CN210351078U - 一种光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本公开实施例是关于一种光伏发电装置。该光伏发电装置包括N个光伏组件、至少一个集光器和光伏逆变器；其中：各所述光伏组件均包括光线引导板、背板和太阳能电池串；所述光线引导板包括进光孔，以及与所述进光孔连通且位于所述光线引导板的底面的多个出光孔；所述背板位于所述光线引导板下方；所述太阳能电池串，被粘结剂封装于所述背板和光线引导板之间；所述集光器，通过光纤与各所述光伏组件的所述光线引导板的进光孔连接，用于将收集的外界太阳光线引导至从所述多个出光孔射出；所述N个光伏组件串联后与所述光伏逆变器相连，其中N为大于等于2的整数。本公开实施例可以在整体上减小光伏发电装置的占地面积，缩减光伏发电装置的安装费用。

Description

一种光伏发电装置

技术领域

本公开实施例涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电装置。

背景技术

光伏发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。通常光伏发电站分为光伏地面电站、光伏分布式屋顶电站、BIPV(Building Integrated Photovoltaic，光伏建筑一体化)电站。

相关技术中，光伏地面电站利用在地面建设大量固定钢结构支架进行安装晶硅组件，光伏分布式屋顶电站是在屋顶安装晶硅组件，而BIPV电站则是利用晶硅组件作为建筑屋顶或者幕墙。关于上述技术方案，发明人发现至少存在如下一些技术问题：例如占地面积大、安装成本高、组件利用率低、组件受遮挡时功率损失大等。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

实用新型内容

本公开实施例的目的在于提供一种光伏发电装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开实施例，提供一种光伏发电装置，包括N个光伏组件、至少一个集光器和光伏逆变器；其中：

各所述光伏组件均包括光线引导板、背板和太阳能电池串；所述光线引导板包括进光孔，以及与所述进光孔连通且位于所述光线引导板的底面的多个出光孔；所述背板位于所述光线引导板下方；所述太阳能电池串，被粘结剂封装于所述背板和光线引导板之间；

所述集光器，通过光纤与各所述光伏组件的所述光线引导板的进光孔连接，用于将收集的外界太阳光线引导至从所述多个出光孔射出；

所述N个光伏组件串联后与所述光伏逆变器相连，其中N为大于等于2的整数。

本公开的一实施例中，每一个所述光伏组件均包括一导光板，所述导光板设置于所述光线引导板与所述太阳能电池串之间。

本公开的一实施例中，所述多个出光孔在所述底面上均匀间隔分布。

本公开的一实施例中，所述N个光伏组件分为M组，每一组中的光伏组件之间相互串联且堆叠放置。

本公开的一实施例中，还包括M个连接器，对应分别连接所述M组光伏组件；其中，所述M个连接器相互串联后与所述光伏逆变器相连。

本公开的一实施例中，还包括一光伏汇流箱，所述光伏汇流箱通过光伏电缆连接于相互串联的所述M个连接器与所述光伏逆变器之间。

本公开的一实施例中，所述光纤包括第一光纤和P个第二光纤；所述第一光纤一端与所述集光器连接，另一端通过P个第二光纤与各所述光伏组件连接，且所述第一光纤和P个所述第二光纤之间连接光分路器；其中P为大于等于2的整数。

本公开的一实施例中，所述集光器为柔性或刚性材料制成的集光器。

本公开的一实施例中，所述集光器设置于地面、屋顶或建筑物墙面上。

本公开的一实施例中，所述光伏组件放置于室内或室外。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的实施例中，通过上述装置，只需将集光器放置在太阳光线充足的地方，外界太阳光线可由集光器收集后通过光纤传导至光伏组件中的光线引导板中，再由光线引导板的出光孔照射到太阳能电池串上，所以光伏组件可随意安装摆放在室内或其余地方，且集光器相对于光伏组件占地面积较小，因而在整体上减小了光伏发电装置的占地面积，并缩减了光伏发电装置的安装费用。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中光伏发电装置结构示意图；

图2示出本公开示例性实施例中光伏组件结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

光伏发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。通常光伏发电站分为光伏地面电站、光伏分布式屋顶电站、BIPV(Building Integrated Photovoltaic，光伏建筑一体化)电站。其中，光伏地面电站都是利用在地面建设大量固定钢结构支架进行安装晶硅组件，这种电站安装成本高，组件使用量大，组件利用率低；光伏分布式屋顶电站是在屋顶安装晶硅组件，这种电站建设增加了屋顶重量，并且容易造成屋顶漏水；BIPV光伏电站是利用晶硅组件作为建筑屋顶或者幕墙，这种电站建设较难适应建筑物曲面安装。

