一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，包括大面积碟式抛物面聚光器、太阳能发电装置；大面积碟式抛物面聚光器为透明材质，其反射面上设置有光学分光薄膜，利用光学分光薄膜将投射到大面积碟式抛物面聚光器的太阳光按波长范围分成两束，一部分透射过去通过大面积碟式抛物面聚光器照向植物，一部分反射汇聚形成光斑，由太阳能发电装置接收。本实用新型专利技术为了使有限的土地资源得到充分利用，在碟式聚光太阳能光伏发电系统上进一步改进，将高效率的碟形抛物反射面采用玻璃材料制作，并且在该碟式抛物面上贴一层光学薄膜，这样既提高了太阳能的利用率，又提高了土地的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于太阳能光伏发电
，具体涉及到一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统。
技术介绍
碟式聚光光伏发电系统采用碟形镜面反射聚光器，同时通过双轴追日跟踪伺服系统，实现对垂直入射太阳光的会聚，在提升光伏系统发电效率的同时，还能够大幅减少光伏材料使用面，而且用来聚光的材料如玻璃、有机高分子材料或者铁皮、铝片的生产成本都显著低于传统晶硅太阳能电池材料。一般太阳能电池都是由单一材料作为活性层制备而成，只能吸收特定波段范围的太阳光，故无法吸收的部分浪费掉了。另外，在发电的过程中，大量的光伏发电设备会遮挡相当一部分的土地资源，导致大量的土地不能用于植被生长。美国能源部可再生能源实验室（NREL）的相关专家搜集了美国72%已经安装或在建的太阳能发电设备的数据，研究发现：通常情况下，一个大型固定倾斜光伏设备每年每产出1000兆瓦时，平均需要11331平方米的土地用于放置太阳能电池板。这意味着，一个提供1000个家庭所有电力需求的太阳能发电厂，将需要使用近13万平方米的土地。另外，一个小型单轴光伏系统每年每产出1000兆瓦时，平均需要11735平方米土地，不仅如此，连聚焦式太阳能发电设备每年每产出1000兆瓦时平均需要10926平方米土地。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，既能采用高效率的碟式反射聚光光伏发电模式，又能合理分配植物与光伏转换电池二者所需要的光谱，在有效提升光伏系统发电效率的同时，又能保证该发电系统装置下的植物能正常生长。本技术所采用的技术方案是：一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，其特征在于：包括大面积碟式抛物面聚光器、太阳能发电装置；所述大面积碟式抛物面聚光器为透明材质，其反射面上设置有光学分光薄膜，利用光学分光薄膜将投射到大面积碟式抛物面聚光器的太阳光按波长范围分成两束，一部分透射过去通过大面积碟式抛物面聚光器照向植物，一部分反射汇聚形成光斑，由太阳能发电装置接收。作为优选，所述太阳能发电装置由匀光处理单元、聚光光伏电池阵列、高效集成水制冷散热单元组成；所述匀光处理单元上罩设有由侧壁和盖板组成的封装结构体，封装结构体四周均设有冷却水槽，四个冷却水槽用管道连通，并通过进水口和出水口与冷却水导入与导出管道相连通；所述匀光处理单元固定设置在所述聚光光伏电池阵列上，聚光光伏电池阵列背部与所述高效集成水制冷散热单元相接；所述高效集成水制冷散热单元固定设置在太阳能发电装置安装底座底部，并通过进水口和出水口与冷却水导入与导出管道相连通；冷却水导入与导出管道一端固定设置在太阳能发电装置安装底座上，另一端固定设置在所述大面积碟式抛物面聚光器外沿上，用于支撑所述太阳能发电装置，以及导入与导出冷却水。作为优选，所述装置还包括双轴自动追踪系统，所述大面积碟式抛物面聚光器通过立柱设置在底座上，在双轴自动追踪系统的控制下自动跟踪太阳，双轴自动追踪系统的拉杆分别与底座上的立柱和大面积碟式抛物面聚光器相连接，用于控制大面积碟式抛物面聚光器的反射抛物面始终跟踪入射太阳光。作为优选，所述装置还配置有给水泵供电的太阳能电池板，所述给水泵供电的太阳能电池板固定安装在太阳能发电装置安装底座的顶部。作为优选，所述大面积碟式抛物面聚光器由N个扇形抛物片拼装而成，其中N取正整数。作为优选，所述高效集成水制冷散热单元由镂空的M片铜片构成；每片铜片上均设置有供冷却水通过的镂空路径，并通过与进出水口与所述冷却水导入与导出管道相连通，其中M为正整数。作为优选，所述光学分光薄膜由多层介质膜组成，通过调控每层薄膜的折射率和厚度，不同波长的光会在不同折射率的界面处干涉叠加，最终只能使特定波长的光能透过薄膜，其余部分光反射，继而可将太阳光进行空间光谱分离，即能满足植物对太阳光的需求，也能保证光伏发电效率。本技术为了使有限的土地资源得到充分利用，在碟式聚光太阳能光伏发电系统上进一步改进，将高效率的碟形抛物反射面采用玻璃材料制作，并且在该碟式抛物面上贴一层光学薄膜，将太阳光谱进行分离，使得有利于植物生长太阳光波段透射到地面，而另一部分太阳光反射聚焦供太阳能电池发电，这样既提高了太阳能的利用率，又提高了土地的利用率。附图说明图1是本技术实施例的结构图。图2是本技术实施例中太阳能发电装置的内部结构图。图3是本技术实施例的实际运用示意图。