CN2913955Y - 可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置 - Google Patents

可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，包括全反射聚光器，二次反射分光板，光电池，散热器等器件，或者还有热接收器；用全反射聚光器把太阳辐射集中照射在二次反射分光板上，二次反射分光板将波长适合光电池工作的太阳辐射光束反射投射到光电池上、发出电，废热则利用粘贴在光电池板背后的导热板、附加散热板及全反射聚光器的背面涂层等组成的散热器通过辐射和对流散走；其余波长的光束透过二次反射分光板，可以照射在热接收器上产生约数百度的热能。本实用新型的聚光比可高达20～30的太阳辐照，单位面积光电池发电功率可提高约15倍，并可获得中高温热能。因此，将使太阳能发电的投资和发电的成本大幅度降低，有巨大经济和社会效益。

Description

可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用、新能源开发技术的领域，具体涉及发电和加热用的一种太阳能聚集器。
背景技术：
矿物燃料的日渐减少，人类对能源需求量越来越大，为了可持续发展，保护环境，人类需要寻找洁净丰富的新能源。在各种能源中太阳能存量最丰富，分布面最广，最洁净，太阳能是人类可持续发展的最可信赖的能源；但太阳能密度低，又受日夜、季节、地理和气候的影响而不稳定，不如矿物燃料的能源好用。人类长期开展太阳能利用研究，现在人们不仅能简单地利用太阳能制热水，干燥谷物，并已能够利用太阳能发电。
太阳能发电，有光-伏发电和光-热发电两种方法。
光伏发电方法是让太阳光直接投射在平板式太阳能电池板上，普通的太阳能电池板是单晶硅和多晶硅半导体材料，发电效率约为投射的太阳能辐射功率的12～15％，其余份额的太阳能辐射能都转化为热量。
实际上，单晶硅和多晶硅半导体材料的电子能隙为1.12电子伏特，可利用的太阳辐射的波长范围在0.4～1.1μm，其它波长的太阳辐射能照射在太阳能电池板上只能转化为热电，使太阳能电池板温度升高。研究表明，硅太阳能电池板在0℃以上每升高1℃，输出功率下降3～4％。由于硅太阳能电池板这一温度特性，使得硅太阳能电池板工作温度不能太高，不能接收高强度的辐射太阳能。也因此难以使用较高倍率的聚光法，降低光伏发电的成本。目前，单晶硅和多晶硅的太阳能电池板的价格为40元/峰瓦，平均利用系数仅0.15左右，光伏发电设备实际造价约为常规矿物燃料发电设备的50～60倍。
光-热发电方法是把太阳光聚焦后投射在太阳能接收器上，在太阳能接收器上转化为热量，对热接收器内的传热工质—水或导热油、或金属盐加热，再加热水变为水蒸汽推动汽轮机发电。但其设备复杂、***庞大，一次性投资太大。
因此，降低太阳能发电成本、提高发电效率，是太阳能利用研究的重要点。
为了降低太阳能发电成本，有人提出利用光伏发电与房屋供暖和生活用热水相结合的电热联产法。例如：专利申请号为CN 200410025990.0的“太阳电热联产装置”，这种方法是把太阳能辐射在光伏电池板上，在光伏电池板背面用冷却水收集光伏电池上产生的热量，这种热量使得冷却水温度一般上升到50～60℃，可作供暖和生活热水用，但不能用于发电(因发电时效率太低)。因此这种方法不适合大型太阳能发电站，因为此时产生大量的温度仅50～60℃的冷却水，是无用的热量，而水却是宝贵的，需要用散热器散热回收，如果是强迫循环，则要额外消耗泵动力。而且，由于是把太阳能的全频谱辐射能一起利用、不加区分，因而在光伏电池板上产生的热量较高，仅用冷却水收集光伏电池上产生的热量还不足以将电池板的温度降低到使其有足够高的效率；同时，冷却水***的进出水管会给整个装置跟踪太阳方向时的转动带来一些困难。
