一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，包括：光反射裝置、光能接收器、萬向旋轉(zhuǎn)裝置及用戶指令端，光反射裝置固定在萬向旋轉(zhuǎn)裝置上，光能接收器通過支架固定在光反射裝置的光反射路徑上；光反射裝置包括：框架及多個反射鏡；多個反射鏡并排安裝在框架上；光能接收器包括：換熱器、移動機構(gòu)、光伏電池冷卻設(shè)備、光伏電池組件；換熱器的管道盤在遮擋板的周圍；換熱器及光伏電池組件固定在移動機構(gòu)上，在移動機構(gòu)的驅(qū)動下沿光反射路徑的方向移動；換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備分別依次連接水水熱交換器及散熱裝置，水水熱交換器及散熱裝置分別對換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備加入的熱水進行降溫，然后通過一循環(huán)水泵將降溫后的水輸送回換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備。
【專利說明】一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及聚光光伏技術(shù)，特別是關(guān)于自適應(yīng)的反射式聚光光伏技術(shù)，具體的講是一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚光光伏技術(shù)是通過使用光學(xué)材料如透鏡或反射鏡，將較大面積的太陽光聚集到安裝有光伏電池的聚光區(qū)域的一種太陽能發(fā)電技術(shù)。其中，反射區(qū)域或透射區(qū)域與聚光區(qū)域的面積之比為聚光強度。當(dāng)前高倍聚光光伏系統(tǒng)的聚光強度可達300-1000倍。
[0003]由于聚光光伏系統(tǒng)的光伏電池只能將太陽總輻射能量的一部分轉(zhuǎn)換成電能(當(dāng)前高效率的多節(jié)點光伏電池的轉(zhuǎn)換效率大約在40%左右)，其余占大部分的光能會被轉(zhuǎn)換成熱能，如果不能將這部分熱能有效置換出來，聚光區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)超高溫，會導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的元器件(光伏電池)的損壞。
[0004]在現(xiàn)有的聚光光伏產(chǎn)品中，聚光強度被設(shè)定為一個固定值，其中聚光強度的選擇會按光伏組件能接受的最大光能強度DNI (Direct Normal Irradiation,即聚光倍數(shù)乘以太陽直射輻射能量)來設(shè)計。這種設(shè)計的弊端是，DNI最大值的持續(xù)時間較短，這是因為DNI的最大值往往出現(xiàn)在夏季的正午時分，此時聚光光伏系統(tǒng)到太陽的直線距離最短，而隨著時間的推移，聚光光伏系統(tǒng)到太陽的直線距離變長，DNI的最大值也就無法保持。所以現(xiàn)有聚光光伏系統(tǒng)大部分時間都工作在光能強度不足的條件下，無法達到其設(shè)計的額定發(fā)電出力，工作效率低下，造成了資源的巨大浪費。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型提供一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，以實時調(diào)整聚光強度，提高光伏發(fā)電效率。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括:光反射裝置、光能接收器、萬向旋轉(zhuǎn)裝置及用戶指令端，所述光反射裝置固定在所述的萬向旋轉(zhuǎn)裝置上，并能夠沿任意方位旋轉(zhuǎn)，所述的光能接收器通過支架固定在所述光反射裝置的光反射路徑上；
[0007]所述的光反射裝置包括:框架及多個反射鏡；所述多個反射鏡并排安裝在所述框架上，形成蝶形結(jié)構(gòu)；
[0008]所述的光能接收器包括:換熱器、移動機構(gòu)、光伏電池冷卻設(shè)備、具備設(shè)有透光口的遮擋板及光伏電池的光伏電池組件；所述的光伏電池正對所述透光口設(shè)置于所述接收器的內(nèi)部，所述的換熱器的管道盤在所述遮擋板的周圍；所述的換熱器及光伏電池組件固定在所述移動機構(gòu)上，在所述的移動機構(gòu)的驅(qū)動下沿光反射路徑的方向移動，使所述光反射裝置反射到所述光能接收器的光距發(fā)生變化；所述的換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備分別依次連接水水熱交換器及散熱裝置，所述的水水熱交換器及散熱裝置分別對所述換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備加入的熱水進行降溫，然后通過一循環(huán)水泵將降溫后的水輸送回所述的換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備。
[0009]在一實施例中，所述的移動機構(gòu)包括:螺桿及電機。
[0010]在一實施例中，所述的移動機構(gòu)包括:齒條、齒輪以及電機。
