CN201238271Y - 尖顶型聚光双轴跟踪太阳能光伏发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种尖顶型聚光双轴自动跟踪太阳能发电装置，属于太阳能利用领域，该装置是由尖顶型反射镜、太阳能电池板和安装在尖顶型反射镜内部的双轴自动跟踪装置组成，太阳能电池板安装在尖顶型反射镜两外侧的底部。由于设有双轴自动跟踪装置，使得照射在尖顶型反射镜上的太阳光均匀覆盖在太阳能电池板上，使太阳能电池板上的太阳辐射能量达到叠加，从而使光伏发电量增加。该装置结构设计简单、易于散热和清扫、风阻小、整个结构近乎平衡的设计，而使得跟踪能耗很低，由于用镜片部分代替价格昂贵的光伏电池再加上设有自动跟踪太阳的装置，因而发电成本比较平板光伏发电装置有较大幅度的降低。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能发电装置，属于太阳能应用技术领域。
背景技术：
世界各国都在积极研究开发可再生能源技术，太阳能因取之不尽用之不竭而尤为受到各国研究者的青睐，但因用于太阳能光伏发电的高纯度的硅材料紧缺且价格昂贵而使发电成本居高不下，所以制约着太阳能产业的推广应用。为此很多的科学工作者们在研究聚光和跟踪装置，以达到提高光伏电池的利用率和太阳能的接收效率。
当前研究的聚光装置主要分为平面镜聚光，曲面镜聚光和凸透镜聚光三大类，聚光比从几倍到几百倍，但2到3倍以上的聚光比使得光伏电池因温度高而必须改变传统的封装工艺，在光伏电池的背面不得不用片金属或散热进行散热，聚光比更高的光伏发电装置，光伏电池的背面还必需增加循环水进行冷却，使得聚光发电装置因解决散热问题而使得生产工艺和结构复杂，从而使得成本增加较大，有些非平面镜的聚光方式因聚光不均匀而使得光伏电池的发电效率不能得到充分的提高，反而因局部的热点而降低光伏电池的使用寿命。
实用新型内容：
本实用新型目的在于通过低倍聚光和双轴自动跟踪使光伏组件的发电量增加，从而降低太阳能光伏发电的成本。
为了实现以上目的，尖顶型聚光双轴跟踪太阳能光伏发电装置的尖顶型反射镜聚光比只设计在1.3倍-2倍之间，是采用两片平面反射镜呈尖顶型安装，因聚光比小，光伏电池所增加的温度很低，在光伏电池和传统封装材料EVA等承受的范围以内，不需要采用金属或散热片作为光伏电池封装的衬底和散热材料，只需要已经产业化的光伏组件，所以其成本较低，且可靠性好。
设有的双轴跟踪装置，置于聚光和发电部分的重心附近，也正好在尖顶型反射镜下的内部中间部位，使得跟踪能耗很低，该装置方位跟踪角最大能达到170°，经本发明者理论计算，仅因跟踪而增加的发电量为39％左右，如果再加上尖顶型聚光，增加发电量的计算示例如下：
例如，设计尖顶型反射镜的顶角为60度，聚光比为1.5倍，则该发电装置因聚光和跟踪比使用相同面积固定安装的光伏组件的发电量增加约(1+0.39)×1.5＝2.085倍，扣去镜面反射效率的影响和跟踪能耗，发电量比平板固定式的光伏组件发电量仍增加约2倍，同时因其工艺可靠、结构简单、易于清扫和散热、聚光均匀和成本低等优点，具有较高的实用价值，易于推广应用。
本实用新型的技术方案是：聚光部分采用两个平面玻璃镜或金属反射镜呈尖顶型安装，两块光伏组件分别安装在尖顶型反射镜两斜面外侧的底部。为了使照射在反射镜上的太阳光能覆盖在全部的光伏组件上，使光伏组件接受叠加的太阳能量均匀，所以设有双轴跟踪装置。其有如下的两个实施方案：
附图说明
图1为本实用新型实施例一
图2为本实用新型实施例二
实施例一：
如图1所示，本实施例的尖顶型聚光双轴跟踪太阳能光伏发电装置，包括呈尖顶型安装的两块聚光反射镜1，两块光伏组件2分别安装在尖顶型反射镜1两斜面外侧的底部，尖顶型反射镜安装于顶部交线和东西方向平行，跟踪装置的箱体11上输出垂直或交叉的方位转轴6和仰角转轴9，方位转轴6安装于南北方向。
方位方向的跟踪是由时钟速率的控制电路控制箱体11上的方位电机7转动，电机7的转动通过箱体内方位减速传动链带动方位转轴6的转动，方位转轴6两端紧固在手调锁紧块5上，手调锁紧块5固定在光伏组件支架3上，因此方位转轴6的转动也带动光伏组件支架3、聚光反射镜1、光伏组件2一起做方位转动，实现方位角白天跟踪和夜晚返回。当初次安装或因其它原因需要使光伏组件2在方位方向快速地对准太阳时，可松开手调锁紧块上的锁紧螺丝4，进行手动快速调校。
