本发明专利技术公开了一种实现余热利用的太阳能聚光发电装置，包括多个太阳能聚光发电模组以及安装所述太阳能聚光发电模组的追日跟踪支架系统，所述太阳能聚光发电模组包括呈矩阵排列的多个太阳能聚光发电单元，所述太阳能聚光发电单元包括一聚光透镜，一设置在所述聚光透镜聚光区域的聚光电池；所述聚光电池下方设置一用于对所述聚光电池进行主动散热的集热器；所述太阳能聚光发电单元的聚光电池之间串联连接后向外输出电能。本聚光发电装置采用集热器对聚光电池进行降温，从而一方面实现了光电转化，另一方面实现了光热利用，提高了太阳能利用效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能聚光发电领域，尤指一种采用削顶曲面聚光透镜做为太阳能聚光装置，同时实现余热利用的太阳能聚光发电装置。
技术介绍
20世纪20年代，物理学家菲涅尔提出透镜的制造理论连续光学表面的成像特性，主要取决于表面的曲率，而轴向厚度是次要的因素，在大多数情况下，厚度的增加是由于表面曲率或孔径的要求所造成的.所以，把透镜2个表面之间的厚度减小，光学元件仍可把光线聚焦到原来的厚透镜焦点上.依据上述理论，产生了平面菲涅尔透镜。 由平面菲涅尔透镜演化的曲面菲涅尔透镜主要有2种类型一种是齿面在凸面上；一种是齿面在凹面上；菲涅尔透镜主要用于聚光和准直，目前主要应用在液晶显示器、投影仪、太阳能聚光透镜等。 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的。镜片表面一面 为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，透镜的要求很高， 一片优质的透镜必须是表面光 洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，齿高多在lmm左右。 目前大型透射式太阳能聚光发电装置中一般都采用平面菲涅尔透镜，这样的菲涅 尔透镜是由一系列的具有偏转光线作用的小棱镜组成的。在操作条件下平面菲涅尔透镜存 在色散、全反射、聚光倍数受限制和对跟踪精度要求高等缺点，而曲面菲涅尔透镜可以弥补 这些缺陷。曲面菲涅尔透镜可以增强系统的机械强度，减小光线的偏转，减小色差，降低对 跟踪精度的要求。色差减小对应着光斑减小，聚焦比增加。所以单从设计的角度来说，若追 求高倍聚光倍数，曲面菲涅尔透镜是首选。然而，由于曲面菲涅尔透镜中间顶部为曲面，模 具和透镜材料存在脱模困难，所以工艺上很难实现，因此曲面菲涅尔透镜的加工成本要大 大高出平面菲涅尔透镜。 出于降低成本的需要，太阳能聚光发电装置中基本只能采用平面菲涅尔透镜，本 领域迫切希望能研发出一种能够将曲面菲涅尔透镜应用到太阳能聚光发电装置中而又不 显著增加成本的太阳能聚光发电装置。 同时现有的太阳能聚光发电装置中，由于采用二次聚光棱镜再次聚光，聚光电池 表面会产生极高的温度，不利于聚光电池进行光电转化从而影响光电转化的效率，因此常 采用在聚光电池下方设置一散热器进行散热从而降低聚光电池的温度。这样一来就造成了 这部分光能还没有得到利用就流失掉了，非常可惜。本领域希望能够设计出一种更为完善 的光电、光热利用装置，能够充分利用太阳能发电过程中产生的高温余热。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实现余热利用的太阳能聚光发电装置，本聚光发电装置 采用集热器对聚光电池进行降温，从而一方面实现了光电转化，另一方面实现了光热利用， 提高了太阳能利用效率。 本专利技术提供的技术方案如下 —种实现余热利用的太阳能聚光发电装置，包括多个太阳能聚光发电模组以及安装所述太阳能聚光发电模组的追日跟踪支架系统，所述太阳能聚光发电模组包括呈矩阵排列的多个太阳能聚光发电单元，所述太阳能聚光发电单元包括一聚光透镜，一设置在所述聚光透镜聚光区域的聚光电池；所述聚光电池下方设置一用于对所述聚光电池进行主动散热的集热器；所述太阳能聚光发电单元的聚光电池之间串联连接后向外输出电能。 进一步地，本专利中所述聚光透镜为削顶曲面聚光透镜，所述削顶曲面聚光透镜由一平面透镜与一削顶中空曲面菲涅尔透镜组成，所述削顶中空曲面菲涅尔透镜为曲面锥体形，所述平面透镜粘接固定在所述削顶中空曲面菲涅尔透镜的削顶区域形成削顶曲面聚光透镜。 进一步地，本专利中所述平面透镜是指平面菲涅尔透镜。 