另外，光伏发电装置中的光伏组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在光伏组件上就形成了阴影，在大型光伏组件方阵中行间距不适合也能互相形成阴影。由于局部阴影的存在，光伏组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化，其结果使光伏组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升发热，这种现象叫热斑效应。

在实际使用光伏发电装置的过程中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会使光伏组件电池串上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个光伏组件的报废。据国外权威统计，热斑效应使光伏组件的实际使用寿命至少减少10％。

本示例实施方式中首先提供了一种光伏发电装置。参考图1和图2中所示，该光伏发电装置可以包括N个光伏组件200、至少一个集光器100和光伏逆变器300。其中，各个光伏组件200均包括光线引导板210、背板230和太阳能电池串220。光线引导板210包括进光孔211，以及与进光孔连通且位于光线引导板210的底面的多个出光孔212，背板230位于光线引导板210的下方，太阳能电池串220被粘结剂封装于背板230和光线引导板210之间。集光器100通过光纤400与各个光伏组件200的光线引导板210的进光孔211连接，用于将收集的外界太阳光线引导至从多个出光孔212射出。且N个光伏组件200串联后与光伏逆变器300相连，其中N为大于等于2的整数。

由于集光器100的存在，只需将集光器100放置在太阳光线充足的地方，外界太阳光线可由集光器100收集后通过光纤400传导至光伏组件中的光线引导板210中，再由光线引导板210的出光孔212照射到太阳能电池串220上，所以光伏组件200可随意安装摆放在室内或其余地方，且集光器100相对于光伏组件200占地面积较小，因而在整体上减小了光伏发电装置的占地面积，并缩减了光伏发电装置的安装费用。

下面，将参考图1和图2对本示例实施方式中的上述光伏发电装置的各个部分进行更详细的说明。

在一个实施例中，光线引导板210内设有连通进光孔211与多个出光孔212的通道，该通道用于将进入光线引导板210内的光纤400分离，以使每一个出光孔212内都存在一个或几个光纤400，且每个出光孔212分到的光纤数量尽量保持相同，以使得收集到的太阳光线可均匀的从每个出光孔212照射出。

可选的，在一些示例中，多个出光孔212在光线引导板210的底面上均匀间隔分布，以进一步保证经过光纤400传送进来的太阳光线能够均匀分布。此外，进光孔211可以设置于光线引导板210的侧面或顶面，只要方便光纤400通过即可，本公开对此不作限制。

在另一实施例中，每一个光伏组件200均包括一导光板240，设置于光线引导板210与太阳能电池串220之间，用于将从多个出光孔212射出的光线均匀化，以使照射至太阳能电池串220上的光线更加均匀。

导光板是利用光学级的亚克力或PC板材，然后用具有极高反射率且不吸光的材料，在光学级的亚克力板材底面用激光雕刻、V型十字网格雕刻、UV网版印刷技术印上导光点。利用光学级亚克力板材吸取从光源处发出来的光在光学级亚克力板材表面的停留，当光线射到各个导光点时，反射光会往各个角度扩散，然后破坏反射条件由导光板正面射出。在一个具体的实施例中，导光板240的正面朝向太阳能电池串220，且导光板240的面积大于等于太阳能电池串220的面积，使得收集到的太阳光可以均匀的照射在太阳能电池串220的每一个区域。相比现有的光伏发电装置中光伏组件电池串直接接收太阳光照射的方式，本公开可在一定程度上避免部分组件被阴影遮挡而发生热斑效应的现象，进而减少了光伏组件的功率损失。

在一个实施例中，参考图1所示，N个光伏组件200可以分为M组，每一组中的光伏组件200之间相互串联且堆叠放置。例如，一共100个光伏组件，分成了5组，平均每组20个，每组中的20个光伏组件之间串联后上下堆叠放置，如此可更加节省光伏发电装置所占用的地方。

在上述实施例的基础上，该光伏发电装置还包括M个连接器700，对应分别连接上述M组光伏组件；其中，M个连接器700相互串联后与光伏逆变器300相连。连接器的使用可减少M组光伏组件相互连接时的线头数量，使得光伏组件200所占地方更加整洁。

示例的，该光伏发电装置还包括一光伏汇流箱500，光伏汇流箱500通过光伏电缆连接于相互串联的上述M个连接器与所述光伏逆变器300之间。

光伏逆变器300是可以将光伏组件200产生的可变直流电压转换为市电频率交流电的逆变器，可以反馈回商用输电***，或是供离网的电网使用。光伏逆变器300是光伏阵列***中重要的***平衡之一，可以配合一般交流供电的设备使用，此外，太阳能逆变器还有配合光伏组件的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。而光伏汇流箱500可进一步减少光伏组件200与光伏逆变器300之间的连线，当光伏组件200与光伏汇流箱500汇流后，与光伏逆变器300配套使用从而实现与市电并网。