发明内容：
本实用新型为了要克服现有太阳能光伏发电方法的不足，提出了通过自散热方式提高单位面积太阳能电池板发电功率和太阳能利用效率，以降低太阳能发电设备的造价，使太阳能发电设备投资和发电成本大幅度降低。
同时，还可以通过分频的方法把太阳能的全频谱辐射能加以区分，降低太阳能电池板本身的吸热，实现太阳能光伏发电并生产数百度中高温热能的电热联产方法，进一步提高单位面积太阳能电池板发电功率和太阳能利用效率。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，包括有全反射聚光器、二次反射分光板、光电池、散热器、支架及驱动机构；其特征在于：所述的全反射聚光器为曲面形的金属板表面抛光作为反射面，全反射聚光器把太阳辐射的直射射线反射集中投射在二次反射分光板上；二次反射分光板为曲面的反射透射镜，其凸面与全反射聚光器的凹面相对，布置在全反射聚光器的焦点前，其焦线和全反射聚光器的焦线重合，使二次反射的太阳辐射束投射到布置在全反射聚光器中间的光电池上，其余的太阳辐射束则透过二次反射分光板；光电池背面粘结有表面绝缘层的金属导热板，再与金属的附加散热板一起把全反射聚光器的金属板固夹在其间，导热板、附加散热板和全反射聚光器共同构成散热器；附加散热板的外表面和全反射聚光器的背面涂有散热涂层；光电池把接收的太阳辐射能的一部分转换为电能输出，其余的转化为热能通过散热器传出；所述的全反射聚光器和二次反射分光板均被固定在可动支架上，可动支架带动全反射聚光器连同其上的光电池和导热板、附加散热板以及二次反射分光板一起在固定支架上转动，通过驱动机构，使全反射聚光器的光轴面在工作时跟踪太阳中心点。
所述的全反射聚光器1的焦线可采用三种布置方式使光轴面跟踪太阳中心点：第一种是全反射聚光器的焦线沿东西方向水平放置并固定，光轴面以水平的焦线为轴跟随太阳的正午高度角南北向转动，使光轴面与水平面的夹角保持与太阳正午高度角相同，光轴面总穿过太阳中心点；第二种是全反射聚光器的焦线沿南北方向倾斜于地面布置并固定，倾斜角与当地的太阳能光伏发电的光电池板最佳倾角相同，光轴面以倾斜的焦线为轴跟随太阳的时角自东向西转动，使光轴面总穿过太阳中心点；第三种是全反射聚光器的焦线倾斜于地面布置，倾斜角与当地的太阳能光伏发电的光电池板最佳倾角相同，并保持光轴面与水平面垂直，光轴面以垂线为轴跟随太阳的方位角自东向西转动，使光轴面的方位角与太阳的方位角相同，光轴面总穿过太阳中心点。
所述的全反射聚光器1和二次反射分光板2的曲面形状首选抛物线曲面，次选双曲线曲面；所述的光电池首选单晶硅或多晶硅光电池。
所述的二次反射分光板2反射的光谱范围与光电池的适用光谱范围相匹配，波长为0.4～1.1μm。
为了更好地利用太阳能，可以在二次反射分光板的焦线处放置一个热接收器，固定在可动支架上；所述的热接收器是有玻璃保护真空腔和直通金属吸热管的热接收器，吸热管的外表面镀有中温选择性吸热涂层，吸热管的两端分别与连通外部的进、出输热管连接，其内部有传热工质流过。
当装置采用第三种跟踪方式时，所述的散热器的导热板和/或附加散热板采用有表面绝缘层的多通孔的金属板或管组件替代，通孔内有冷却水流过，通孔的两端分别与连通外部的进、出冷却水管连接。
综上所述，本实用新型有以下优点：
本实用新型采用了三种自散热措施：第一，利用光电池背面的导热板，把光电池产生的热量传输给全反射聚光器和附加散热板，经金属导热、散热涂层辐射和空气自然对流把热量散发给空气和环境，尤其是巧妙地利用了大面积的全反射聚光器背面进行辐射散热，有很强的自散热调节能力，既简化了结构、又降低了成本，实现了一物两用；第二，利用二次反射分光板分光把一部分光电池不能利用的太阳能分流到热接收器上或环境中，既减少了光电池本身所产生的热量，还能够对其余的太阳能进行综合利用，实现太阳能光伏发电并生产数百度中高温热能的电热联产；第三，在需要使用温热水时或采用大聚光比时，还可在散热器上进一步利用冷却水散热。三种散热方式，在使用普通硅光电池的情况下使本实用新型的光伏发电装置的聚光比可以达到20～30。
