中，光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上后，根据光伏电池接收到的太阳光反射的能量值可以调整光伏电池组件与光反射装置之间的距离，使光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化，实现了调整聚光强度的实时调整，提高了光伏发电的效率，扩大了光伏发电的应用范围。另外，本发明可以根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使光反射装置朝向太阳（即，使太阳能够直射光反射装置），以接收最大的光强。

图1所示的流程中的太阳能反射聚光光伏***如图2所示，该太阳能反射聚光光伏***包括：光反射装置201、光能接收器202、万向旋转装置203及控制器204。

光反射装置201固定在所述的万向旋转装置203上，万向旋转装置203可以带动光反射装置201沿任意方位旋转，以使光反射装置201能够时刻正对太阳。光能接收器202通过支架207固定在光反射装置201的光反射路径上。支架207一般为3至4根，并且为空心管结构，用于信号线布线。

光反射装置201包括：框架205及多个反射镜206。反射镜206带有一定的曲率，多个反射镜206并排安装在框架205上，形成蝶形结构，如图2所示。

如图3所示，光能接收器202包括：外壳301、光伏电池组件及移动机构304。光伏电池组件包括具备透光口305的遮挡板302及光伏电池303等元件。

遮挡板302一般为陶瓷材料制成，设置在外壳301的开口处；光伏电池303正对透光口305，设置于外壳301的内部，并且光伏电池303固定在移动机构304上，可在移动机构304的驱动下沿光反射路径的方向伸缩移动，使光反射装置201反射到光伏电池上的光距发生变化。

如图3所示，移动机构304包括螺杆306及步进电机307，光伏电池303固定在螺杆306的一端，在步进电机307的驱动下，光伏电池组件可以带动光伏电池303在光的反射路径上来回移动。为了实现带动光伏电池303在光反射路径上来回移动的功能，移动机构304还可以为齿条、齿轮及电机的组合，或者为滑轨及电机的组合，本发明移动机构304的不限于此。

如图2所示，控制器204光能接收器202及万向旋转装置203分别连接，用于驱动光能接收器202中的移动机构304的水平移动及万向旋转装置203的旋转移动。控制器204可以包括移动机构控制单元及旋转控制单元。移动机构控制单元通过信号线连接移动机构304的步进电机307，旋转控制单元通过信号线连接万向旋转装置203。从控制器204引出的信号线需要穿过一根空心结构的支架207的内部，然后连接到步进电机307。控制器204可以为PLC控制器或者单片机等，本发明不以此为限。

再如图2所示，万向旋转装置203包括：竖直旋转机构208及水平旋转机构209。竖直旋转机构208通过一连接件210连接框架205，竖直旋转机构208用于驱动光反射装置201在竖直方向旋转。水平旋转机构209设置在竖直旋转机构208的下方，用于驱动光反射装置201在水平方向旋转。竖直旋转机构208的旋转轴与水平旋转机构209的旋转轴的轴向垂直，构成了双轴旋转结构。

另外，反射式聚光光伏装置还设有固定在地面上的竖直柱213，用来支撑水平旋转机构209及其上的竖直旋转结构208和光反射装置201。

图2及图3详细介绍了本发明的太阳能反射聚光光伏***的结构，下面结合图1详细说明本发明的太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法。

步骤S101具体实施时，由于光反射装置201内表面为带有一定曲率的多个反射镜206并排组成，光反射装置201可以将太阳光反射聚光到光能接收器202中，照射到光伏电池组件的光伏电池303上。

地球上观察到的太阳在天空中的位置是在不断改变的，每天清晨太阳从东方升起，傍晚从西边落山。由此可知太阳光到达地面的路径（Air Mass）是在不断变化中的，为了使光反射装置201接收到最强的光照，需要根据太阳光到达地面的路径不断调整光反射装置201的方位，故本发明的万向旋转装置采用双轴旋转结构进行太阳追踪。

上述描述中，针对太阳一天中在天空中的位置不断改变引起的太阳光到达地面的路径的不断变化，本发明通过万向旋转装置203带动光反射装置201旋转，以使光反射装置201时刻正对太阳，获取最大强度的光照。