在一个实施例中，参考图1，光纤400包括第一光纤410和P个第二光纤411。其中，第一光纤410一端与集光器100连接，另一端通过P个第二光纤411与各光伏组件200连接，且第一光纤410和P个第二光纤411之间连接光分路器600，P为大于等于2的整数。

太阳光在光纤400中传输是基于全反射的原理，当太阳光线垂直于光纤截面射入并与光纤轴心线重合时，光线沿轴心线向前传播；当太阳光线与光纤轴心线呈某一角度射入时，光线在纤芯与包层的交界面处不断发生全反射，如此逐渐向前传输。光分路器600是以一定的分光比将一个输入光信号分成多个输出光信号，具体结构可参考现有技术，本公开不再赘述。例如，在一个具体的实施例中，光分路器600将第一光纤410接收到的太阳光线平均分成6份即有6个第二光纤，每一个第二光纤再分别对应连接到一个光伏组件200上的光线引导板210的进光孔211中。光分路器600可使每一个第二光纤分到的太阳光线相等，进而使得每一个光伏组件200接收到的太阳光线也相等。

在一个实施例中，集光器100为柔性或刚性材料制成的集光器。例如，集光器100的材质可为玻璃、压克力树脂(PMMA)或是PC等光学用材料，具体可参考现有技术，在此不作限制。

在一个具体的实施例中，集光器100可以根据实际建设光伏发电装置的场地而选择设置于地面、屋顶或建筑物墙面上。例如，当光伏发电装置要建于宽敞的平地或屋顶时，集光器100可随意选择柔性或刚性材料，当光伏发电装置要建于建筑物较密集的区域时，可选择柔性集光器以便更好的贴合于建筑物墙面。此外，为了更高的利用太阳光，本公开对集光器100的数量并不做限制，可根据实际情况对集光器100进行无限拓展和拼装。

同样，在一个示例中，光伏组件200可根据实际需求放置于室内或室外，相比现有技术中光伏组件只能放在室外，本公开中光伏组件放在室内可延长其使用寿命，且降低了损坏率。

根据上述提供的光伏发电装置，只需将集光器放置在太阳光线充足的地方，外界太阳光线可由集光器收集后通过光纤传导至光伏组件中的光线引导板中，再由光线引导板的出光孔照射到太阳能电池串上，所以光伏组件可随意安装摆放在室内或其余地方，且集光器相对于光伏组件占地面积较小，因而在整体上减小了光伏发电装置的占地面积，并缩减了光伏发电装置的安装费用。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种光伏发电装置，其特征在于，包括N个光伏组件、至少一个集光器和光伏逆变器；其中：

各所述光伏组件均包括光线引导板、背板和太阳能电池串；所述光线引导板包括进光孔，以及与所述进光孔连通且位于所述光线引导板的底面的多个出光孔；所述背板位于所述光线引导板下方；所述太阳能电池串，被粘结剂封装于所述背板和光线引导板之间；

所述集光器，通过光纤与各所述光伏组件的所述光线引导板的进光孔连接，用于将收集的外界太阳光线引导至从所述多个出光孔射出；

所述N个光伏组件串联后与所述光伏逆变器相连，其中N为大于等于2的整数。

2.根据权利要求1所述光伏发电装置，其特征在于，每一个所述光伏组件均包括一导光板，所述导光板设置于所述光线引导板与所述太阳能电池串之间。

3.根据权利要求2所述光伏发电装置，其特征在于，所述多个出光孔在所述底面上均匀间隔分布。

4.根据权利要求3所述光伏发电装置，其特征在于，所述N个光伏组件分为M组，每一组中的光伏组件之间相互串联且堆叠放置。

5.根据权利要求4所述光伏发电装置，其特征在于，还包括M个连接器，对应分别连接所述M组光伏组件；其中，所述M个连接器相互串联后与所述光伏逆变器相连。

6.根据权利要求5所述光伏发电装置，其特征在于，还包括一光伏汇流箱，所述光伏汇流箱通过光伏电缆连接于相互串联的所述M个连接器与所述光伏逆变器之间。

7.根据权利要求1所述光伏发电装置，其特征在于，所述光纤包括第一光纤和P个第二光纤；所述第一光纤一端与所述集光器连接，另一端通过P个第二光纤与各所述光伏组件连接，且所述第一光纤和P个所述第二光纤之间连接光分路器；其中P为大于等于2的整数。

8.根据权利要求1所述光伏发电装置，其特征在于，所述集光器为柔性或刚性材料制成的集光器。

9.根据权利要求1～8任一项所述光伏发电装置，其特征在于，所述集光器设置于地面、屋顶或建筑物墙面上。

10.根据权利要求9所述光伏发电装置，其特征在于，所述光伏组件放置于室内或室外。

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