CN202285241U - 太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，所述太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***包括整体支撑立柱、光电池阵列支架、光电池阵列、***和控制器，光电池阵列支架安装在整体支撑立柱上，光电池阵列固定在光电池阵列支架上，光电池阵列支架与整体支撑立柱之间设有方位和仰角调节机构，方位和仰角调节机构包括有方位和仰角驱动器、水平旋转轴和支架结构，***、控制器与方位和仰角驱动器信号连接，控制器安装在整体支撑立柱上。本实用新型结构简单、跟踪精度高，制造成本低，发电效率高，发电量大，安装方便，稳定可靠结构简单、跟踪精度高，制造成本低，发电效率高，发电量大，安装方便，稳定可靠。

Description

太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***

技术领域

本实用新型涉及太阳能设备技术领域，具体说是一种太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***。

背景技术

普通太阳电池，一般是固定型光伏发电，存在如下缺陷：(1)光电转换效率低，并且价格昂贵；(2)存在温度漂移、工作不稳定、欠可靠；(3)不能跟踪太阳，故不能充分利用太阳光能，使得发电效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、跟踪精度高，制造成本低，发电效率高，发电量大，安装方便，稳定可靠的太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***。

一种太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，所述太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***包括整体支撑立柱、光电池阵列支架、光电池阵列、***和控制器，光电池阵列支架安装在整体支撑立柱上，光电池阵列固定在光电池阵列支架上，光电池阵列支架与整体支撑立柱之间设有方位和仰角调节机构，方位和仰角调节机构包括有方位和仰角驱动器、水平旋转轴和支架结构，***、控制器与方位和仰角驱动器信号连接，控制器安装在整体支撑立柱上。

所述光电池阵列包括独立使用或电路连接使用的聚光电池模块，聚光电池模块包括聚光太阳电池组件、旁路二极管和壳体，光电池阵列支架上还安装有散热器、反射器和聚光器。

所述光电池阵列包括电路连接的聚光太阳电池组件模块、旁路二极管和壳体，聚光太阳电池组件模块包括安装板、散热片、聚光太阳电池片、底座、费涅尔透镜、固定架，费涅尔透镜安装在固定架的顶部，安装板安装在固定架的底部，底座安装在安装板上，聚光太阳电池片安装在底座上，散热片与聚光太阳电池片、底座连接且固定在安装板上，其中聚光太阳电池片正极与散热器连接引出线构成底连线，聚光太阳电池片负极引出线构成顶连线。

所述方位和仰角驱动器包括方位和仰角驱动电机及减速齿轮。

所述***包括微处理器、传感器，微处理器与传感器信号连接，微处理器对从传感器送来的信号进行比较和处理，控制相应电机转动。

所述传感器包括把聚光电池阵列法线偏离太阳光线的角度信号转变为电信号测量太阳的方位和仰角太阳传感器、感应风力的风力传感器和由光敏器件构成的使白天光电池阵列受方位太阳传感器控制运转而夜间阵列不受方位太阳传感器控制仅受日光开关控制向东方向运行的日光开关。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：通过本实用新型所述的技术方案，其中采用聚光太阳电池片，光电转换效率高，并且价格低，聚光太阳电池转换效率为18％～30％，比普通太阳电池高的多，1平方厘米的聚光电池在标准光强下聚光度为400～600倍聚光后，输出功率达6～10W以上，而同等面积的平板式太阳电池输出功率仅12～14mW。普通平板式太阳电池的造价为45～65元/W，而聚光太阳电池的造价要低得多，并且，同功率的精确跟踪光伏发电***比固定型光伏发电***每天多发电50％。由于聚光电池的受光面只有同功率的普通光电池几百分之一，因此可以大大节约单晶硅的用量，即同面积的单晶硅片若制成聚光电池，发电量将提高数百倍。

实用新型结构简单可靠、跟踪精度高、制造成本低、发电效率高、发电量大、安装方便、性能稳定，具有很强的适用性和市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***原理图。

图中标识：1、光源跟踪探测器；2、亮度传感器；3、光电池阵列；4、光电池阵列支架；5、防尘罩；6、垂直旋转轴瓦；7、垂直驱动涡杆；8、垂直驱动齿轮减速电机；9、垂直驱动涡杆；10、光电池阵列横担支架；11、光电池阵列横担；12、平面推力轴承；13、水平旋转轴；14、水平驱动涡轮；15、水平驱动涡杆；16、水平驱动齿轮减速电机；17、水平驱动减速箱体；18、整体支撑立柱；19、控制箱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***包括整体支撑立柱18、光电池阵列支架4、光电池阵列3、***即光源跟踪探测器1和控制器，光电池阵列支架4安装在整体支撑立柱18上，光电池阵列3固定在光电池阵列支架4上，光电池阵列支架4与整体支撑立柱18之间设有方位和仰角调节机构，方位和仰角调节机构包括有方位和仰角驱动器、水平旋转轴13和支架结构，在图中示出有垂直旋转6、垂直驱动涡杆7、垂直驱动涡杆9、光电池阵列横担支架10、光电池阵列横担11、平面推力轴承12、水平驱动涡轮14、水平驱动涡杆15，支架结构上安装有防尘罩5，光电池阵列支架4还安装有亮度传感器2，***、控制器与方位和仰角驱动器信号连接，控制器安装在整体支撑立柱18上的控制箱19内。方位和仰角驱动器包括方位和仰角驱动电机及减速齿轮，在图中示出有垂直驱动齿轮减速电机8、平驱动齿轮减速电机16和水平驱动减速箱体17。