由于光电池板的价格昂贵、远高于装置中其他部件的价格，因而其效率的提高将有利于整个设备***的性价比的大幅度提高。而且，辐射散热和分频导热也大大节省了成本，初步计算，利用本实用新型方法的直接发电成本会比普通平板光电池板发电方法节省投资4-10倍。
另外，本实用新型的三种跟踪太阳方式，各有特点：第一、二两种跟踪太阳方式，由于焦线位置固定，都可以在全反射聚光器的焦线处放置热接收器，回收透过二次反射分光板分光的太阳能，得到20～25％的中高温热能，热接收器无运动部件，连接方便；采用第一种跟踪方式时，全反射聚光器的光轴面调整角度范围较小，一日一变，全年仅在±23.5℃范围之内，但是早、晚太阳高度角小的时候，端部反射不能被光电池接收，端部损失较大，需要上午和下午分别在端头轮流放置端面反射板，减少端部损失；第二种跟踪太阳方式，端部损失较少，可以通过每半年轮换放置一次端面反射板就可克服端部损失，但全反射聚光器的光轴面必需每日从东向西跟随太阳时角转动；第三种跟踪太阳方式，因为是以地面为支撑面，转动结构设计加工容易，装置的稳定性很好，但采用第三种跟踪方式时热接收器的输热管的进、出管同传热工质总管的连接都要有一处转动连接，使热回收***相对复杂些；而且当采用冷却水散热时存在同样的问题。
热接收器收集到的中高温热能，温度达至少150～280℃，可以通过导热油或水等传热工质把热量带到储热罐内，用于：驱动溴化锂制冷机制冷，裂解甲醇燃料提高发电效率，与火力发电厂联用预热锅炉给水温度，或用于低沸点工质的发电等。小型装置的散热器冷却水则可作为生活热水用。
因此，采用上述措施后，单位面积光电池板上输出电功率可以提高10～15倍，可大幅度降低太阳能发电的成本。
附图说明
图1是本实用新型的基本结构的工作原理和关键部件关系示意说明图。
图2是本实用新型的二次反射分光板焦线处有热接收器5的结构的工作原理和关键部件关系示意说明图。
图3是本实用新型采用第一种跟踪方式的装置三维结构示意图。
图4是图3的装置在转轴处的横断面视图。并且示意了并联组装的结构。
图5是图3的装置在光轴面的剖视图。
图6是本实用新型采用第二种跟踪方式的装置的结构示意图。
图7是本实用新型采用第三种跟踪方式的装置的结构示意图。
图8是本实用新型采用第三种跟踪方式并且带了冷却水散热器***的装置的结构示意图(以二次反射分光板2焦线处不设置热接收器5为例)。
图9是本实用新型装置的组合***示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，进一步说明本实用新型。但本实用新型并不仅限于此。
图1、2是本实用新型的可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置的工作原理和关键部件关系示意说明图。如图1、2所示，装置主要包括有全反射聚光器1，二次反射分光板2，光电池3，散热器4，热接收器5等；其中：
