一種鏡面可折疊的光伏光熱切換式聚光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能聚光裝置，尤其是一種鏡面可折疊的光伏光熱切換式聚光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光熱發(fā)電與光伏發(fā)電兩種技術(shù)分別利用了太陽輻射能量的不同轉(zhuǎn)化形式。光熱發(fā)電技術(shù)是將光能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能易儲(chǔ)存，但需要太陽光法向直接輻射，效率受地域和季節(jié)影響較大；光伏發(fā)電技術(shù)則是將光能直接轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生直流電，電能儲(chǔ)存較難實(shí)現(xiàn)，但能利用太陽全輻射，有效發(fā)電時(shí)間長，受地域和環(huán)境限制小。
[0003]從上述特點(diǎn)可以看出，光熱發(fā)電技術(shù)與光伏發(fā)電技術(shù)各有其優(yōu)劣勢和應(yīng)用領(lǐng)域，兩者并非替代關(guān)系，而是互補(bǔ)的關(guān)系。許多研究都在尋找兩種技術(shù)有效結(jié)合的形式，主流的PV/T (光伏光熱一體)集熱器主要是回收電池背板的余熱以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供。PV/T集熱器的局限性在于，產(chǎn)生的熱能始終只是光伏發(fā)電的副產(chǎn)品，供熱溫度較低應(yīng)用范圍受限。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的產(chǎn)生的熱能始終只是光伏發(fā)電的副產(chǎn)品，供熱溫度較低應(yīng)用范圍受限的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種光伏發(fā)電和光熱發(fā)電可適時(shí)切換的裝置，以滿足不同季節(jié)、不同時(shí)段、對不同能源形式的需求。同時(shí)，光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種工作狀態(tài)下均利用聚光器的高倍匯聚作用，可實(shí)現(xiàn)較高效率的發(fā)電或較高效率的供熱，提供用途廣泛的熱能和電能。
[0005]—種鏡面可折疊的光伏光熱切換式聚光裝置，該聚光裝置包括兩段式弧面反射鏡、反射鏡旋轉(zhuǎn)軸、光伏電池組件、真空管集熱器和實(shí)時(shí)跟蹤裝置，兩段式弧面反射鏡包括反射鏡上段和反射鏡下段。其中，兩段式弧面反射鏡的反射鏡上段和反射鏡下段由反射鏡旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，并可圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。兩段式弧面反射鏡的跟蹤裝置實(shí)時(shí)跟蹤太陽，當(dāng)兩段式弧面反射鏡位于初始位置時(shí)，光伏光熱切換式聚光裝置處于光熱工作狀態(tài)，反射鏡鏡面將入射太陽光線經(jīng)過一次反射匯聚至真空管集熱器上。當(dāng)兩段式弧面反射鏡位于折疊位置時(shí)，光伏光熱切換式聚光裝置處于光伏工作狀態(tài)，入射太陽光線經(jīng)過反射鏡鏡面的一次或多次反射后被光伏電池組件接收，真空管集熱器位于所述光伏電池組件的上方，所述光伏電池組件位于所述兩段式弧面反射鏡下方。
[0006]其中，兩段式弧面反射鏡可以采用鍍膜鋼化玻璃或反射鋁材料制成；反射鏡旋轉(zhuǎn)軸帶有角度限位功能，限定初始位置和折疊位置兩個(gè)工作點(diǎn)。
[0007]中心線位于聚光裝置的中垂面上，中垂面是聚光裝置結(jié)構(gòu)的對稱面。光伏光熱切換式聚光裝置不論處于光熱工作狀態(tài)還是光伏工作狀態(tài)，其包含的驅(qū)動(dòng)裝置保證沿中心線左右兩側(cè)的兩段式弧面反射鏡同步運(yùn)動(dòng)，光伏光熱切換式聚光裝置的結(jié)構(gòu)始終關(guān)于中心線對稱。
[0008]所述光伏光熱切換式聚光裝置的初始位置，是指兩段式弧面反射鏡的反射鏡上段和反射鏡下段平滑連接，且與沿中心線的對稱側(cè)的反射鏡位于同一拋物線上，真空管集熱器中心點(diǎn)與拋物線焦點(diǎn)重合。
[0009]所述兩段式弧面反射鏡的折疊位置，是指反射鏡的反射鏡上段沿反射鏡旋轉(zhuǎn)軸向靠近中心線方向轉(zhuǎn)動(dòng)20°?40°，反射鏡下段3沿反射鏡旋轉(zhuǎn)軸向遠(yuǎn)離中心線方向轉(zhuǎn)動(dòng)至直立狀態(tài)。采用轉(zhuǎn)動(dòng)限位方式，進(jìn)行初始位置和折疊位置的切換，也即光熱工作狀態(tài)和光伏工作狀態(tài)的切換。
[0010]所述折疊位置可保證照射到反射鏡上段的所有光線經(jīng)反射后均可到達(dá)光伏電池組件表面。其中，到達(dá)光伏電池組件的光線又可分為三種情況:光線經(jīng)過反射鏡上段的單次反射后直接到達(dá)光伏電池組件表面；光線經(jīng)過反射鏡上段的反射后到達(dá)對稱側(cè)反射鏡的下段，被再次反射后到達(dá)光伏電池組件表面；光線不經(jīng)反射直接垂直入射至光伏電池組件表面。
[0011]所述反射鏡旋轉(zhuǎn)軸會(huì)使反射鏡上段和反射鏡下段之間無法緊密貼合，存在一定間隙。在初始位置時(shí)，反射鏡上段和反射鏡下段構(gòu)成平滑拋物線，間隙會(huì)對整段拋物線的連續(xù)性存在一定影響，導(dǎo)致真空管集熱器上存在極小陰影，但該陰影并不影響真空管集熱的集熱性能。當(dāng)光伏光熱切換式聚光裝置運(yùn)行至折疊位置時(shí)，反射鏡上段和反射鏡下段分別實(shí)現(xiàn)不同的反射功能，間隙不影響其各自的連續(xù)性，因此不會(huì)在光伏電池組件表面造成陰影。
