一种仿松树聚光太阳能发电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种仿松树聚光太阳能发电装置及方法，包括支架、聚光模块、控制模块、发电模块及储能模块，聚光模块包括多个聚光片和转向机构，多个聚光片沿支架的轴向间隔布设，通过转向机构与支架相连；控制模块包括控制器、太阳光传感器和角度传感器，太阳光传感器和角度传感器分别监测太阳及聚光片的方位，通过线缆与控制器的输入端相连，控制器的输出端与转向机构相连；发电模块为斯特林发电机，储能模块为稳压器与蓄电池，斯特林发电机将光能转化成电能后，经过稳压器，将电能转化成蓄电池里的化学能，本发明专利技术模仿松树的结构分布扇形聚光片，提升光电发热装置的聚光比和空间利用率。提升光电发热装置的聚光比和空间利用率。提升光电发热装置的聚光比和空间利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种仿松树聚光太阳能发电装置及方法


[0001]本专利技术属于利用太阳能发电装置的
，尤其涉及一种仿松树聚光太阳能发电装置及方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，随着人口数量和经济总量的增加，能源需求总量将持增长，相比化石能源存在污染严重、不可再生的缺点，太阳能作为一种环保清洁的可再生能源，具有十分重要的研究意义。目前已发展的太阳能热发电系统，主要有四种应用形式：槽式系统、塔式系统、碟式系统、线性菲涅尔系统，存在光能利用率低、传统光热发电装置不能处理部署在空间较为狭小的区域等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种仿松树聚光太阳能发电装置及方法，模仿松树的结构分布扇形聚光片，在实现聚光太阳能发电，提高光合作用效率的同时，经过稳压后转化成电池内的化学能继续供电。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种仿松树聚光太阳能发电装置，其特征在于，包括支架、聚光模块、控制模块、发电模块及储能模块，所述聚光模块包括多个聚光片和转向机构，所述多个聚光片沿所述支架的轴向间隔布设，通过所述转向机构与支架相连；所述控制模块包括控制器、太阳光传感器和角度传感器，所述太阳光传感器和角度传感器分别监测太阳及聚光片的方位，通过线缆与所述控制器的输入端相连，控制器的输出端与转向机构相连；所述发电模块为斯特林发电机，所述储能模块为稳压器与蓄电池，所述斯特林发电机将光能转化成电能后，经过所述稳压器，将电能转化成所述蓄电池里的化学能。r/>[0005]按上述方案，相邻的两块所述聚光片在竖直投影方向夹角为137.5
°
。
[0006]按上述方案，所述聚光片为菲涅尔透镜。
[0007]按上述方案，所述转向机构包括舵机、舵机底座和转动架，所述舵机通过舵机底座安设于所述支架上，所述转动架为U型结构，顶部与所述聚光片相连，两侧边与舵机相连。
[0008]按上述方案，所述聚光片为平板或弯曲扇形或弯曲卵形结构，多个聚光片沿所述支架的轴向螺旋上升布设。
[0009]一种仿松树聚光太阳能发电装置的发电方法，其特征在于，包括如下内容：
[0010]太阳光传感器将测量信号传输到控制器，得出太阳的实时位置，由太阳的实时位置计算出聚光片跟踪太阳的旋转角度ρ，然后，根据角度传感器测量的聚光片的对聚光片的实时位置角度φ进行偏差计算：在程序执行周期内，若ρ
‑
φ＞0，且其绝对值大于设定角度阈值，系统就会产生舵机驱动的动作指令，使聚光片由东向西运行跟踪太阳；若ρ
‑
φ＜0，且其绝对值大于设定角度阈值，系统就会产生舵机驱动的动作指令，使聚光片由西向东运行跟踪太阳；若该偏差绝对值小于设定角度阈值，则表示反射器已跟踪上太阳运行，激光片将
太阳光反射焦点聚集到斯特林发电机的热源处做功发电，将光能转化成电能，后经过稳压后转化成电池内的化学能存储。
[0011]按上述方案，所述角度阈值为0.4
°
。
[0012]本专利技术的有益效果是：提供一种仿松树聚光太阳能发电装置，综合了光热发电装置和仿树形结构二者的优点，具有成本低、效率高、占地面积小、应用范围广等优点。相较于普通的光热发电装置，本项目提高了空间利用率，增大了受光面积从而增加了聚光比，具有更高的发电效率，解决了传统光热发电装置不能处理部署在空间较为狭小的区域的问题，又解决了城市内空置建筑面积无利用的问题，充分满足了人们对于城市内能源可持续利用的需求。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一个实施例的聚光片为扇形的结构示意图。