全反射聚光器首选抛物线曲面的槽式反射聚光器，即聚光器的横截面为抛物线(也可用修正的抛物线曲面替代；所述的修正的抛物线曲面是在靠近中心处的曲率大于抛物线的曲率，在靠边缘处的曲率小于抛物线的曲率)，次选双曲线，各横截面的抛物线或双曲线的焦点位于一条直线上；抛物线或双曲线曲面是用铝板1a压制成形，凹槽面抛光作为反射表面1b，反射率达0.85左右，反射面的开口面积与光电池板的面积之比、即聚光器的集中比选取在30；抛光铝表面涂上防氧化的二氧化硅保护膜，铝板的背面涂有对太阳光有反射且散热良好的散热涂层4b，例如银白色的铝漆，或掺有二氧化钛的白漆，或硝基黑漆，这些漆的远红外发射率高达0.92～0.96；聚光器的正面反射太阳光，背面为辐射散热器；全反射聚光器1的光轴面，即曲面的焦点连线(简称焦线)与顶点连线(简称顶点线)所组成的平面跟随太阳转动，使光轴面在工作时总穿过太阳中心点。
光电池2首选单晶或多晶硅光电池，本实例是由16块型号STP125E/S1，尺寸规格125毫米×125毫米的单晶硅光电池板串联组成2米长度的单元光电池板条，放置在抛物线或双曲线曲面的顶点线为中心的铝反射板中间(即顶点线处)，单晶硅光电池用导热性能良好并绝缘的粘结剂(例如醋酸乙烯酯)粘在其背面的金属导热板4a上。
导热板4a和附加散热板4c是表面为氧化铝绝缘表面的铝板，用螺栓把导热板4a和附加散热板4c以及反射板1a紧密连接，导热板4a和附加散热板4c把反射板1a固夹在中间；附加散热板4c的表面可以和反射板1a的背面一样涂上散热涂层4b，共同构成光电池的散热器4；所述的散热器4是一种辐射散热器，光电池产生的热量通过热传导传给背面导热板4a和附加散热板4c以及反射板1a后，再通过辐射和对流的方法散发到环境和空气中去。
二次反射分光板2首先是能够将全反射聚光器聚集的太阳光能反射到光电池上，同时又能够将光电池不需要的光和热透射分流。因而，二次反射分光板采用与全反射聚光器相适应的曲面反射透射镜(所述的“相适应”就是两者的曲面形状能够使二次反射的太阳辐射束投射到布置在全反射聚光器中间的光电池上)；二次反射分光板的凸面和凹面均为曲面，首选抛物线曲面(也可用修正的抛物线曲面替代)，次选双曲线曲面，实施例的二次反射分光板条长2米，形状似长条瓦片，宽与光电池板宽度基本相同，取130毫米，采用抛物线曲面；二次反射分光板的凸面和全反射聚光器的凹面相对，布置在全反射聚光器的焦点前，即二次反射分光板位于全反射聚光器与其焦点之间，二次反射分光板的焦线和全反射聚光器的焦线重合(实际安装时，只要偏差不超过二次反射分光板焦距的1/2都可以)。所述的反射透射镜就是光学***中常用的使某些波段的光谱反射、而使某些波段的光谱透射的镜面，通常是在透明的玻璃或塑料基材表面镀有选择性的多层介质反射膜来实现所需的反射或透射波长范围，是光学领域中的成熟技术。
由于太阳辐射的波长是全频谱，而单晶硅或多晶硅电池板可利用的太阳辐射的波长范围在0.4～1.1μm，因而在二次反射分光板2上所镀的选择性多层介质反射膜2a最好能够使其反射0.4～1.1μm波长范围的光而透过其它波长的光辐射，把光电池不能利用的一部分太阳能透射分流，使辐射频率范围适合光电池发电的有效光辐射束反射到光电池3上，而透过另外的热辐射束(对于单晶硅或多晶硅光电池，有效光辐射束应选在波长0.4～1.1μm之间，当然，在实际设计加工时，由于材料、工艺等因素的影响，该有效反射光谱的范围可以有所波动)。如果直接利用目前常规使用的适合可见光范围(即反射光谱范围为0.4～0.8μm)的反射膜也可以。实施例采用的是以SiO2作为低折射率材料、以Nb2O5作为高折射率材料所组成的多层介质反射膜，可以实现对400nm到1100nm波段的光的反射，平均反射率达到90％。
热接收器5的作用就是收集从二次反射分光板2上透过的热辐射束的能量。它是有玻璃真空保护腔5a和直通金属吸热管5b的管式热接收器，吸热管外表面镀有中温选择性吸热涂层5c，通常为金属陶瓷氧化物，例如美国Luz公司采用的Mo/Al2O3涂层，工作在450℃～500℃，性能稳定，也可采用AlN/不锈钢/铜涂层，以便较多地吸收太阳辐射能而减少中低温的热辐射损失；吸热管内流过传热工质。热接收器布置在二次反射分光板的凹面方向，热接收器的吸热管中心线与全反射聚光器和二次反射分光板的焦线重合。