仰角方向的跟踪是由采集光伏组件的最大功率点控制电路控制箱体11上的仰角电机12转动，电机12的转动带动箱体内仰角减速传动链的转动，因仰角转轴9固定在支承叉10上，支承叉10又紧固在立柱13上，所以迫使箱体11和减速传动链的部件绕仰角转轴9转动，此时光伏组件支架3、聚光反射镜1、光伏组件2也一起做仰角方向的转动，实现仰角跟踪。当初次安装或因其它原因需要使光伏组件2在仰角方向快速地对准太阳时，可松开支承叉上的锁紧螺丝8，进行手动快速调校。
因太阳的方位运动为匀速运动，因而采用时间速率控制方位电机白天跟踪和夜晚的自动返回，在方位转轴上设计有下午跟踪结束和夜间返回到早晨起始跟踪位置的限位停止开关。因为太阳的仰角每天变化较小，并且其变化是非线性的，所以仰角方向的跟踪采用采集最大功率点的跟踪方式，可控制仰角电机12运转。
实施例二：
如图2所示，本实施例的基本原理和结构和实施例一相同，唯一不同的地方在于尖顶型反射镜的安装于尖顶型母线和南北方向平行。此实施例比较实施例一的缺点是，对于有些日照时间较长的地方，在早晨还没开始跟踪时就有了太阳或下午跟踪停止时仍然有太阳时，尖顶型反射镜就挡住了一侧光伏组件的太阳光线，影响组件的发电，而实施例一则没有这种现象。
Claims (4)
1、一种尖顶型聚光双轴自动跟踪太阳能发电装置，它是由尖顶型反射镜(1)和两块太阳能光伏组件(2)以及双轴自动跟踪太阳装置组成，其特征在于两片反射镜(1)呈尖顶型安装，其两斜面外侧底部各安装两块太阳能光伏组件(2)，在尖顶型反射镜内部安装有双轴自动跟踪太阳装置，双轴自动跟踪装置由立柱(13)和支承叉(10)支撑和固定。
2、根据权利要求1所述的尖顶型反射聚光双轴跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于：所述的二维跟踪太阳装置的箱体(11)上输出交叉或者垂直的方位转轴(6)和仰角转轴(9)，方位转轴(6)两端通过锁紧块(5)固定在反射镜和电池组件的支架(3)上，在锁紧块上的设有锁紧螺丝(4)，仰角转轴(9)固定在支承叉(10)上，支承叉上部也设有锁紧螺丝(8)，支承叉紧固在立柱(13)上。
3、根据权利要求1、2所述的尖顶型聚光双轴跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于：所述的二维跟踪太阳装置的箱体(11)上设有方位电机(7)和仰角电机(12)，方位电机(7)通过箱体(11)内的减速传动链最终和方位转轴(6)相连，仰角电机(12)通过箱体(11)内的另一条减速传动链最终和仰角转轴(9)相连，方位电机(7)和仰角电机(12)的运转由自动控制装置进行控制。
4、根据权利要求3所述的尖顶型聚光双轴跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于：所述的二维跟踪太阳装置的自动控制装置，对方位方向的白天跟踪和夜晚返回用时钟速率的控制电路进行控制，对仰角方向的跟踪用采集光伏组件的最大功率点的电路进行控制。
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| CN106253798A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 浙江宝威电气有限公司 | 一种自动跟随太阳照射方向转动的光伏发电系统 |
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| CN107733339A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-02-23 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 光伏组件、光伏发电装置及光伏组件的入射角调整方法 |
| CN108880439A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-23 | 合肥阳光新能源科技有限公司 | 一种光伏发电系统的角度跟踪方法和系统 |
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