[0011]在一實施例中，所述的光能接收器還包括:用于收集熱水的集水器，設(shè)于所述換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備與所述水水熱交換器之間的管路上。
[0012]在一實施例中，所述的光能接收器還包括:用于分發(fā)冷水的分水器，設(shè)于所述換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備與所述散熱裝置之間的管路上。
[0013]在一實施例中，所述的散熱裝置包括:散熱管；用于測量所述散熱管中的熱水溫度的溫度計，所述的溫度計連接所述的散熱管；用于對所述散熱管中的熱水進行降溫的調(diào)速風(fēng)機；微控制器，連接所述的溫度計及調(diào)速風(fēng)機，用于根據(jù)所述溫度計的溫度調(diào)節(jié)風(fēng)機的風(fēng)速。
[0014]在一實施例中，所述的萬向旋轉(zhuǎn)裝置包括:
[0015]豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，通過一連接件連接所述的框架，用于驅(qū)動所述的光反射裝置在豎直方向旋轉(zhuǎn)；
[0016]水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，設(shè)置在所述的豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)下方，用于驅(qū)動所述的光反射裝置在水平方向旋轉(zhuǎn)。
[0017]本實用新型的有益技術(shù)效果在于:本實用新型可以通過用戶的指令調(diào)節(jié)光能接收器與光反射裝置之間的距離實時地調(diào)整聚光強度，可以實時控制太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)發(fā)熱量與發(fā)電量的比例。另外，本實用新型的光能接收器設(shè)置于光反射裝置的反射光斑較大的區(qū)域，提供了冗余反射區(qū)，對太陽的追蹤精度降低，因而降低了成本。再者，當(dāng)用戶利用水水熱交換器進行洗漱時，如果熱水使用量較小，可以通過散熱裝置再次對換熱器及冷卻設(shè)備中的水進行降溫，起到保護換熱器及光伏電池免受強光損壞的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實施例的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)的反射聚光熱電供應(yīng)方法流程圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例的反射式聚光光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例的光能接收器202的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例的光伏電池冷卻設(shè)備的位置示意圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例的用戶側(cè)與光能接收器的連接示意圖；
[0024]圖6為本實用新型實施例的太陽光在傳播過程中的光反射及接收區(qū)域示意圖；
[0025]圖7為本實用新型實施例一的光能接收器的移動方向示意圖；
[0026]圖8為本實用新型實施例二的光能接收器的移動方向示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]實施例一
[0029]如圖1所示，本實施例提供一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)的反射聚光熱電供應(yīng)方法，該太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)的反射聚光熱電供應(yīng)方法包括:
[0030]步驟101:將包含換熱器、光伏電池組件及光伏電池冷卻設(shè)備的光能接收器通過支架安裝于光反射裝置的光反射路徑上，且所述光能接收器遠離所述光反射裝置的焦點，以使所述光能接收器所在位置的光斑面積大于所述光伏電池組件的光接收面積；
[0031]步驟102:采用光反射裝置將太陽光反射聚光到所述光能接收器上；
[0032]步驟103:根據(jù)太陽光到達地面的路徑控制所述光反射裝置旋轉(zhuǎn)移動，使所述光反射裝置朝向太陽；
[0033]步驟104:接收用戶上傳的熱電需求指令，并根據(jù)所述熱電供應(yīng)需求指令調(diào)整所述的光能接收器與所述光反射裝置之間的距離，使所述光反射裝置反射到所述光伏電池上的光距發(fā)生變化；
[0034]步驟105:所述的光伏電池組件將接收到的太陽光反射的光能轉(zhuǎn)換為電能輸送給用戶；
[0035]步驟106:所述的換熱器將接收到的太陽光反射光加熱的熱水依次輸送給水水熱交換器及散熱裝置；
[0036]步驟107:所述光伏電池冷卻水設(shè)備將加熱的熱水依次輸送給水水熱交換器及散熱裝置；
[0037]步驟108:根據(jù)所述散熱裝置的散熱管中的水溫值控制調(diào)速風(fēng)機的風(fēng)速，對所述散熱管中的水進行降溫；