太阳光路的行程是：首先全反射聚光器把平行于光轴面的直射太阳光辐射，集中30倍反射投射在二次反射分光板上；分光板的凸面反射一部分适用于光电池板的入射辐射，使二次反射光又以平行于光轴面的方向照射在光电池板上；当分光板上所反射的波长范围为0.4～1.1μm时，光电池板上集中了波长范围0.4～1.1μm的太阳直射辐射中的26％和天空漫射辐射中的14％的辐射能转化为电能，另外的转化为低温热能，由光电池背面的辐射散热器4通过辐射和自然对流散发到环境和空气中去；投射在分光板上没有被反射的太阳辐射穿过分光板，或散发到环境和空气中去，或照射在热接收器的直通吸热管5b上，这部分热量可以转化为至少150～280℃的热量，通过导热油、或水等工质把热量带到储热罐，再通过放置在储热罐内的换热器进一步转换到具体应用方式，例如把热发电***的水工质加热，用水蒸汽推动汽轮机发电。
图3是本实用新型采用第一种跟踪方式，即全反射聚光器的焦线东西方向水平布置，以全反射聚光器的焦线为轴线转动的装置三维示意图。图4是其在转轴处的横断面视图。图5则是其在光轴面的剖视图。
图3中表示的全反射聚光器采用焦线东西向布置，抛物线曲面的光轴面与水平面的夹角等于太阳正午高度角的跟踪方式；全反射聚光器单元长度2米，可以根据需要组合成足够长度，例如80米到100米为一排；上午全反射聚光器的西端插有端面板1c，下午在东端插有端面板，西端的端面板拆去；全反射聚光器1、二次反射分光板2和热接收器5均被固定在可动支架6上，可动支架6由底面框架6a和端面框架6b构成；可动支架6是安装在固定支架7上，绕全反射聚光器的焦线为轴，沿固定支架7上的圆弧轨道7d转动。
图4进一步说明全反射聚光器1，二次反射分光板2，光电池板3，散热器4和热接收器5的连接关系。图4中表示了可动支架6的底面框架6a和端面框架6b，以及固定支架7等；底面框架6a由形状与全反射聚光器抛物线相同的抛物线形周边支撑条和长条形的轴向支撑杆组成，用角钢或圆管制作，全反射聚光器的反射面用螺钉和压条压紧在可动支架6的底面框架6a上；端面框架6b用角钢或圆管焊接成扇形状，布置在可动支架6的两端；端面支架6b在聚光器抛物线面的焦点处安装有一个带圆环台的套筒6c，套筒作为可动支架6的转动轴，被放置在固定支架7的轴承座7a中；在转动轴外面也可装上滚动轴承；套筒的内孔留做引出吸热管5b用；端面框架6b下面安装有滚轮9，滚轮9可在圆弧轨道7d上转动；固定支架7用地脚螺钉8固定在地上，其上焊有圆弧形轨道7d，用角钢制作；全反射聚光器1跟随滚轮9带动的可动支架6一起转动，通过驱动机构中的控制部件(例如天文观测***中常用的光电太阳***或设定的跟踪程序)，使全反射聚光器的光轴面跟随太阳的正午高度角南北向转动，即全反射聚光器的光轴面与水平面的夹角α等于太阳正午高度角、每日调整一次，调整范围较小，全年仅在±23.5℃范围之内。图中的连杆12为平动机构的连杆，其两端的圆孔套在可动支架6的底面框架6a边缘的轴销11上。
图5进一步说明全反射聚光器1，二次反射分光板2，光电池板3，散热器4和热接收器5的连接关系。如图5所示，二次反射分光板2安装在套筒6c的圆环台上，并用弧形压板2b和螺钉2c固定。二次反射分光板2的焦线与全反射聚光器抛物线的焦线及吸热管5b的中心线为同一直线(图上用x表示)；图上也同时表示了热接收器的真空腔5a、吸热管5b、吸热管外的吸热涂层5c，以及固定支架7，轴承支座7a，地脚螺钉8，光电池板3，散热器的导热板4a，全反射聚光器1等的相对位置和连接关系，以及驱动滚轮9转动的驱动机构(包括电机10a和减速器10b，控制部件未画出)。全反射聚光器1、二次反射分光板2以及光电池板3、导热板4a、附加散热板4c等都跟随滚轮9带动的可动支架6一起转动，吸热管5b与连通外部的进、出输热管之间刚性固定连接，不发生转动和移动。