光电池阵列包括独立使用或电路连接使用的聚光电池模块，聚光电池模块包括聚光太阳电池组件、旁路二极管和壳体，光电池阵列支架上还安装有散热器、反射器和聚光器。

另一技术方案是光电池阵列包括电路连接的聚光太阳电池组件模块、旁路二极管和壳体，聚光太阳电池组件模块包括安装板、散热片、聚光太阳电池片、底座、费涅尔透镜、固定架，费涅尔透镜安装在固定架的顶部，安装板安装在固定架的底部，底座安装在安装板上，聚光太阳电池片安装在底座上，散热片与聚光太阳电池片、底座连接且固定在安装板上，其中聚光太阳电池片正极与散热器连接引出线构成底连线，聚光太阳电池片负极引出线构成顶连线。

其中***包括微处理器、传感器，微处理器与传感器信号连接，微处理器对从传感器送来的信号进行比较和处理，控制相应电机转动。

传感器包括把聚光电池阵列法线偏离太阳光线的角度信号转变为电信号测量太阳的方位和仰角太阳传感器、感应风力的风力传感器和由光敏器件构成的使白天光电池阵列受方位太阳传感器控制运转而夜间阵列不受方位太阳传感器控制仅受日光开关控制向东方向运行的日光开关。

下面再详细说明：

聚光电池阵列，若干聚光电池串并联构成，聚光电池、散热器和费涅尔透镜固定在阵列支架上，支架上的聚光电池保持在同一平面和相互平行的平面内，具有抗七、八级风的能力，同时还要有避雷措施。

方位和仰角驱动器，由方位和仰角驱动电机及减速齿轮组成，聚光电池阵列必须采用高精度跟踪***，并且双轴自动跟踪。端子X，Y是全向光源跟踪探测器的水平方位角偏差信号，Z是垂直方位角偏差信号。这两个偏差信号经精密运算放大器放大后(根据跟踪精度来确定放大倍数K)，送入单片机的A口，经内部A/D转换器转换成数字信号，由软件设定启动电机跟踪角度值和其他功能(例如：昼夜控制、阴雨天控制、过云控制、大风控制等)。单片机的B口输出跟踪控制信号，该信号放大后驱动继电器，再由功率继电器控制水平和垂直转动的电机。当聚光比为400时，其跟踪精度应小于0.2о_\u12290X，因为太阳移动很慢，驱动器的转速设计为：水平方向4h一周，垂直方向1h一周。因为电机的转速比很高(水平1200000∶1，垂直300000∶1)，所以可大大减小电机的功率。

***采用微处理器对从传感器送来的信号进行比较和处理，控制随动电机按所要求的方向转动，以满足跟踪要求。另外***还要求：(1)工作可靠，保证电池阵列在白天任何时刻都正对太阳；(2)夜间自动返回原始位置；(3)

遇到大风时可使电池阵列顺向；(4)具有保护功能，当传动机构失效时，能使电池阵列停止运转；(5)自身功耗小。由于电机功率很小，耗电不大，加上夜间阵列自动返回，两个电机功率不超过总发电功率的1％。

***所用传感器有三种：方位和仰角太阳传感器，风力传感器，日光开关。

太阳传感器是把聚光电池阵列法线偏离太阳光线的角度信号转变为电信号的装置，它是跟踪***的重要部件，在很大程度上决定跟踪的精度。太阳传感器测量太阳的方位，如有偏向，通过驱动电机的运转使电池阵列对准太阳。

风力传感器采用感应式器件，当风力达到一定强度(如8级风)时，控制器控制仰角驱动电机转动，使阵列向水平方向运行，直到阵列受力最小为止。在这种状况下，仰角驱动电机，不受方位太阳传感器控制。

日光开关也是采用光敏器件，使白天太阳能电池阵列受方位太阳传感器控制而运转；夜间，阵列不受方位太阳传感器控制，而仅受日光开关控制向东方向运行，即阵列返回到早晨初始位置。

