專利名稱：波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光電、太陽能光熱領(lǐng)域，具體是一種波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊。
背景技術(shù)：
太陽能光伏發(fā)電技術(shù)為未來解決能源問題提供廣闊前景，但存在發(fā)電成本高，光電轉(zhuǎn)換效率不高的問題。因此，降低成本和提高效率成為太陽能發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。 目前大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)一般是若干只電池組件連接在一起，每個(gè)太陽能組件采用若干只電池片串聯(lián)輸出直流低壓，若干只輸出低壓的太陽能電池組件串聯(lián)輸出高壓，通過并網(wǎng)逆變站并網(wǎng)發(fā)電。這種集成式發(fā)電系統(tǒng)體積大，占地面積大，接線復(fù)雜，線損較大，增容難，成本高，安裝維護(hù)不便，需要專人維護(hù)管理。家庭用太陽能發(fā)電系統(tǒng)一般是將電池組件串聯(lián)后安裝于屋面上，發(fā)電效率低，使用成本高。有的太陽能發(fā)電系統(tǒng)為了降低成本，為了提高單位面積內(nèi)太陽光照射能量密度，采用菲涅耳透鏡、槽形反射、拋物面反射等方式達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率，減少電池片用量的目的；這些聚焦方式均需安裝太陽光跟蹤器才能達(dá)到較好的聚光效果，有了較好的聚光效果，溫度也越來越高，電池片的光電轉(zhuǎn)換效率隨著溫度升高而降低；太陽光跟蹤器，體積大，成本高，可靠性差，不便于安裝維護(hù)。取消太陽光跟蹤器，降低太陽能電池組件成本，克服占地面積大，解決散熱問題是目前太陽能發(fā)電領(lǐng)域迫切需要解決的技術(shù)問題。另外當(dāng)前太陽能熱水器分為真空管式和平板式兩種，太陽能真空管式熱水器積溫高在國內(nèi)應(yīng)用廣泛但與建筑一體化集合程度低，而太陽能平板式熱水器效率高且易于與建筑結(jié)合，在國外應(yīng)用廣泛。但兩種熱水器利用單位面積太陽能的綜合效率仍然不高，且屋頂用熱水器和電池組件發(fā)電不能兼顧，雖然有一些水電一體化裝置的試驗(yàn)和應(yīng)用報(bào)道，但沒有與建筑一體化合成并可代替屋頂使用的，此項(xiàng)技術(shù)也一直處于發(fā)展論證階段。本

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有太陽能發(fā)電技術(shù)中占地面積大、發(fā)電效率低，使用太陽光跟蹤器可靠性差，散熱難，發(fā)電成本高，安裝維護(hù)不方便的缺陷，提供一種波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，包括整體結(jié)構(gòu)的太陽能發(fā)電單元、波形瓦聚光組件、換熱器。具體地說就是將若干只串聯(lián)電池片安裝于換熱器上，形成獨(dú)立結(jié)構(gòu)的太陽能發(fā)電單元， 通過波形瓦聚光組件將太陽光線聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，省去太陽光跟蹤器，減少太陽能電池片用量，配套使用散熱系統(tǒng)，熱水循環(huán)利用，提高太陽能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，易與建筑相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)太陽能水電一體化功能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是所述的波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，技術(shù)特點(diǎn)是太陽能發(fā)電單元包括安裝于同一換熱器上的若干只串聯(lián)電池片，若干太陽能發(fā)電單元串聯(lián)形成的直流高壓輸出端與并網(wǎng)逆變電源輸入端相連，形成一個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)；若干只串聯(lián)電池片的上方設(shè)有波形瓦聚光透鏡和聚光槽組成的聚光組件，將太陽光聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，無需太陽光跟蹤器，使光電轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，降低發(fā)電成本，便于太陽能發(fā)電的普及推廣。換熱器由若干只鋁合