[0038]步驟109:循環(huán)水泵將降溫后的水輸送到所述的換熱器及冷卻水設(shè)備。
[0039]由圖1所示的流程可知，本實施例中，光反射裝置將太陽光反射聚光到光能接收器上后，根據(jù)用戶的指令可以調(diào)整光能接收器與光反射裝置之間的距離，使光反射裝置反射到所述光伏電池組件上的光距發(fā)生變化，可以實時控制太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)發(fā)熱量與發(fā)電量的比例。另外，本實用新型的光能接收器設(shè)置于光反射裝置的反射光斑較大的區(qū)域，提供了冗余反射區(qū)，對太陽的追蹤精度降低，因而降低了成本。
[0040]圖1所示的流程中的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)包括:光反射裝置201、光能接收器202、萬向旋轉(zhuǎn)裝置203、控制器204及用戶指令端220。
[0041]光反射裝置201固定在萬向旋轉(zhuǎn)裝置203上，并能夠沿任意方位旋轉(zhuǎn)，光能接收器202通過支架固定在光反射裝置201的光反射路徑上。
[0042]光反射裝置201包括:框架205及多個反射鏡206 ;多個反射鏡206并排安裝在框架205上，形成蝶形結(jié)構(gòu)。
[0043]光能接收器202包括:換熱器223、移動機構(gòu)222、光伏電池冷卻設(shè)備(圖2未示出)、具備設(shè)有透光口的遮擋板及光伏電池的光伏電池組件225。光能接收器202通過移動機構(gòu)222固定于焊接在支架207的金屬板221上。遮擋板一般為陶瓷材料制成。
[0044]圖3為光能接收器202的正面示意圖；如圖3所示，光伏電池301正對透光口 302設(shè)置于光能接收器202的內(nèi)部，換熱器223的管道盤在遮擋板224的周圍；換熱器223及光伏電池組件固定在移動機構(gòu)222上，在移動機構(gòu)222的驅(qū)動下沿光反射路徑的方向移動，使光反射裝置201反射到光能接收器202的光距發(fā)生變化。
[0045]光伏電池冷卻設(shè)備402的位置如圖4所示,光伏電池301的后面為絕緣基板401,絕緣基板401的后面為光伏電池冷卻設(shè)備402。光伏電池冷卻設(shè)備402的形狀為具有一定厚度的矩形箱體結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部具有多條水流通道，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0046]如圖5所示，換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402分別依次連接水水熱交換器504及散熱裝置505。散熱裝置505包括:調(diào)速風(fēng)機501、散熱管502、微控制器(圖5未示出)及溫度計(圖5未示出)，微控制器根據(jù)溫度計測得的散熱管502的水溫調(diào)節(jié)調(diào)速風(fēng)機501的轉(zhuǎn)速，對散熱管502中熱水進行降溫。微控制器可以為PLC、FPGA及單片機等設(shè)備。
[0047]具體調(diào)速時，可以事先設(shè)定溫度閾值，微控制器判斷溫度計的當(dāng)前溫度與溫度閾值的大小控制調(diào)速風(fēng)機501對散熱管502中熱水進行降溫，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，該調(diào)速技術(shù)為本領(lǐng)域的常用技術(shù)手段，在此不再贅述。
[0048]步驟105具體實施時，如圖5所示，光伏電池組件225將接收到的太陽光反射的光能轉(zhuǎn)換為電能，然后通過電能路徑(輸電線路)輸送給逆變器510，然后通過電網(wǎng)送給用戶。
[0049]水水熱交換器504及散熱裝置505均可以對換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402通過集水器503輸送的熱水進行降溫，然后通過一循環(huán)水泵506將降溫后的水輸送回換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402。
[0050]當(dāng)用戶利用水水熱交換器進行洗漱時，如果熱水使用量較大，通過水水熱交換器504就可以完成對換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402中熱水的降溫。但是，如果熱水使用量較小，還需要通過散熱裝置505再次對換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402中的水進行降溫，起到保護換熱器223及光伏電池301免受強光損壞的作用。
[0051]所述的控制器204連接所述的移動機構(gòu)、用戶指令端及萬向旋轉(zhuǎn)裝置，用于驅(qū)動萬向旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)用戶指令端的指令控制所述移動機構(gòu)移動。
[0052]在一實施例中，所述的移動機構(gòu)包括:螺桿及電機，螺桿及電機均為本領(lǐng)域常用的技術(shù)，故移動機構(gòu)的工作原理在此不再贅述。