基于上述目的，步骤S102具体实施时，控制器204中存储了天文信息及万年历信息，天文信息中记录了太阳能反射聚光光伏***所在位置在每一时刻与太阳的位置关系（即太阳每一时刻照射到太阳能反射聚光光伏***所在位置的路径），根据天文信息及万年历信息，旋转控制单元就可以实时向竖直旋转机构208及水平旋转机构209分别发送旋转控制信息，控制光反射装置201旋转移动，使光反射装置201朝向太阳，使太阳能够直射光反射装置，以接收最大的光强。

如图4所示，太阳光在传播过程中，存在总反射区域S1、有效反射区域S2、光热收集区域S3及光电有效收集区域S4四个区域。其中，总反射区域S1对应蝶形开口面积的总和；光电有效收集区域S4对应能完成光电装换的聚光区域，即光伏电池的总面积；有效反射区域S2对应反射后光线能进入光电有效收集区域S4的相应的反射镜区域；光热收集区域S3对应总反射区域S1反射的光到达光能接收器所在平面的区域与光电有效收集区域S4的差值。

一天中太阳在天空中的位置的不断改变使得太阳与光反射装置201的距离在不断变化，太阳与光反射装置201的距离在早晨和下午会比较长，而正午时最短。一天之中DNI的变化如图5所示（晴天无云条件下）。并且每年中的不同季节，太阳与光反射装置201的距离也在不断变化，夏季比冬季会更靠近光反射装置201。太阳光在穿过大气层时会受到空气中的臭氧，二氧化碳，悬浮尘粒以及水汽等成分的影响而衰减。DNI的衰减程度同太阳光穿过大气层的路径长短有着直接的关系，路径越短，衰减的程度就越小。所以，太阳与光反射装置201的距离变化使得光反射装置201接收的光强在变化，当在光伏电池组件的位置固定不动的情况下，有效反射区域S2的面积不变，光伏电池接收到的光强在变化，最终使得太阳能反射聚光光伏***的电能输出受到影响。

光伏电池组件的与光反射装置201的距离改变时，光反射装置201的反射镜206反射的光进入光伏电池比例将会改变（变大或者变小），即有效反射区域S2将会改变，所以通过改变光伏电池组件与光反射装置201的距离，可以矫正由于太阳与光反射装置201的距离变化引起的电能输出量，使得太阳能反射聚光光伏***的电能输出趋于稳定。换句话说，为了解决上述问题，在DNI发生变化的情况下，可通过改变反射式聚光光伏装置的有效反射区域S2的面积（即改变聚光倍数）从而最大程度地缓解***的电能输出所受到的影响。

步骤S103在具体实施时，可以通过测量光伏电池的能量变化实时调整光伏电池组件与光反射装置201的距离，本实施例中，可以通过对光伏电池303的温度进行检测生成检测温度，根据检测温度与额定温度的差值调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离；也可以通过对光伏电池303的发电量进行检测生成检测发电量，根据检测发电量与额定发电量的差值调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离。

如图6所示，通过检测温度调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，将光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置焦点601之间的光路上。

将光伏电池303的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则缩短光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图6所示沿A方向移动。如果检测温度小于额定温度，则增长光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图6所示沿B方向移动。

获取光伏电池303的检测温度可以有多种方式，例如通过红外探测仪探测光伏电池的温度，或者通过温度计测量光伏电池附近的循环冷却水换热器的水温。

如图6所示，通过检测发电量调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，将光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置焦点601之间的光路上。

将光伏电池303的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则缩短光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图6所示沿A方向移动。如果检测发电量小于额定发电量，则增长光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图6所示沿B方向移动。

获取光伏电池303的检测发电量可以有多种方式，例如在光伏电池组件的电量输出端通过电能计量计测量电流，在此不再赘述。

步骤S104具体实施时，光伏电池303将接收到的太阳光反射的光能转换为电能，然后通过电量输出端输出电能。

如图7所示，本实施例的太阳能反射聚光光伏***包括：光反射装置701、旋转控制装置702、光距调整装置703及光伏电池704。

光反射装置701用于反射太阳光并将反射的太阳光聚光到光伏电池组件的光伏电池704上；旋转控制装置702用于根据太阳光到达地面的路径控制光反射装置701旋转移动，使光反射装置701朝向太阳，使太阳能够直射光反射装置，以接收最大的光强；光距调整装置703用于根据光伏电池704接收到的太阳光反射的能量值调整光伏电池组件与光反射装置701之间的距离（即通过控制移动机构304调整光伏电池组件与光反射装置701之间的距离），使光反射装置701反射到光伏电池704上的光距发生变化；光伏电池704将接收到的太阳光反射的光能转换为电能。其中，旋转控制装置702及光距调整装置703的功能分别对应于控制器204的移动机构控制单元及旋转控制单元的功能。