图4是本技术实施例在一般情况下叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱图。图5是本技术实施例中白菜的吸收光谱图。图6是本技术实施例中玉米的吸收光谱图。图7是本技术实施例中晶体Si电池的外量子效率谱图。图8是本技术实施例中CuInxGa(1-x)Se2（CIGS）薄膜太阳能电池的外量子效率谱图。图9是本技术实施例中GaInAsP/GaInAs双结太阳能电池的外量子效率谱图。图10是本技术实施例中太阳光经过光学滤光薄膜分光后，分别被白菜和GaInAsP/GaInAs双结太阳能电池接收的光线谱图。图11是本技术实施例中透射光谱范围为420-460nm和630-670nm的多层介质膜仿真图。图12是本技术实施例中多层介质膜与植物中的叶绿素a和叶绿素b的匹配效果图。图13是本技术实施例中一般情况下植物与Si太阳能电池的吸收太阳光波段情况。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本技术，下面结合附图及实施例对本技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。请见图1、图2和图3，本技术提供的一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，包括大面积碟式抛物面聚光器1、太阳能发电装置2、双轴自动追踪系统5；太阳能发电装置2由匀光处理单元201、聚光光伏电池阵列203、高效集成水制冷散热单元204组成；匀光处理单元201上罩设有由侧壁和盖板组成的封装结构体，封装结构体四周均设有冷却水槽202，四个冷却水槽202用管道连通，并通过进水口和出水口与冷却水导入与导出管道4相连通；匀光处理单元201固定设置在聚光光伏电池阵列203上，聚光光伏电池阵列203背部与高效集成水制冷散热单元204相接；高效集成水制冷散热单元204固定设置在太阳能发电装置安装底座3底部，并通过进水口和出水口与冷却水导入与导出管道4相连通；冷却水导入与导出管道4一端固定设置在太阳能发电装置安装底座3上，另一端固定设置在大面积碟式抛物面聚光器1外沿上，用于支撑太阳能发电装置2，以及导入与导出冷却水。本实施的大面积碟式抛物面聚光器1通过立柱设置在底座6上，在双轴自动追踪系统5的控制下自动跟踪太阳，双轴自动追踪系统5的拉杆分别与底座6上的立柱和大面积碟式抛物面聚光器1相连接，用于控制大面积碟式抛物面聚光器1的反射抛物面始终跟踪入射太阳光。本实施的大面积碟式抛物面聚光器1为透明材质，其反射面上设置有光学分光薄膜，利用光学分光薄膜将投射到大面积碟式抛物面聚光器1的太阳光按波长范围分成两束，一部分透射过去通过大面积碟式抛物面聚光器1照向植物，一部分反射汇聚形成光斑，由太阳能发电装置2接收。本实施例还配置有给水泵供电的太阳能电池板，给水泵供电的太阳能电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，其特征在于：包括大面积碟式抛物面聚光器（1）、太阳能发电装置（2）；所述大面积碟式抛物面聚光器（1）为透明材质，其反射面上设置有光学分光薄膜，利用光学分光薄膜将投射到大面积碟式抛物面聚光器（1）的太阳光按波长范围分成两束，一部分透射过去通过大面积碟式抛物面聚光器（1）照向植物，一部分反射汇聚形成光斑，由太阳能发电装置（2）接收。

【技术特征摘要】
1.一种有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，其特征在于：包括大面积碟式抛物面聚光器（1）、太阳能发电装置（2）；所述大面积碟式抛物面聚光器（1）为透明材质，其反射面上设置有光学分光薄膜，利用光学分光薄膜将投射到大面积碟式抛物面聚光器（1）的太阳光按波长范围分成两束，一部分透射过去通过大面积碟式抛物面聚光器（1）照向植物，一部分反射汇聚形成光斑，由太阳能发电装置（2）接收。2.根据权利要求1所述的有利于农作物生长的碟式反射聚光光伏发电系统，其特征在于：所述太阳能发电装置（2）由匀光处理单元（201）、聚光光伏电池阵列（203）、高效集成水制冷散热单元（204）组成；所述匀光处理单元（201）上罩设有由侧壁和盖板组成的封装结构体，封装结构体四周均设有冷却水槽（202），四个冷却水槽（202）用管道连通，并通过进水口和出水口与冷却水导入与导出管道（4）相连通；所述匀光处理单元（201）固定设置在所述聚光光伏电池阵列（203）上，聚光光伏电池阵列（203）背部与所述高效集成水制冷散热单元（204）相接；所述高效集成水制冷散热单元（204）固定设置在太阳能发电装置安装底座（3）底部，并通过进水口和出水口与冷却水导入与导出管道（4）相连通；冷却水导入与导出管道（4）一端固定设置在太阳能发电装置安装底座（3）上，另一端固定设置在所述大面积碟式抛物面聚光器（1）外沿上，用于支撑所述太阳能发电装置（2），以及导入与导出冷却水。3.根据权利要求1所述的有利于农作物生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕辉，黄文娟，廖军，刘应华，黄楚云，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42