[0012]在兩種工作狀態(tài)切換時(shí)，除反射鏡旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)兩段式弧面反射鏡的反射鏡上段和反射鏡下段轉(zhuǎn)動(dòng)以外，裝置其它各部件的位置保持不變。
[0013]本實(shí)用新型的光伏光熱切換式聚光裝置具有以下優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，僅反射鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)切換，不涉及復(fù)雜傳熱管路或電池電路的移動(dòng)，系統(tǒng)可靠性高，維護(hù)方便；裝置在光熱和光伏兩種狀態(tài)切換時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立、高效，部件互不遮擋影響；參數(shù)靈活可調(diào)，聚光倍數(shù)、焦點(diǎn)位置、反射鏡兩段配比等均可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行具體設(shè)計(jì)；夏天采用光熱模式，可儲(chǔ)熱用作電網(wǎng)調(diào)峰，同時(shí)能起到保護(hù)電池組件以免過熱的作用；冬季采用光伏模式，充分利用光伏電池環(huán)境溫度越低效率越高的特性，并可規(guī)避光熱系統(tǒng)管路冬季熱損大、易凍結(jié)等風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型光伏光熱切換式聚光裝置的原理圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型光伏光熱切換式聚光裝置處于光熱發(fā)電狀態(tài)的示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型光伏光熱切換式聚光裝置處于光伏發(fā)電狀態(tài)的示意圖；
[0017]其中附圖標(biāo)記為:兩段式弧面反射鏡1、反射鏡上段2、反射鏡下段3、反射鏡旋轉(zhuǎn)軸4、光伏電池組件5、真空管集熱器6、太陽光線7-10、中心線11。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，參考附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本實(shí)用新型全面和完整，并將本實(shí)用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0019]—種鏡面可折疊的光伏光熱切換式聚光裝置，該聚光裝置包括兩段式弧面反射鏡1、反射鏡旋轉(zhuǎn)軸4、光伏電池組件5、真空管集熱器6和實(shí)時(shí)跟蹤裝置(圖中未示出)，兩段式弧面反射鏡1包括反射鏡上段2和反射鏡下段3。其中，兩段式弧面反射鏡1的反射鏡上段2和反射鏡下段3由反射鏡旋轉(zhuǎn)軸4聯(lián)接，并可圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。兩段式弧面反射鏡1的跟蹤裝置實(shí)時(shí)跟蹤太陽，當(dāng)兩段式弧面反射鏡1位于初始位置時(shí)(圖1中實(shí)線所示)，光伏光熱切換式聚光裝置處于光熱工作狀態(tài)，反射鏡鏡面將入射太陽光線7經(jīng)過一次反射匯聚至真空管集熱器6上。當(dāng)兩段式弧面反射鏡1位于折疊位置時(shí)(圖1中虛線所示)，光伏光熱切換式聚光裝置處于光伏工作狀態(tài)，入射太陽光線經(jīng)過反射鏡鏡面的一次或多次反射后被光伏電池組件5接收，真空管集熱器6位于所述光伏電池組件5的上方，所述光伏電池組件5位于所述兩段式弧面反射鏡1下方。
[0020]其中，兩段式弧面反射鏡1可以采用鍍膜鋼化玻璃或反射鋁材料制成；反射鏡旋轉(zhuǎn)軸4帶有角度限位功能，限定初始位置和折疊位置兩個(gè)工作點(diǎn)。
[0021]中心線11位于聚光裝置的中垂面上，中垂面是聚光裝置結(jié)構(gòu)的對稱面。光伏光熱切換式聚光裝置不論處于光熱工作狀態(tài)還是光伏工作狀態(tài)，其包含的驅(qū)動(dòng)裝置保證沿中心線11左右兩側(cè)的兩段式弧面反射鏡1同步運(yùn)動(dòng)，光伏光熱切換式聚光裝置的結(jié)構(gòu)始終關(guān)于中;1_1、線11對稱。
[0022]所述光伏光熱切換式聚光裝置的初始位置，是指兩段式弧面反射鏡1的反射鏡上段2和反射鏡下段3平滑連接，且與沿中心線11的對稱側(cè)的反射鏡位于同一拋物線上，真空管集熱器6中心點(diǎn)與拋物線焦點(diǎn)重合。
[0023]所述兩段式弧面反射鏡1的折疊位置，是指反射鏡的反射鏡上段2沿反射鏡旋轉(zhuǎn)軸4向靠近中心線11方向轉(zhuǎn)動(dòng)20°?40°，反射鏡下段3沿反射鏡旋轉(zhuǎn)軸4向遠(yuǎn)離中心線11方向轉(zhuǎn)動(dòng)至直立狀態(tài)。采用轉(zhuǎn)動(dòng)限位方式，進(jìn)行初始位置和折疊位置的切換，也即光熱工作狀態(tài)和光伏工作狀態(tài)的切換。
[0024]所述折疊位置可保證照射到反射鏡上段2的所有光線經(jīng)反射后均可到達(dá)光伏電池組件5表面，如圖3所示。其中，到達(dá)光伏電池組件5的光線又可分為三種情況:光線10經(jīng)過反射鏡上段2的單次反射后直接到達(dá)光伏電池組件5表面；光線9經(jīng)過反射鏡上段2的反射后到達(dá)對稱側(cè)反射鏡的下段3，被再次反射后到達(dá)