图6是本实用新型采用第二种跟踪方式，全反射聚光器的焦线南北向倾斜固定布置，以全反射聚光器的焦线为轴线转动的装置的结构示意图。图6中的南北两处的固定支架为7b1、7b2，两处固定支架的轴承支座7a上架有圆环台的套筒6c，两套筒的轴线为全反射聚光器的抛物线面的焦线，焦线倾角β等于当地的太阳能光伏发电的光电池板最佳倾角，按β＝φ-δ计算，其中φ为当地纬度，δ为修正值，取δ＝0°～10°，对于低纬度地区δ的取值应偏低，对于高纬度地区δ的取值应偏高，例如对于赤道地区δ的取值可为0°；焦线倾角β的朝向对于北半球地区应使焦线北高南低，对于南半球地区则正相反，应使焦线南高北低。全反射聚光器1，二次反射分光板2，光电池板3，散热器4被固定在可动支架6上，端面框架6b下方安装有滚轮9，在固定支架7b1上安装有圆弧形轨道7d，全反射聚光器的光轴面跟随太阳的时角每天自东向西以倾斜的全反射聚光器焦线为轴线转动，使光轴面总穿过太阳中心点。吸热管5b与连通外部的进、出输热管之间刚性固定连接，不发生转动和移动。
图7是本实用新型采用第三种跟踪方式，全反射聚光器的焦线南北向倾斜布置，光轴面保持垂直，绕一根垂直的轴转动的装置的结构示意图。
如图7所示，吸热管5b经连接管5d、5e引至固定支架的垂直轴7c的上方，经可以转动的管连接头13a、14a与连通外部的进、出输热管13、14连接，吸热管5b跟随可动支架6同步绕垂直轴7c转动；可动支架6有直立可转动套筒6f套在垂直轴7c上，套筒6f与可动支架6的底面框架6a和端面支架6b刚性连接；由安装在底面框架6a上的滚轮9和电机10a及减速机构10b按太阳跟踪控制程序沿地平面绕垂直轴7c转动；焦线倾角的设置与上述第二种跟踪方式相同，全反射聚光器的光轴面跟随太阳的位置变化每天自东向西绕垂直轴7c转动，使光轴面的方位角与太阳的方位角相同。
图8是本实用新型采用第三种跟踪方式，全反射聚光器的焦线南北向倾斜布置，光轴面保持垂直，绕一根垂直的轴转动，带冷却水散热器***的装置的结构示意图。图8中散热器4的导热板4a和附加散热板4c是采用多通孔的表面有氧化铝绝缘膜的铝板(或扁管组件)4d替代，铝板(或扁管组件)的每个通孔内通过水冷却；使用水冷却的结构，在可动支架6的可转动套筒6f上端的平台6h上固定有储水桶4g，用连接管4e连接铝板(或扁管组件)的通孔下端口和水桶4g的底端口，用连接管4f连接铝板(或扁管组件)的通孔上端口和水桶4g的上端口，构成水循环回路；储水桶的顶面中间有可转动小盖4h，小盖4h上固定有与外部连通的进、出水管15、16。图8所示的装置适合需要温热水时和采用大聚光比时使用，在该装置中也可添加热接收器5。在添加水散热器后，由于设计有水自循环***，在白天，储水桶下部的冷水流经水散热器，冷却光电池板后受热上升回到储水桶，在夜晚，光电池板、聚光器等都成为辐射散热器，储水桶上部的热水流经水散热器，散热下降回到储水桶的下部，无需泵。外部取温水时，是通过与外部连通的进、出水管15、16。
图9是本实用新型实施例1的多个单元装置组合***示意图。如图9所示的多个单元装置可以进行串联组合或并联组合，组合***可共用一套跟踪控制***；第一、二种跟踪方式的单元装置进行串联组合时，各个单元装置的全反射聚光器的焦线在一根直线上，吸热管首尾相接，各个可转动支架由一根长轴带动同步转动；第一、二种跟踪方式的单元装置进行并联组合时，各个单元装置的全反射聚光器的焦线彼此平行，各根吸热管与两根连通外部的进、出总输热管17、18并联接，利用一套驱动机构10和平动机构12就可带动多个可动支架的同步转动；第三种跟踪方式的单元装置的水平面转动只能并联，用平动机构带动多个可动支架同步绕垂直轴转动。