进一步地，本专利中所述追日跟踪支架系统包括一用于安装所述太阳能聚光发电 模组的支架安装面，所述支架安装面安装在一固定立柱上，所述支架安装面上设有一太阳 光强传感器，所述立柱上设有用于调整所述支架安装面的调整机构及控制机构，所述控制 机构根据所述太阳光强传感器的信号控制所述调整机构调整所述支架安装面转动从而保 证所述支架安装面始终正对着太阳。 进一步地，本专利中所述太阳能聚光发电单元还设有一用于将所述削顶曲面聚光 透镜的出射光进行二次聚光的二次聚光棱镜。 进一步地，本专利中所述调整机构包括一垂直调整机构与一水平调整机构，所述 垂直调整机构包括一设置在所述支架安装面上的齿轮，一设置在所述立柱上的电机，所述 电机的螺旋传动轴与齿轮啮合；所述水平调整机构包括一套设在所述立柱上可围绕所述立 柱转动的转动杆，一安装在所述转动杆一端的电机，所述转动杆的另一端连接在所述支架 安装面上。 进一步地，本专利中所述聚光电池为III-V族多节太阳能电池。 更进一步地，本专利中所述聚光电池为砷化镓太阳能电池。 本专利的太阳能聚光发电装置工作方式主要是将太阳光经过削顶曲面聚光透镜把太阳光汇聚到二次聚光棱镜上，经过二次聚光棱镜把汇聚后的太阳光均匀化，然后直接照射到砷化镓太阳能电池上，太阳能电池发生光生伏打效应，产生直流电能，由于各聚光电池之间串联连接，这样多个聚光电池串联后把电压提高从而向外输出电能。同时，由于太阳能电池下方紧贴有集热器，这样一来可以避免太阳能电池的温度过高，从而影响太阳能电池的光电转换效率，二来可以通过集热器将从太阳能电池吸收的热量进行综合利用，如用于热水等避免了光热能量的浪费。 本专利的效果在于 —直以来，太阳能聚光发电装置中的太阳能聚光透镜主要采用平面菲涅尔透镜进 行聚光，业界虽然已经觉察到平面菲涅尔透镜具有色散、全反射、聚光倍数受限制等缺点， 但是一直无法找到改进的办法，而曲面菲涅尔透镜虽然有良好的光学透射效果，但是其曲 面形状则对制造提出了更高的难度，采用传统的铸模、冲压等方法，制造难度大，成本高，因 此很难大规模推广。本专利巧妙的将平面菲涅尔透镜与曲面菲涅尔透镜结合起来，取平面 菲涅尔透镜或凸透镜的制造简单方便、成本低的优点与曲面菲涅尔透镜的光学透射效果好的优点进行结合，巧妙的规避了曲面菲涅尔透镜制作难度及成本的问题，从而为太阳能聚 光透镜提供了 一种聚光效果更佳、成本更优的聚光透镜。 具体而言，削顶中空曲面聚光透镜，避免了曲面菲涅尔透镜制作过程中顶部曲面 带来的脱膜难题，然后形成一个同削顶区域大小相同的平面菲涅尔透镜，这种平面菲涅尔 透镜的加工简单方便，工艺也非常成熟。最后将这两者粘接固定在一起，就形成了本专利的 削顶曲面聚光透镜。当然平面菲涅尔透镜也可以替换为凸透镜或者其它平面透镜。在制作 削顶中空曲面菲涅尔透镜时，可以采用铸模一次成型的方法，也可以采用在削顶中空曲面 锥体内粘贴透镜薄膜的方式来制作。本专利的太阳能聚光发电装置较现有技术中采用平面 菲涅尔透镜的太阳能聚光发电装置可以显著提高光电转化效率，特别是可以降低高倍聚光 太阳能系统对于追日跟踪支架系统的精度要求。 同时，本专利将传统技术中，设置在太阳能电池下方的散热器用集热器来代替，从 而避免了光热能直接通过散热器散发到环境中，造成能量的浪费，实现了太阳能光电、光热 的综合利用。附图说明 图1为本专利技术中削顶中空曲面菲涅尔透镜的结构示意图； 图2为本专利技术中削顶曲面聚光透镜的第一种结构示意图； 图3为本专利技术中削顶曲面聚光透镜的第二种结构示意图； 图4为现有技术太阳能聚光发电装置的工作示意图； 图5为本专利技术的太阳能聚光发电装置的工作示意图； 图6为本专利技术装置的后视结构示意图； 图7为本专利技术装置的侧视结构示意图； 图8为本专利技术太阳能聚光发电模组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实现余热利用的太阳能聚光发电装置，包括多个太阳能聚光发电模组以及安装所述太阳能聚光发电模组的追日跟踪支架系统，其特征在于，所述太阳能聚光发电模组包括呈矩阵排列的多个太阳能聚光发电单元，所述太阳能聚光发电单元包括一聚光透镜，一设置在所述聚光透镜聚光区域的聚光电池；所述聚光电池下方设置一用于对所述聚光电池进行主动散热的集热器；所述太阳能聚光发电单元的聚光电池之间串联连接后向外输出电能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王士涛，
申请(专利权)人：上海聚恒太阳能有限公司，王士涛，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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