聚光电池模块由聚光太阳电池组件、旁路二极管、反射器、聚光器、散热器及壳体组成。模块是基本发电单元，它由12个电性能基本一致的太阳电池组件构成，其标称输出功率为75W，它可以独立使用，也可以由若干模块串并联构成数千到数万千瓦不同规模的发电阵列。聚光太阳电池组件是模块最主要的关键部件，它与一般太阳电池不同，是一种专门设计和制造的聚光太阳电池。旁路二级管的作用为：当某些电池组件由于被遮挡见不到阳光或发生故障而不能正常发电时，该二极管便提供通路，使其它与之串联的电池组件不受影响。在模块内所有电池组件正常工作时，旁路二极管不起作用，因而不影响模块输出功率。

反射器的作用是保护模块内电池导线不受强光照射而发生烧焦现象，从而保证模块有良好的电性能和绝缘性能。由于聚光400倍的太阳光强度非常大，若不加保护，当早晨开机时，阵列处于非跟踪状态，或者跟踪***发生故障而停机检修时，太阳光斑偏离电池组件很容易把导线绝缘胶烧焦。

太阳聚光器采用拆射式聚光器即菲涅尔透镜，它是利用光在不同介质的界面发生拆射的原理制成的，具有与一般球面透镜相同的作用。特点是直径很大的菲涅尔透镜可以做的很薄，与球面透镜相比可大大减轻透镜的重量。菲涅尔透镜也是聚光电池模块的主要部件，具有体积小、重量轻、加工方便、透光率高等特点。菲涅尔透镜一方面对太阳光进行聚焦，另一方面对电池组件也起保护作用。它是电池模块外罩的一部分，电池组件的散热器位于电池外罩的阴影里(正常跟踪状态)，不被太阳光直射，因而便于散热，使电池的温度低，效率较高，壳体起支撑和散热作用。在太阳电池工作时，产生的热量通过铜散热器传到壳体，再通过辐射和对流方式将热量散掉，以保持太阳电池温度不超过80℃。

聚光太阳电池组件模块由聚光太阳电池片、散热器、费涅尔透镜、支架等组成。聚光太阳电池片是发电模块的心脏。电池栅线及背面电极均蒸镀钛、钯、银。电池正极与散热器连接，引出线为底连线。电池负极引出线为顶连线。由于聚光倍率很高，散热问题不可忽视，否则输出功率将受到很大影响。太阳电池工作时产生的热量首先传给散热器，然后传给模块壳体，二级传热结果要保证电池组件工作温度不超过80℃，所以散热器要采用导热良好的材料。在装配电池组件之前，散热器要在专用设备中进行预熔焊膏。顶连线与电池的连接也是在专用设备的保护下进行热压焊，以保证良好的接触和焊接的均匀性。检查焊接质量采用超声波检测仪，检测结果用图形及相应数字或者百分比的方式显示。检查顶连线焊接质量采用拉力试验方法。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，其特征在于：所述太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***包括整体支撑立柱、光电池阵列支架、光电池阵列、***和控制器，光电池阵列支架安装在整体支撑立柱上，光电池阵列固定在光电池阵列支架上，光电池阵列支架与整体支撑立柱之间设有方位和仰角调节机构，方位和仰角调节机构包括有方位和仰角驱动器、水平旋转轴和支架结构，***、控制器与方位和仰角驱动器信号连接，控制器安装在整体支撑立柱上。

2.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，其特征在于：所述光电池阵列包括独立使用或电路连接使用的聚光电池模块，聚光电池模块包括聚光太阳电池组件、旁路二极管和壳体，光电池阵列支架上还安装有散热器、反射器和聚光器。

3.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，其特征在于：所述光电池阵列包括电路连接的聚光太阳电池组件模块、旁路二极管和壳体，聚光太阳电池组件模块包括安装板、散热片、聚光太阳电池片、底座、费涅尔透镜、固定架，费涅尔透镜安装在固定架的顶部，安装板安装在固定架的底部，底座安装在安装板上，聚光太阳电池片安装在底座上，散热片与聚光太阳电池片、底座连接且固定在安装板上，其中聚光太阳电池片正极与散热器连接引出线构成底连线，聚光太阳电池片负极引出线构成顶连线。

4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，其特征在于：所述方位和仰角驱动器包括方位和仰角驱动电机及减速齿轮。

5.根据权利要求4所述的太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，其特征在于：所述***包括微处理器、传感器，微处理器与传感器信号连接，微处理器对从传感器送来的信号进行比较和处理，控制相应电机转动。

6.根据权利要求5所述的太阳能自动跟踪聚焦式光伏发电***，其特征在于：所述传感器包括把聚光电池阵列法线偏离太阳光线的角度信号转变为电信号测量太阳的方位和仰角太阳传感器、感应风力的风力传感器和由光敏器件构成的使白天光电池阵列受方位太阳传感器控制运转而夜间阵列不受方位太阳传感器控制仅受日光开关控制向东方向运行的日光开关。

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