Claims (6)

1、一种可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，包括有全反射聚光器、二次反射分光板、光电池、散热器、支架及驱动机构；其特征在于：所述的全反射聚光器为曲面形的金属板表面抛光作为反射面，全反射聚光器把太阳辐射的直射射线反射集中投射在二次反射分光板上；二次反射分光板为曲面的反射透射镜，其凸面与全反射聚光器的凹面相对，布置在全反射聚光器的焦点前，其焦线和全反射聚光器的焦线重合，使二次反射的太阳辐射束投射到布置在全反射聚光器中间的光电池上，其余的太阳辐射束则透过二次反射分光板；光电池背面粘结有表面绝缘层的金属导热板，金属导热板与金属的附加散热板一起把全反射聚光器的金属板固夹在其间，导热板、附加散热板和全反射聚光器共同构成散热器；附加散热板的外表面和全反射聚光器的背面涂有散热涂层；光电池把接收的太阳辐射能的一部分转换为电能输出，其余的转化为热能通过散热器传出；所述的全反射聚光器和二次反射分光板均被固定在可动支架上，可动支架带动全反射聚光器连同其上的光电池和导热板、附加散热板以及二次反射分光板一起在固定支架上转动，通过驱动机构，使全反射聚光器的光轴面在工作时跟踪太阳中心点。
2、如权利要求1所述的可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，其特征在于：所述的全反射聚光器的焦线采用三种布置方式使光轴面跟踪穿过太阳中心点，其中：
第一种是全反射聚光器的焦线沿东西方向水平放置并固定，光轴面以水平的焦线为轴跟随太阳的正午高度角南北向转动，使光轴面与水平面的夹角保持与太阳正午高度角相同，光轴面总穿过太阳中心点；
或者，第二种是全反射聚光器的焦线沿南北方向倾斜于地面布置并固定，倾斜角与当地的太阳能光伏发电的光电池板最佳倾角相同，光轴面以倾斜的焦线为轴跟随太阳的时角自东向西转动，使光轴面总穿过太阳中心点；
或者，第三种是全反射聚光器的焦线倾斜于地面布置，倾斜角与当地的太阳能光伏发电的光电池板最佳倾角相同，并保持光轴面与水平面垂直，光轴面以垂线为轴跟随太阳的方位角自东向西转动，使光轴面的方位角与太阳的方位角相同，光轴面总穿过太阳中心点。
3、如权利要求1或2所述的可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，其特征在于：所述的全反射聚光器和二次反射分光板的曲面形状为抛物线曲面，或双曲线曲面；所述的光电池为单晶硅或多晶硅光电池。
4、如权利要求1或2所述的可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，其特征在于：所述的二次反射分光板反射的光谱范围与光电池的适用光谱范围相匹配，波长为0.4～1.1μm。
5、如权利要求1或2所述的可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，其特征在于：在二次反射分光板的焦线处放置一个热接收器，固定在可动支架上；所述的热接收器是有玻璃保护真空腔和直通金属吸热管的热接收器，吸热管的外表面镀有中温选择性吸热涂层，吸热管的两端分别与连通外部的进、出输热管连接，其内部有传热工质流过。
6、如权利要求2所述的可自散热的太阳能聚集型光伏发电装置，其特征在于：当装置采用第三种跟踪方式时，所述的散热器的导热板和/或附加散热板采用有表面绝缘层的多通孔的金属板或管组件替代，通孔内有冷却水流过，通孔的两端分别与连通外部的进、出冷却水管连接。
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