3金條形散熱扁管串接而成，制成平板式，利用水循環(huán)保證發(fā)電單元散熱迅速。若干個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的波形瓦聚光太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的交流輸出端與電網(wǎng)相連接形成發(fā)電量不等的太陽能發(fā)電站，若干只波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊的水箱相連形成龐大的熱水庫或供熱系統(tǒng)，占地面積小，易與建筑相結(jié)合，安裝、維護(hù)方便。所述波形瓦聚光透鏡為等于或小于半管形的對(duì)稱設(shè)計(jì)柱面線形菲涅耳透鏡，其管口放置方向?yàn)闁|西方向，每一個(gè)波形瓦聚光透鏡單元包括具有任意方向光線入射在同一波形面的入光面和若干個(gè)對(duì)稱設(shè)計(jì)的等寬度柱面菲涅耳透鏡組成的若干出光面，小棱鏡的一棱角邊垂直于波形面，另一棱角邊與波形面形成小于60°棱角，不同入射高處小棱鏡對(duì)光線是以最小偏向角向主光軸偏向的，大部分出射光線直接落在聚光槽下口固定平面上，部分出射光線經(jīng)聚光槽的反光壁反射至聚光槽下口固定平面上，形成均勻的太陽光焦帶。所述的聚光槽上、下口均為四邊形，上口大下口小，波形瓦聚光透鏡底口與聚光槽上口相吻合，聚光槽下口形狀、尺寸與對(duì)應(yīng)的太陽能電池片的形狀尺寸相同，聚光槽側(cè)面反光面與底平面的夾角為60°，保證光的多級(jí)折射反射聚光均光效果，保證太陽光會(huì)聚在固定的焦帶面上。太陽能電池組件底面連接鋁合金條形散熱扁管，若干只條形扁管散熱片串聯(lián)連接成換熱器，連接接線盒置于散熱板底面，保證散熱和電路安全。


圖1為本發(fā)明外形示意圖；圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)部分解剖示意圖；圖3為本發(fā)明截面示意圖。圖4為中午太陽光入射波形瓦聚光透鏡后的光折射反射示意圖；圖5為上午或下午太陽光入射波形瓦聚光透鏡后的光折射反射示意圖。附圖中，波形瓦水電一體化模塊1，線形菲涅耳透鏡2，反光鏡聚光槽3，若干只串聯(lián)電池片4，條形散熱扁管5，熱水導(dǎo)管收集管6，模塊水管外接連接頭7，保溫板8，模塊底部鋁合金背板9，直邊框10，波形框11，電源外接線配電盒12，卡口固定槽13。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。圖1、2中，一種波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，四周采用鋁合金組框、框邊為波形框11與直邊框10相結(jié)合，外框內(nèi)壁設(shè)有上、下卡口固定槽13，外框外壁前后左右對(duì)稱設(shè)計(jì)凸起和凹槽，方便若干只波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊任意組合。波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊外框上設(shè)有電源外接線配電盒12，若干只波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊串聯(lián)與并網(wǎng)逆變電源相連，輸出可并網(wǎng)110V、220V、380V的交流電壓。圖2、3中，一種波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，包括波形瓦聚光組件、太陽能發(fā)電單元、換熱器。波形瓦聚光組件包括波形瓦聚光透鏡1，柱面線形菲涅耳透鏡2，反光鏡聚光槽3。太陽能發(fā)電單元具體做法是在換熱器的鋁制殼體上鋪一層EVA膠，對(duì)應(yīng)聚光面放置若干只串聯(lián)電池片4，電池片上再鋪一層EVA膠，上面一層膠上還可以鋪一層布紋鋼化玻璃，最后用層壓機(jī)加高溫抽真空，做成由若干只電池片串聯(lián)的電池組件模塊。串聯(lián)的電池片上方有波形瓦聚光裝置，通過波形瓦聚光組件將太陽光線聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，形成均勻的焦帶。