如图8所示，光距调整装置703包括：温度检测单元801，发电量检测单元802及距离控制单元803。

温度检测单元801用于对所述光伏电池的温度进行检测生成检测温度；发电量检测单元802用于对所述光伏电池的发电量进行检测生成检测发电量；距离控制单元803用于根据检测温度与额定温度的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，或者根据检测发电量与额定发电量的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

如图6所示，通过检测温度调整光伏电池组件与光反射装置201（即光反射装置701）之间的距离时，光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置的焦点之间的光路上。

距离控制单元803将光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度（DNI大于额定值），则缩短光伏电池组件与光反射装置201之间的距离；如果检测温度小于额定温度（DNI小于额定值），则增长光伏电池组件与光反射装置701之间的距离。

如图6所示，通过检测发电量调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置的焦点之间的光路上。

距离控制单元803将光伏电池704的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量（DNI大于额定值），则缩短光伏电池组件与光反射装置701之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量（DNI小于额定值），则增长光伏电池组件与光反射装置201之间的距离。

需要注意的是，在调整光伏电池组件远离或靠近光反射装置201的过程中，需要保证在光电有效收集区域S4接收的光能总量应不大于额定允许的最大值。

综上所述，本发明可以通过调节光伏电池与光反射装置之间的距离实时地调整聚光强度，提高了光伏发电的效率，扩大了光伏发电的应用范围。

本发明还可以根据太阳的位置实时调整光反射装置的位置，使得光反射装置正对太阳，以接收最大的光强。

实施例二

如图1所示，本实施例提供一种太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法，该太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法包括：

步骤S101：采用光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上；

步骤S102：根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；

步骤S103：根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；

步骤S104：所述的光伏电池将接收到的太阳光反射的光能转换为电能。

由图1所示的流程可知，本实施例中，光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上后，根据光伏电池接收到的太阳光反射的能量值可以调整光伏电池组件与光反射装置之间的距离，使光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化，实现了调整聚光强度的实时调整，提高了光伏发电的效率，扩大了光伏发电的应用范围。另外，本发明可以根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使光反射装置朝向太阳（即，使太阳能够直射光反射装置），以接收最大的光强。

图1所示的流程中的太阳能反射聚光光伏***如图2所示，该太阳能反射聚光光伏***包括：光反射装置201、光能接收器202、万向旋转装置203及控制器204。

光反射装置201固定在所述的万向旋转装置203上，旋转装置203可以带动光反射装置201沿任意方位旋转，以使光反射装置201能够时刻正对太阳。光能接收器202通过支架207固定在光反射装置201的光反射路径上。支架207一般为3至4根，并且为空心管结构，用于信号线布线。

光反射装置201包括：框架205及多个反射镜206。反射镜206带有一定的曲率，多个反射镜206并排安装在框架205上，形成蝶形结构，如图2所示。

如图3所示，光能接收器202包括：外壳301、光伏电池组件及移动机构304。光伏电池组件包括具备透光口305的遮挡板302及光伏电池303等元件。

遮挡板302一般为陶瓷材料制成，设置在外壳301的开口处；光伏电池303正对透光口305，设置于外壳301的内部，并且光伏电池303固定在移动机构304上，可在移动机构304的驱动下沿光反射路径的方向伸缩移动，使光反射装置201反射到光伏电池上的光距发生变化。

如图3所示，移动机构304包括螺杆306及步进电机307，光伏电池303固定在螺杆306的一端，在步进电机307的驱动下，光伏电池组件可以带动光伏电池303在光的反射路径上来回移动。为了实现带动光伏电池303在光反射路径上来回移动的功能，移动机构304还可以为齿条、齿轮及电机的组合，或者为滑轨及电机的组合，本发明移动机构304的不限于此。

