高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及聚光光伏的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能聚光光伏技術(shù)(CPV)，是一種使用透鏡或反射鏡面等光學(xué)元件，將大面積的陽光匯聚到一個極小的面積上，再通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的聚光器，依光學(xué)原理可分為折射聚光器和反射聚光器。折射聚光器使用的折射透鏡，例如是菲涅耳透鏡，在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過這些齒紋達(dá)到對指定光譜范圍的光帶通反射或折射的作用，這種透鏡具有質(zhì)量輕、厚度薄的特點。
[0004]反射聚光器使用鏡面反光板或拋物柱曲面反射鏡。并且，隨著聚光倍數(shù)的提高，還可以在這類聚光器下增加一個二次聚光器，以達(dá)到使射入電池表面光譜更均勻、減少光損失、縮減聚光器到電池距離等目的。
[0005]然而，菲涅耳透鏡或拋物柱曲面反射鏡在加工時，存在難度大、精度低、費用高以及產(chǎn)品壽命短的問題，難以推廣應(yīng)用。鏡面反光板如果使用塑料反光板，會由于反射層與骨架層(比如玻璃)的熱脹冷縮系數(shù)不一樣，導(dǎo)致反射面脫落，反光率下降或難以繼續(xù)使用；鏡面反光板如果使用薄鋁板，則難以經(jīng)受室外嚴(yán)苛環(huán)境(例如冰雹)，還會因擦洗而產(chǎn)生永久性損傷，并且加工成本高。
[0006]太陽光通過聚光器，匯聚到聚光太陽能電池處；然而，聚光太陽能電池在高光強(qiáng)、大電流狀態(tài)下工作，聚光太陽能電池的峰值功率會隨著溫度的升高而降低，因此需要設(shè)計合理的散熱系統(tǒng)來提高聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，延長其使用壽命。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)，通過主反射鏡和次反射鏡的兩次匯聚反射，將陽光匯聚到主反射鏡的開孔附近的太陽能電池或光吸收體處，將陽光能量轉(zhuǎn)變成電能或者熱能；并通過與太陽能電池或光吸收體連接的熱沉，將熱量傳遞到冷卻介質(zhì)或空氣中，從而保證太陽能電池或光吸收體在高聚光比條件下具有合適的工作溫度，以維持其工作效率。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實用新型的一個技術(shù)方案是提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的組元結(jié)構(gòu)，任意一個組元中，包含:主反射鏡，次反射鏡，保護(hù)窗口，太陽能聚光組件；
[0009]太陽光從所述保護(hù)窗口的第一側(cè)穿透該保護(hù)窗口，并射向位于保護(hù)窗口第二側(cè)的主反射鏡；
[0010]所述主反射鏡將太陽光匯聚，并反射到設(shè)置在保護(hù)窗口上的次反射鏡；
[0011]所述次反射鏡將太陽光匯聚，并反射到設(shè)置在主反射鏡上的太陽能聚光組件，將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能或熱能。
[0012]優(yōu)選地，所述主反射鏡反射到次反射鏡的太陽光中的一部分，經(jīng)過次反射鏡匯聚并反射到主反射鏡上形成光斑；在主反射鏡的光斑位置設(shè)有開孔，將太陽能聚光組件安裝在開孔處。
[0013]優(yōu)選地，所述太陽能聚光組件中，通過聚光棱鏡或低倍聚光組件將匯聚到光斑處的太陽光能，匯聚到太陽能電池或光吸收體處來轉(zhuǎn)換為電能或熱能。
[0014]優(yōu)選地，所述主反射鏡反射到次反射鏡的太陽光中的另一部分，透過次反射鏡匯聚到位于第一側(cè)的焦點處；
[0015]在該焦點處設(shè)置有另一個太陽能聚光組件，通過其中設(shè)置的聚光棱鏡或低倍聚光組件將匯聚到焦點處的太陽光能，匯聚到這個太陽能聚光組件的太陽能電池或光吸收體處來轉(zhuǎn)換為電能或熱能。
[0016]優(yōu)選地，所述太陽能聚光組件中的太陽能電池或光吸收體與熱沉相連接，將熱量傳遞給熱沉，并通過熱沉將熱量散布到冷卻介質(zhì)或散布到周圍的空氣中。
[0017]優(yōu)選地，所述熱沉通過管道接口安裝到冷卻介質(zhì)管道上，將熱量傳遞給冷卻介質(zhì)管道中流過的冷卻介質(zhì)。
[0018]優(yōu)選地，所述主反射鏡是一凹面鏡，次反射鏡是另一凹面鏡，保護(hù)窗口是一透光板；
[0019]所述保護(hù)保護(hù)窗口的第一側(cè)對應(yīng)了次反射鏡的凹面，第二側(cè)對應(yīng)了次反射鏡的凸面及主反射鏡的凹面。
[0020]優(yōu)選地，所述組元的橫向尺寸為300mm~500mm ;所述橫向尺寸與主反射鏡的直徑相對應(yīng)。