[0053]在一實施例中，所述的移動機構(gòu)包括:齒條、齒輪以及電機，齒條、齒輪及電機均為本領(lǐng)域常用的技術(shù)，故移動機構(gòu)的工作原理在此不再贅述。
[0054]如圖5所示，光能接收器202還包括:集水器503及分水器507。步驟106及步驟107具體實施時，換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402中的熱水通過集水器503輸送到水水熱交換器504及散熱裝置505，循環(huán)水泵506將降溫后的水通過分水器507輸送回換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402。
[0055]再如圖2所示，控制器204與光能接收器202及萬向旋轉(zhuǎn)裝置203分別連接，用于驅(qū)動光能接收器202中的移動機構(gòu)222的水平移動及萬向旋轉(zhuǎn)裝置203的旋轉(zhuǎn)移動?？刂破?04可以包括移動機構(gòu)控制單元及旋轉(zhuǎn)控制單元。移動機構(gòu)控制單元通過信號線連接移動機構(gòu)222的步進電機，旋轉(zhuǎn)控制單元通過信號線連接萬向旋轉(zhuǎn)裝置203。從控制器204引出的信號線需要穿過一根空心結(jié)構(gòu)的支架207的內(nèi)部，然后連接到步進電機?？刂破?04可以為PLC控制器或者單片機等，本實用新型不以此為限。
[0056]再如圖2所示，萬向旋轉(zhuǎn)裝置203包括:豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208及水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209。豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208通過一連接件210連接框架205，豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208用于驅(qū)動光反射裝置201在豎直方向旋轉(zhuǎn)。水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209設(shè)置在豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208的下方，用于驅(qū)動光反射裝置201在水平方向旋轉(zhuǎn)。豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208的旋轉(zhuǎn)軸與水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209的旋轉(zhuǎn)軸的軸向垂直，構(gòu)成了雙軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0057]另外，太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)還設(shè)有固定在地面上的豎直柱213，用來支撐水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209及其上的豎直旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)208和光反射裝置201。
[0058]步驟S102具體實施時，由于光反射裝置201內(nèi)表面為帶有一定曲率的多個反射鏡206并排組成，光反射裝置201可以將太陽光反射聚光到光能接收器202中，照射到光伏電池組件的光伏電池301上。
[0059]地球上觀察到的太陽在天空中的位置是在不斷改變的，每天清晨太陽從東方升起，傍晚從西邊落山。由此可知太陽光到達地面的路徑(Air Mass)是在不斷變化中的，為了使光反射裝置201接收到最強的光照，需要根據(jù)太陽光到達地面的路徑不斷調(diào)整光反射裝置201的方位，故本實用新型的萬向旋轉(zhuǎn)裝置采用雙軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進行太陽追蹤。
[0060]上述描述中，針對太陽一天中在天空中的位置不斷改變引起的太陽光到達地面的路徑的不斷變化，本實用新型通過萬向旋轉(zhuǎn)裝置203帶動光反射裝置201旋轉(zhuǎn)，以使光反射裝置201時刻正對太陽，獲取最大強度的光照。
[0061]基于上述目的，步驟S103具體實施時，控制器204中存儲了天文信息及萬年歷信息，天文信息中記錄了太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)所在位置在每一時刻與太陽的位置關(guān)系(即太陽每一時刻照射到太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)所在位置的路徑)，根據(jù)天文信息及萬年歷信息，旋轉(zhuǎn)控制單元就可以實時向豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208及水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209分別發(fā)送旋轉(zhuǎn)控制信息，控制光反射裝置201旋轉(zhuǎn)移動，使光反射裝置201朝向太陽，使太陽能夠直射光反射裝置，以接收最大的光強。