如图2所示，控制器204与光能接收器202及万向旋转装置203分别连接，用于驱动光能接收器202的移动机构304的水平移动及万向旋转装置203的旋转移动。控制器204可以包括移动机构控制单元及旋转控制单元。移动机构控制单元通过信号线连接移动机构304的步进电机307，旋转控制单元通过信号线连接万向旋转装置203。从控制器204引出的信号线需要穿过一根空心结构的支架207的内部，然后连接到步进电机307。控制器204可以为PLC控制器或者单片机等，本发明不以此为限。

再如图2所示，万向旋转装置203包括：竖直旋转机构208及水平旋转机构209。竖直旋转机构208通过一连接件210连接框架205，竖直旋转机构208用于驱动光反射装置201在竖直方向旋转。水平旋转机构209设置在竖直旋转机构208的下方，用于驱动光反射装置201在水平方向旋转。竖直旋转机构208的旋转轴与水平旋转机构209的旋转轴的轴向垂直，构成了双轴旋转结构。

另外，反射式聚光光伏装置还设有固定在地面上的竖直柱213，用来支撑水平旋转机构209及其上的竖直旋转结构208和光反射装置201。

图2及图3详细介绍了本发明的太阳能反射聚光光伏***的结构，下面结合图1详细说明本发明的太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法。

步骤S101具体实施时，由于光反射装置201内表面为带有一定曲率的多个反射镜206并排组成，光反射装置201可以将太阳光反射聚光到光能接收器202中，照射到光伏电池组件的光伏电池303上。

地球上观察到的太阳在天空中的位置是在不断改变的，每天清晨太阳从东方升起，傍晚从西边落山。由此可知太阳光到达地面的路径（Air Mass）是在不断变化中的，为了使光反射装置201接收到最强的光照，需要根据太阳光到达地面的路径不断调整光反射装置201的方位，故本发明的万向旋转装置采用双轴旋转结构进行太阳追踪。

上述描述中，针对太阳一天中在天空中的位置不断改变引起的太阳光到达地面的路径的不断变化，本发明通过万向旋转装置203带动光反射装置201旋转，以使光反射装置201时刻正对太阳，获取最大强度的光照。

基于上述目的，步骤S102具体实施时，控制器204中存储了天文信息及万年历信息，天文信息中记录了太阳能反射聚光光伏***所在位置在每一时刻与太阳的位置关系（即太阳每一时刻照射到太阳能反射聚光光伏***所在位置的路径），根据天文信息及万年历信息，旋转控制单元就可以实时向竖直旋转机构208及水平旋转机构209分别发送旋转控制信息，控制光反射装置201旋转移动，使光反射装置201朝向太阳，使太阳能够直射光反射装置，以接收最大的光强。

如图4所示，太阳光在传播过程中，存在总反射区域S1、有效反射区域S2、光热收集区域S3及光电有效收集区域S4四个区域。其中，总反射区域S1对应蝶形开口面积的总和；光电有效收集区域S4对应能完成光电装换的聚光区域，即光伏电池的总面积；有效反射区域S2对应反射后光线能进入光电有效收集区域S4的相应的反射镜区域；光热收集区域S3对应总反射区域S1反射的光到达光能接收器所在平面的区域与光电有效收集区域S4的差值。

一天中太阳在天空中的位置的不断改变使得太阳与光反射装置201的距离在不断变化，太阳与光反射装置201的距离在早晨和下午会比较长，而正午时最短。一天之中DNI的变化如图5所示（晴天无云条件下）。并且每年中的不同季节，太阳与光反射装置201的距离也在不断变化，夏季比冬季会更靠近光反射装置201。太阳光在穿过大气层时会受到空气中的臭氧，二氧化碳，悬浮尘粒以及水汽等成分的影响而衰减。DNI的衰减程度同太阳光穿过大气层的路径长短有着直接的关系，路径越短，衰减的程度就越小。所以，太阳与光反射装置201的距离变化使得光反射装置201接收的光强在变化，当在光伏电池组件的位置固定不动的情况下，有效反射区域S2的面积不变，光伏电池接收到的光强在变化，最终使得太阳能反射聚光光伏***的电能输出受到影响。