發(fā)電單元的下面的大面積的換熱器利用鋁合金散熱扁管5將熱量及時(shí)傳遞到水中，熱水導(dǎo)管收集管6收集熱水，保溫板8保溫，模塊水管外接連接頭7連接水箱，通過水循環(huán)散熱保證太陽能發(fā)電單元的正常工作，水循環(huán)方式和儲(chǔ)水箱采用平板熱水器模式設(shè)置。若干個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的波形瓦聚光太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出端與電網(wǎng)同相連接形成發(fā)電量不等的太陽能并網(wǎng)電站，若干只波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊的水箱可組成龐大的熱水庫或供熱系統(tǒng)，占地面積小，易與建筑相結(jié)合，安裝、維護(hù)方便。
圖4、5所示中，本發(fā)明波形瓦聚光透鏡為半管或小于半管形，管口方向采用東西方向放置，聚光槽采用玻璃鍍銀鏡面或鋁反光膜，聚光槽上、下口均為四邊形，上大下小，側(cè)面與底平面的夾角為60°，將早中晚入射的太陽光經(jīng)集光、折射聚光、反射聚光均光后，在聚光槽下口太陽能電池片上形成均勻的太陽光焦帶，不隨太陽光位移而位移。
權(quán)利要求
1.一種波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，包括波形瓦聚光組件、太陽能發(fā)電單元、換熱器，其特征是太陽能發(fā)電單元包括安裝于同一換熱器上的若干只串聯(lián)電池片和并網(wǎng)逆變電源，若干只電池片串聯(lián)形成的直流高壓輸出端與并網(wǎng)逆變電源輸入端相連，若干只串聯(lián)電池片的上方設(shè)有波形瓦聚光透鏡和聚光槽組成的聚光組件，換熱器安裝于電池板下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，其特征是所述的換熱器由若干只鋁合金條形散熱扁管串接而成，制成平板式，散熱片四邊固定于外框的下固定槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，其特征是由若干個(gè)獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的波形瓦聚光太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的交流輸出端與電網(wǎng)相連接形成發(fā)電量不等的太陽能發(fā)電站，若干只波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊的水箱相連形成龐大的熱水庫或供熱系統(tǒng)，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形瓦聚光太陽能水電一體建筑模塊，其特征是所述波形瓦聚光透鏡為等于或小于半管形的對(duì)稱設(shè)計(jì)等寬度柱面菲涅耳透鏡，其管口放置方向?yàn)闁|西方向，小棱鏡的一棱角邊垂直于波形面，另一棱角邊與波形面形成小于60°棱角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形瓦聚光太陽能水電一體建筑模塊，其特征是所述的聚光槽上、下口均為四邊形，上口大下口小，聚光槽側(cè)面反光面與底平面的夾角為60°，波形瓦聚光透鏡底口與聚光槽上口相吻合，聚光槽下口形狀、尺寸與對(duì)應(yīng)的太陽能電池片的形狀、尺寸相同。
全文摘要
本發(fā)明是一種波形瓦聚光太陽能水電一體化建筑模塊，包括太陽能發(fā)電單元、波形瓦聚光組件、換熱器，具體地說就是將若干只串聯(lián)電池片安裝于換熱器上，形成獨(dú)立結(jié)構(gòu)的太陽能發(fā)電單元，若干太陽能發(fā)電單元串聯(lián)形成的直流高壓輸出端與并網(wǎng)逆變電源輸入端相連，形成獨(dú)立整體結(jié)構(gòu)的太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，通過波形瓦聚光組件將太陽光線聚焦于若干只串聯(lián)的電池片上，省去太陽光跟蹤器，減少太陽能電池片用量，配套使用散熱系統(tǒng)，熱水循環(huán)利用，大幅提高單位面積太陽能利用效率，易與建筑相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)太陽能水電一體化功能。
文檔編號(hào)G02B3/08GK102191837SQ20101012539
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者王英 申請(qǐng)人:王英