[0062]如圖6所示，太陽光在傳播過程中，存在總反射區(qū)域S1、有效反射區(qū)域S2、光熱收集區(qū)域S3及光電有效收集區(qū)域S4四個區(qū)域。其中，總反射區(qū)域SI對應(yīng)蝶形開口面積的總和；光電有效收集區(qū)域S4對應(yīng)能完成光電裝換的聚光區(qū)域，即光伏電池的總面積；有效反射區(qū)域S2對應(yīng)反射后光線能進入光電有效收集區(qū)域S4的相應(yīng)的反射鏡區(qū)域；光熱收集區(qū)域S3對應(yīng)總反射區(qū)域SI反射的光到達光能接收器所在平面的區(qū)域與光電有效收集區(qū)域S4的差值。
[0063]步驟S104在具體實施時，可以通過用戶發(fā)出的熱電需求指令實時調(diào)整光能接收器與光反射裝置201的距離。如圖7所示，將光能接收器202設(shè)置于光反射裝置201與該光反射裝置201焦點之間的光路上；判斷所述熱電需求指令，如果所述熱電需求指令指示增大供電，則增大所述光能接收器與所述光反射裝置之間的距離(接收器案圖7中B方向移動)；如果所述熱電需求指令指示增大供熱，則縮短所述光能接收器與所述光反射裝置之間的距離(接收器案圖7中A方向移動)。
[0064]本實用新型可以通過用戶的指令調(diào)節(jié)光能接收器與光反射裝置之間的距離實時地調(diào)整聚光強度，可以實時控制太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)發(fā)熱量與發(fā)電量的比例。另外，本實用新型的光能接收器設(shè)置于光反射裝置的反射光斑較大的區(qū)域，提供了冗余反射區(qū)，對太陽的追蹤精度降低，因而降低了成本。再者，當(dāng)用戶利用水水熱交換器進行洗漱時，如果熱水使用量較小，可以通過散熱裝置再次對換熱器及冷卻設(shè)備中的水進行降溫，起到保護換熱器及光伏電池免受強光損壞的作用。
[0065]實施例二
[0066]如圖1所示，本實施例提供一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)的反射聚光熱電供應(yīng)方法，該太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)的反射聚光熱電供應(yīng)方法包括:
[0067]步驟101:將包含換熱器、光伏電池組件及光伏電池冷卻設(shè)備的光能接收器通過支架安裝于光反射裝置的光反射路徑上，且所述光能接收器遠離所述光反射裝置的焦點，以使所述光能接收器所在位置的光斑面積大于所述光伏電池組件的光接收面積；
[0068]步驟102:采用光反射裝置將太陽光反射聚光到所述光能接收器上；
[0069]步驟103:根據(jù)太陽光到達地面的路徑控制所述光反射裝置旋轉(zhuǎn)移動，使所述光反射裝置朝向太陽；
[0070]步驟104:接收用戶上傳的熱電需求指令，并根據(jù)所述熱電供應(yīng)需求指令調(diào)整所述的光能接收器與所述光反射裝置之間的距離，使所述光反射裝置反射到所述光伏電池上的光距發(fā)生變化；
[0071]步驟105:所述的光伏電池組件將接收到的太陽光反射的光能轉(zhuǎn)換為電能輸送給用戶；
[0072]步驟106:所述的換熱器將接收到的太陽光反射光加熱的熱水依次輸送給水水熱交換器及散熱裝置；
[0073]步驟107:所述光伏電池冷卻水設(shè)備將加熱的熱水依次輸送給水水熱交換器及散熱裝置；
[0074]步驟108:根據(jù)所述散熱裝置的散熱管中的水溫值控制調(diào)速風(fēng)機的風(fēng)速，對所述散熱管中的水進行降溫；
[0075]步驟109:循環(huán)水泵將降溫后的水輸送到所述的換熱器及冷卻水設(shè)備。
[0076]由圖1所示的流程可知，本實施例中，光反射裝置將太陽光反射聚光到光能接收器上后，根據(jù)用戶的指令可以調(diào)整光能接收器與光反射裝置之間的距離，使光反射裝置反射到所述光伏電池組件上的光距發(fā)生變化，可以實時控制太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)發(fā)熱量與發(fā)電量的比例。另外，本實用新型的光能接收器設(shè)置于光反射裝置的反射光斑較大的區(qū)域，提供了冗余反射區(qū)，對太陽的追蹤精度降低，因而降低了成本。
[0077]圖1所示的流程中的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)包括:光反射裝置201、光能接收器202、萬向旋轉(zhuǎn)裝置203、控制器204及用戶指令端220。
[0078]光反射裝置201固定在萬向旋轉(zhuǎn)裝置203上，并能夠沿任意方位旋轉(zhuǎn)，光能接收器202通過支架固定在光反射裝置201的光反射路徑上。
[0079]光反射裝置201包括:框架205及多個反射鏡206 ;多個反射鏡206并排安裝在框架205上，形成蝶形結(jié)構(gòu)。
[0080]光能接收器202包括:換熱器223、移動機構(gòu)222、光伏電池冷卻設(shè)備(圖2未示出)、具備設(shè)有透光口的遮擋板及光伏電池的光伏電池組件225。光能接收器202通過移動機構(gòu)222固定于焊接在支架207的金屬板221上。遮擋板一般為陶瓷材料制成。