光伏电池组件的与光反射装置201的距离改变时，光反射装置201的反射镜206反射的光进入光伏电池比例将会改变（变大或者变小），即有效反射区域S2将会改变，所以通过改变光伏电池组件与光反射装置201的距离，可以矫正由于太阳与光反射装置201的距离变化引起的电能输出量，使得太阳能反射聚光光伏***的电能输出趋于稳定。换句话说，为了解决上述问题，在DNI发生变化的情况下，可通过改变反射式聚光光伏装置的有效反射区域S2的面积（即改变聚光倍数）从而最大程度地缓解***的电能输出所受到的影响。

步骤S103在具体实施时，可以通过测量光伏电池的能量变化实时调整光伏电池组件与光反射装置201的距离，本实施例中，可以通过对光伏电池303的温度进行检测生成检测温度，根据检测温度与额定温度的差值调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离；也可以通过对光伏电池303的发电量进行检测生成检测发电量，根据检测发电量与额定发电量的差值调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离。

如图9所示，通过检测温度调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，将光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置的焦点601之间光路的延长线上，使得该光反射装置201的焦点601位于光伏电池组件与光反射装置201之间。

将光伏电池303的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则增大光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图9所示沿A方向移动。如果检测温度小于额定温度，则缩短光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图9所示沿B方向移动。

获取光伏电池303的检测温度可以有多种方式，例如通过红外探测仪探测光伏电池的温度，或者通过温度计测量光伏电池附近的循环冷却水换热器的水温。

如图9所示，通过检测发电量调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，将光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置的焦点601之间光路的延长线上，使得该光反射装置201的焦点601位于光伏电池组件与光反射装置201之间。

将光伏电池303的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则增大光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图9所示沿A方向移动。如果检测发电量小于额定发电量，则缩短光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图9所示沿B方向移动。

获取光伏电池303的检测发电量可以有多种方式，例如在光伏电池组件的电量输出端通过电能计量计测量电流，在此不再赘述。

步骤S104具体实施时，光伏电池303将接收到的太阳光反射的光能转换为电能，然后通过电量输出端输出电能。

如图7所示，本实施例的太阳能反射聚光光伏***包括：光反射装置701、旋转控制装置702、光距调整装置703及光伏电池704。

光反射装置701用于反射太阳光并将反射的太阳光聚光到光伏电池组件的光伏电池704上；旋转控制装置702用于根据太阳光到达地面的路径控制光反射装置701旋转移动，使光反射装置701朝向太阳，使太阳能够直射光反射装置，以接收最大的光强；光距调整装置703用于根据光伏电池704接收到的太阳光反射的能量值调整光伏电池组件与光反射装置701之间的距离（即通过控制移动机构304调整光伏电池组件与光反射装置701之间的距离），使光反射装置701反射到光伏电池704上的光距发生变化；光伏电池704将接收到的太阳光反射的光能转换为电能。其中，旋转控制装置702及光距调整装置703的功能分别对应于控制器204的移动机构控制单元及旋转控制单元的功能。

如图8所示，光距调整装置703包括：温度检测单元801，发电量检测单元802及距离控制单元803。

温度检测单元801用于对所述光伏电池的温度进行检测生成检测温度；发电量检测单元802用于对所述光伏电池的发电量进行检测生成检测发电量；距离控制单元803用于根据检测温度与额定温度的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，或者根据检测发电量与额定发电量的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

如图9所示，通过检测温度调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置的焦点601之间光路的延长线上，使得该光反射装置201的焦点601位于光伏电池组件与光反射装置201之间。

距离控制单元803将光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度（DNI大于额定值），则增大光伏电池组件与光反射装置701之间的距离，如图9所示沿A方向移动；如果检测温度小于额定温度（DNI小于额定值），则缩短光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图9所示沿B方向移动。

如图9所示，通过检测发电量调整光伏电池组件与光反射装置201之间的距离时，光伏电池组件设置于光反射装置201与该光反射装置的焦点601之间光路的延长线上，使得该光反射装置201的焦点601位于光伏电池组件与光反射装置201之间。

距离控制单元803将光伏电池704的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量（DNI大于额定值），则缩短光伏电池组件与光反射装置701之间的距离，如图9所示沿A方向移动；如果检测发电量小于额定发电量（DNI小于额定值），则增长光伏电池组件与光反射装置201之间的距离，如图9所示沿B方向移动。