[0014]图2为图1的俯视图。
[0015]图3为本专利技术一个实施例的聚光片为平板的结构示意图。
[0016]图4为图3的俯视图。
具体实施方式
[0017]为更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。
[0018]如图1
‑
图4所示，一种仿松树聚光太阳能发电装置，包括支架1、聚光模块、控制模块、发电模块及储能模块，聚光模块包括多个聚光片2和转向机构，多个聚光片沿支架的轴向间隔布设，通过转向机构与支架相连；控制模块包括控制器、太阳光传感器和角度传感器，太阳光传感器和角度传感器分别监测太阳及聚光片的方位，通过线缆与控制器的输入端相连，控制器的输出端与转向机构相连；发电模块为斯特林发电机3，储能模块为稳压器与蓄电池，斯特林发电机将光能转化成电能后，经过稳压器，将电能转化成蓄电池里的化学能。
[0019]根据生物学统计，许多植物的叶片，枝杈和花瓣都利用黄金分割比0.618来划分360
°
的圆周，所得角度为222.5
°
和137.5
°
，其中137.5
°
为圆的黄金分割角之一。由于植物生长过程中相邻的叶片，枝丫和花瓣沿着黄金分割角生长，因此尽管他们随着植物的生长不断轮生，却不互相重叠，保证了受光面积不断增大，提高光合作用效率。
[0020]本专利技术为提高空间利用率，增大聚光片的受光面积，从而提高聚光比，采取相邻的两块聚光片在竖直投影方向夹角为137.5
°
，聚光片为平板或弯曲扇形或弯曲卵形结构，多个聚光片沿支架的轴向螺旋上升布设。随着螺旋上升，聚光片在径向上的长度递减，聚光片均为旋转抛物曲面的一个部分，且光线焦点均位于斯特林发电机的热源处。聚光片为菲涅尔透镜。
[0021]转向机构包括舵机4、舵机底座5和转动架6，舵机通过舵机底座安设于支架上，转动架为U型结构，顶部与聚光片相连，两侧边与舵机相连。
[0022]采用本发电装置的发电方法，包括如下内容：
[0023]太阳光传感器将测量信号传输到控制器，得出太阳的实时位置，由太阳的实时位置计算出聚光片跟踪太阳的旋转角度ρ，然后，根据角度传感器测量的聚光片的对聚光片的
实时位置角度φ进行偏差计算：在程序执行周期内，若ρ
‑
φ＞0，且其绝对值大于设定角度阈值，系统就会产生舵机驱动的动作指令，使聚光片由东向西运行跟踪太阳；若ρ
‑
φ＜0，且其绝对值大于设定角度阈值，系统就会产生舵机驱动的动作指令，使聚光片由西向东运行跟踪太阳；若该偏差绝对值小于设定角度阈值，则表示反射器已跟踪上太阳运行，激光片将太阳光反射焦点聚集到斯特林发电机的热源处做功发电，将光能转化成电能，后经过稳压后转化成电池内的化学能存储。
[0024]控制器采用Stm32控制程序，为了缩短舵机的动作时间，程序通常采取每1min执行一次，执行周期设置为20s。Stm32程序在读取测量数据数据后，得出聚光片的跟踪角度，并与角度传感器测量到的当前聚光片的角度进行比较，当两者误差＞0.4
°
时，程序执行跟踪指令。系统的工作时间设定为早上6点到晚上8点，控制器的时钟芯片每天早上6点唤醒控制器，等到日落后，Stm32发出指令，使聚光片快速回到初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿松树聚光太阳能发电装置，其特征在于，包括支架、聚光模块、控制模块、发电模块及储能模块，所述聚光模块包括多个聚光片和转向机构，所述多个聚光片沿所述支架的轴向间隔布设，通过所述转向机构与支架相连；所述控制模块包括控制器、太阳光传感器和角度传感器，所述太阳光传感器和角度传感器分别监测太阳及聚光片的方位，通过线缆与所述控制器的输入端相连，控制器的输出端与转向机构相连；所述发电模块为斯特林发电机，所述储能模块为稳压器与蓄电池，所述斯特林发电机将光能转化成电能后，经过所述稳压器，将电能转化成所述蓄电池里的化学能。2.根据权利要求1所述的一种仿松树聚光太阳能发电装置，其特征在于，相邻的两块所述聚光片在竖直投影方向夹角为137.5
°
。3.根据权利要求2所述的一种仿松树聚光太阳能发电装置，其特征在于，所述聚光片为菲涅尔透镜。4.根据权利要求1或3所述的一种仿松树聚光太阳能发电装置，其特征在于，所述转向机构包括舵机、舵机底座和转动架，所述舵机通过舵机底座安设于所述支架上，所述转动架为U型结构，顶部与所述聚光片相连，两侧边与舵机相连。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊新红，石婷，王心诚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：