[0081]圖3為光能接收器202的正面示意圖；如圖3所示，光伏電池301正對透光口 302設(shè)置于光能接收器202的內(nèi)部，換熱器223的管道盤在遮擋板224的周圍；換熱器223及光伏電池組件固定在移動機構(gòu)222上，在移動機構(gòu)222的驅(qū)動下沿光反射路徑的方向移動，使光反射裝置201反射到光能接收器202的光距發(fā)生變化。
[0082]光伏電池冷卻設(shè)備402的位置如圖4所示，光伏電池301的后面為絕緣基板401，絕緣基板401的后面為光伏電池冷卻設(shè)備402。光伏電池冷卻設(shè)備402的形狀為具有一定厚度的矩形箱體結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部具有多條水流通道，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0083]如圖5所示，換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402分別依次連接水水熱交換器504及散熱裝置505。
[0084]水水熱交換器504連接用戶水箱508，用戶水箱508中的冷水通過循環(huán)水泵509打入水水熱交換器504進行加熱。
[0085]散熱裝置505包括:調(diào)速風(fēng)機501、散熱管502、微控制器(圖5未示出)及溫度計(圖5未示出)，微控制器根據(jù)溫度計測得的散熱管502的水溫調(diào)節(jié)調(diào)速風(fēng)機501的轉(zhuǎn)速，對散熱管502中熱水進行降溫。
[0086]步驟105具體實施時，如圖5所示，光伏電池組件225將接收到的太陽光反射的光能轉(zhuǎn)換為電能，然后通過電能路徑(輸電線路)輸送給逆變器510，然后通過電網(wǎng)送給用戶。
[0087]水水熱交換器504及散熱裝置505均可以對換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402通過集水器503輸送的熱水進行降溫，然后通過一循環(huán)水泵506將降溫后的水輸送回換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402。
[0088]當(dāng)用戶利用水水熱交換器進行洗漱時，如果熱水使用量較大，通過水水熱交換器504就可以完成對換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402中熱水的降溫。但是，如果熱水使用量較小，還需要通過散熱裝置505再次對換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402中的水進行降溫，起到保護換熱器223及光伏電池301免受強光損壞的作用。
[0089]所述的控制器204連接所述的移動機構(gòu)、用戶指令端及萬向旋轉(zhuǎn)裝置，用于驅(qū)動萬向旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)用戶指令端的指令控制所述移動機構(gòu)移動。
[0090]在一實施例中，所述的移動機構(gòu)包括:螺桿及電機，螺桿及電機均為本領(lǐng)域常用的技術(shù)，故移動機構(gòu)的工作原理在此不再贅述。
[0091]在一實施例中，所述的移動機構(gòu)包括:齒條、齒輪以及電機，齒條、齒輪及電機均為本領(lǐng)域常用的技術(shù)，故移動機構(gòu)的工作原理在此不再贅述。
[0092]如圖5所示，光能接收器202還包括:集水器503及分水器507。步驟106及步驟107具體實施時，換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402中的熱水通過集水器503輸送到水水熱交換器504及散熱裝置505，循環(huán)水泵506將降溫后的水通過分水器507輸送回換熱器223及光伏電池冷卻設(shè)備402。
[0093]再如圖2所示，控制器204與光能接收器202及萬向旋轉(zhuǎn)裝置203分別連接，用于驅(qū)動光能接收器202中的移動機構(gòu)222的水平移動及萬向旋轉(zhuǎn)裝置203的旋轉(zhuǎn)移動?？刂破?04可以包括移動機構(gòu)控制單元及旋轉(zhuǎn)控制單元。移動機構(gòu)控制單元通過信號線連接移動機構(gòu)222的步進電機，旋轉(zhuǎn)控制單元通過信號線連接萬向旋轉(zhuǎn)裝置203。從控制器204引出的信號線需要穿過一根空心結(jié)構(gòu)的支架207的內(nèi)部，然后連接到步進電機?？刂破?04可以為PLC控制器或者單片機等，本實用新型不以此為限。