需要注意的是，在调整光伏电池组件远离或靠近光反射装置201的过程中，需要保证在光电有效收集区域S4接收的光能总量应不大于额定允许的最大值。

综上所述，本发明可以通过调节光伏电池与光反射装置之间的距离实时地调整聚光强度，提高了光伏发电的效率，扩大了光伏发电的应用范围。

本发明还可以根据太阳的位置实时调整光反射装置的位置，使得光反射装置正对太阳，以接收最大的光强。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法，其特征在于，所述的方法包括：

采用光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上；

根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；

根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；

所述的光伏电池将接收到的太阳光反射的光能转换为电能；

其中，根据所述光伏电池组件接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离包括：对所述光伏电池的温度进行检测生成检测温度，根据检测温度与额定温度的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；

将所述光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；

将所述光伏电池件的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

4.一种太阳能反射聚光光伏***的反射聚光方法，其特征在于，所述的方法包括：

采用光反射装置将太阳光反射聚光到光伏电池组件的光伏电池上；

根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；

根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；

所述的光伏电池将接收到的太阳光反射的光能转换为电能；

其中，根据所述光伏电池组件接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离包括：对所述光伏电池的发电量进行检测生成检测发电量，根据检测发电量与额定发电量的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；

将所述光伏电池的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法包括：将所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；

将所述光伏电池件的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

7.一种太阳能反射聚光光伏***，其特征在于，所述的***包括：

光反射装置，用于反射太阳光并将反射的太阳光聚光到光伏电池组件的光伏电池上；

旋转控制装置，用于根据太阳光到达地面的路径控制所述光反射装置旋转移动，使所述光反射装置朝向太阳；

光距调整装置，用于根据所述光伏电池接收到的太阳光反射的能量值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；

所述的光伏电池，将接收到的太阳光反射的光能转换为电能；

其中，所述的光距调整装置进一步包括：

温度检测单元，用于对所述光伏电池的温度进行检测生成检测温度，

距离控制单元，用于根据检测温度与额定温度的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述的光距调整装置进一步包括：

发电量检测单元，用于对所述光伏电池的发电量进行检测生成检测发电量，所述的距离控制单元用于根据检测发电量与额定发电量的差值调整所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；

所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

10.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；

所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测温度与额定温度进行比较，如果检测温度大于额定温度，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测温度小于额定温度，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

11.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间的光路上；

所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

12.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述的光伏电池组件设置于所述光反射装置与该光反射装置焦点之间光路的延长线上，使得该光反射装置焦点位于所述光伏电池组件与所述光反射装置之间；

所述的距离控制单元将所述光伏电池的检测发电量与额定发电量进行比较，如果检测发电量大于额定发电量，则增长所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离；如果检测发电量小于额定发电量，则缩短所述光伏电池组件与所述光反射装置之间的距离。

13.一种太阳能反射聚光光伏***，其特征在于，所述的***包括：光反射装置、光能接收器、万向旋转装置及控制器，所述光反射装置固定在所述的万向旋转装置上，并能够沿任意方位旋转，所述的光能接收器通过支架固定在所述光反射装置的光反射路径上；

所述的光反射装置包括：框架及多个反射镜；所述多个反射镜并排安装在所述框架上，形成蝶形结构；

所述的光能接收器包括：外壳、移动机构、具备设有透光口的遮挡板及光伏电池的光伏电池组件；所述的遮挡板设置在所述外壳的开口处；所述的光伏电池正对所述透光口设置于所述外壳的内部，并固定在所述移动机构上，在所述的移动机构的驱动下沿光反射路径的方向移动，使所述光反射装置反射到所述光伏电池上的光距发生变化；

所述的控制器连接所述的移动机构及万向旋转装置，用于驱动所述的移动机构及万向旋转装置。

14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，所述的控制器包括：

移动机构控制单元，连接所述的移动机构，用于根据太阳直射辐射能量的强弱驱动所述的移动机构；旋转控制单元，连接所述的万向旋转装置，用于根据太阳的位置实时调整所述的光反射装置的方位。

15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，所述的移动机构包括：螺杆以及电机，或包括：齿条、齿轮以及电机。

16.根据权利要求14所述的***，其特征在于，所述的万向旋转装置包括：

竖直旋转机构，通过一连接件连接所述的框架，用于驱动所述的光反射装置在竖直方向旋转；

水平旋转机构，设置在所述的竖直旋转机构下方，用于驱动所述的光反射装置在水平方向旋转。