[0021]優(yōu)選地，所述主反射鏡的直徑B為300_，次反射鏡的直徑C為60_，光斑的直徑小于5mm，聚光比達(dá)到2700:1。
[0022]本實用新型的另一個技術(shù)方案是提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其中包含多個單元，這些單元安裝在一個二維轉(zhuǎn)動跟蹤支架上，隨所述二維轉(zhuǎn)動跟蹤支架轉(zhuǎn)動來保持與太陽對準(zhǔn)；
[0023]每個單元包含多個上述任意一項描述的組元，這些組元排列成一個陣列并固定在該單元的結(jié)構(gòu)框架上。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其組元結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點在于:
[0025]與大型的太陽能電池陣列(如槽式、碟式和塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng))相比，本實用新型的陽光能量相對分散，不至于燒毀元件，同時聚光比更高。太陽能電池之間的連接方式也更加靈活，特別是小電流輸出方式可以減小電路損耗。
[0026]與菲涅爾透鏡的聚光方式比較，本實用新型的聚光光斑更小，光學(xué)系統(tǒng)傳輸效率更高。與菲涅耳透鏡或拋物柱曲面反射鏡相比，本實用新型對主次反射鏡的加工更為簡單，有效降低成本。
[0027]與一般其他的光伏發(fā)電或熱電聯(lián)供系統(tǒng)相比，本實用新型由于采用了次反射鏡，通過光譜分光技術(shù)可以很便利地進(jìn)行太陽光的分光利用，為更先進(jìn)的分光型光伏發(fā)電和分光型熱電聯(lián)供應(yīng)用提供了技術(shù)可能性與實施案例，從而可以最高效率地利用太陽能。
[0028]本實用新型中通過與太陽能電池或光吸收體連接的熱沉，將熱量傳遞到冷卻介質(zhì)或空氣中，從而保證太陽能電池或光吸收體在高聚光比條件下具有合適的工作溫度，以維持其工作效率。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中任意一個組元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本實用新型所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中太陽能電池組件及熱沉的連接關(guān)系不意圖；
[0031]圖3是本實用新型所述高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]本實用新型提供一種高聚光光伏發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其中包含多個組元。如圖1所示是其中任意一個組元的結(jié)構(gòu)示意圖。所述組元中，主要包含:主反射鏡1，次反射鏡2，保護(hù)窗口 3，太陽能聚光組件4。
[0033]其中，保護(hù)窗口 3的第一側(cè)是該組元面向太陽光的一側(cè)，即太陽光尚未穿透保護(hù)窗口 3的一側(cè)(圖1中示為左側(cè))；保護(hù)窗口 3的第二側(cè)則是太陽光穿透保護(hù)窗口 3之后的一偵U (圖1中示出為右側(cè))。
[0034]主反射鏡I位于保護(hù)窗口 3的第二側(cè)，并與保護(hù)窗口 3第二側(cè)的表面之間以設(shè)定的距離相互隔開。太陽光透過保護(hù)窗口 3之后，射向主反射鏡1，由主反射鏡I匯聚并反射到次反射鏡2。
[0035]次反射鏡2設(shè)置在保護(hù)窗口 3的安裝孔處。例如，使該安裝孔開設(shè)于保護(hù)窗口 3的中間。主反射鏡I反射到次反射鏡2的一部分太陽光，經(jīng)過次反射鏡2反射之后，在主反射鏡I的某個位置匯聚形成一處光斑。
[0036]在主反射鏡I上與匯聚光斑對應(yīng)的位置設(shè)有開孔，使太陽能聚光組件4能夠安裝在該開孔處以接收匯聚的太陽光。例如，該開孔的位置在主反射鏡I的中心附近。太陽能聚光組件4中主要的部件是太陽能電池6或者光吸收體，通過聚光棱鏡5將匯聚到光斑處的陽光能量，進(jìn)一步匯聚到太陽能電池6或者光吸收體處以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑蛘邿崮苓M(jìn)行利用。在別的示例中，還可以使用其他的低倍聚光組件替換上述聚光棱鏡5來實現(xiàn)進(jìn)一步匯聚陽光能量的作用。
[0037]本例中，主反射鏡I是一凹面鏡，次反射鏡2是另一凹面鏡，保護(hù)窗口 3為一基本平整的透光板。保護(hù)窗口 3的第一側(cè)對應(yīng)了次反射鏡2的凹面，第二側(cè)對應(yīng)了次反射鏡2的凸面及主反射鏡I的凹面。然而，在滿足上述對太陽光實現(xiàn)“保護(hù)窗口 3透光到主反射鏡1，主反射鏡I 一次反射匯聚到次反射鏡2，次反射鏡2再二次反射匯聚到主反射鏡I”的情況下，也可以使用其他形狀的主反射鏡1、次反射鏡2或保護(hù)窗口 3。并且，上文中，諸如保護(hù)窗口 3與主反