[0094]再如圖2所示，萬向旋轉(zhuǎn)裝置203包括:豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208及水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209。豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208通過一連接件210連接框架205，豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208用于驅(qū)動光反射裝置201在豎直方向旋轉(zhuǎn)。水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209設(shè)置在豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208的下方，用于驅(qū)動光反射裝置201在水平方向旋轉(zhuǎn)。豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208的旋轉(zhuǎn)軸與水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209的旋轉(zhuǎn)軸的軸向垂直，構(gòu)成了雙軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0095]另外，太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)還設(shè)有固定在地面上的豎直柱213，用來支撐水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209及其上的豎直旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)208和光反射裝置201。
[0096]步驟S102具體實施時，由于光反射裝置201內(nèi)表面為帶有一定曲率的多個反射鏡206并排組成，光反射裝置201可以將太陽光反射聚光到光能接收器202中，照射到光伏電池組件的光伏電池301上。
[0097]地球上觀察到的太陽在天空中的位置是在不斷改變的，每天清晨太陽從東方升起，傍晚從西邊落山。由此可知太陽光到達地面的路徑(Air Mass)是在不斷變化中的，為了使光反射裝置201接收到最強的光照，需要根據(jù)太陽光到達地面的路徑不斷調(diào)整光反射裝置201的方位，故本實用新型的萬向旋轉(zhuǎn)裝置采用雙軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進行太陽追蹤。
[0098]上述描述中，針對太陽一天中在天空中的位置不斷改變引起的太陽光到達地面的路徑的不斷變化，本實用新型通過萬向旋轉(zhuǎn)裝置203帶動光反射裝置201旋轉(zhuǎn)，以使光反射裝置201時刻正對太陽，獲取最大強度的光照。
[0099]基于上述目的，步驟S103具體實施時，控制器204中存儲了天文信息及萬年歷信息，天文信息中記錄了太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)所在位置在每一時刻與太陽的位置關(guān)系(即太陽每一時刻照射到太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)所在位置的路徑)，根據(jù)天文信息及萬年歷信息，旋轉(zhuǎn)控制單元就可以實時向豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)208及水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)209分別發(fā)送旋轉(zhuǎn)控制信息，控制光反射裝置201旋轉(zhuǎn)移動，使光反射裝置201朝向太陽，使太陽能夠直射光反射裝置，以接收最大的光強。
[0100]如圖6所示，太陽光在傳播過程中，存在總反射區(qū)域S1、有效反射區(qū)域S2、光熱收集區(qū)域S3及光電有效收集區(qū)域S4四個區(qū)域。其中，總反射區(qū)域SI對應(yīng)蝶形開口面積的總和；光電有效收集區(qū)域S4對應(yīng)能完成光電裝換的聚光區(qū)域，即光伏電池的總面積；有效反射區(qū)域S2對應(yīng)反射后光線能進入光電有效收集區(qū)域S4的相應(yīng)的反射鏡區(qū)域；光熱收集區(qū)域S3對應(yīng)總反射區(qū)域SI反射的光到達光能接收器所在平面的區(qū)域與光電有效收集區(qū)域S4的差值。
[0101]步驟S104在具體實施時，可以通過用戶發(fā)出的熱電需求指令實時調(diào)整光能接收器與光反射裝置201的距離。如圖8所示，將所述的光能接收器設(shè)置于所述光反射裝置與該光反射裝置焦點之間光路的延長線上，使得該光反射裝置焦點601位于所述光能接收器與所述光反射裝置之間；判斷所述熱電需求指令，如果所述熱電需求指令指示增大供電，則縮短所述光能接收器與所述光反射裝置之間的距離(接收器案圖7中A方向移動)；如果所述熱電需求指令指示增大供熱，則增大所述光能接收器與所述光反射裝置之間的距離(接收器案圖8中B方向移動)。
[0102]綜上所述，本實用新型可以通過用戶的指令調(diào)節(jié)光能接收器與光反射裝置之間的距離實時地調(diào)整聚光強度，可以實時控制太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)發(fā)熱量與發(fā)電量的比例。另外，本實用新型的光能接收器設(shè)置于光反射裝置的反射光斑較大的區(qū)域，提供了冗余反射區(qū)，對太陽的追蹤精度降低，因而降低了成本。再者，當(dāng)用戶利用水水熱交換器進行洗漱時，如果熱水使用量較小，可以通過散熱裝置再次對換熱器及冷卻設(shè)備中的水進行降溫，起到保護換熱器及光伏電池免受強光損壞的作用。[0103]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本實用新型的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本實用新型可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本實用新型可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
[0104]本實用新型是參照根據(jù)本實用新型實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0105]這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0106]這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0107]本實用新型中應(yīng)用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括:光反射裝置、光能接收器、萬向旋轉(zhuǎn)裝置及用戶指令端，所述光反射裝置固定在所述的萬向旋轉(zhuǎn)裝置上，并能夠沿任意方位旋轉(zhuǎn)，所述的光能接收器通過支架固定在所述光反射裝置的光反射路徑上； 所述的光反射裝置包括:框架及多個反射鏡；所述多個反射鏡并排安裝在所述框架上，形成蝶形結(jié)構(gòu)； 所述的光能接收器包括:換熱器、移動機構(gòu)、光伏電池冷卻設(shè)備、具備設(shè)有透光口的遮擋板及光伏電池的光伏電池組件；所述的光伏電池正對所述透光口設(shè)置于所述接收器的內(nèi)部，所述的換熱器的管道盤在所述遮擋板的周圍；所述的換熱器及光伏電池組件固定在所述移動機構(gòu)上，在所述的移動機構(gòu)的驅(qū)動下沿光反射路徑的方向移動，使所述光反射裝置反射到所述光能接收器的光距發(fā)生變化；所述的換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備分別依次連接水水熱交換器及散熱裝置，所述的水水熱交換器及散熱裝置分別對所述換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備加入的熱水進行降溫，然后通過一循環(huán)水泵將降溫后的水輸送回所述的換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的移動機構(gòu)包括:螺桿及電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的移動機構(gòu)包括:齒條、齒輪以及電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的光能接收器還包括:用于收集熱水的集水器，設(shè)于所述換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備與所述水水熱交換器之間的管路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的光能接收器還包括:用于分發(fā)冷水的分水器，設(shè)于所述換熱器及光伏電池冷卻設(shè)備與所述散熱裝置之間的管路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的散熱裝置包括: 散熱管； 用于測量所述散熱管中的熱水溫度的溫度計，所述的溫度計連接所述的散熱管； 用于對所述散熱管中的熱水進行降溫的調(diào)速風(fēng)機； 微控制器，連接所述的溫度計及調(diào)速風(fēng)機，用于根據(jù)所述溫度計的溫度調(diào)節(jié)風(fēng)機的風(fēng)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能反射聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述的萬向旋轉(zhuǎn)裝置包括: 豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，通過一連接件連接所述的框架，用于驅(qū)動所述的光反射裝置在豎直方向旋轉(zhuǎn)； 水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，設(shè)置在所述的豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)下方，用于驅(qū)動所述的光反射裝置在水平方向旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】H02S40/42GK203406828SQ201320544609
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】慕震, 王鳳, 付苓 申請人:涿州聚燁新能源技術(shù)有限公司