專利名稱：太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
普通太陽電池，一般是固定型光伏發(fā)電，存在如下缺陷(1)光電轉(zhuǎn)換效率低，并且價(jià)格昂貴；( 存在溫度漂移、工作不穩(wěn)定、欠可靠；C3)不能跟蹤太陽，故不能充分利用太陽光能，使得發(fā)電效率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、跟蹤精度高，制造成本低，發(fā)電效率高， 發(fā)電量大，安裝方便，穩(wěn)定可靠的太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)。一種太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)包括整體支撐立柱、光電池陣列支架、光電池陣列、跟蹤器和控制器，光電池陣列支架安裝在整體支撐立柱上，光電池陣列固定在光電池陣列支架上，光電池陣列支架與整體支撐立柱之間設(shè)有方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括有方位和仰角驅(qū)動(dòng)器、水平旋轉(zhuǎn)軸和支架結(jié)構(gòu)，跟蹤器、控制器與方位和仰角驅(qū)動(dòng)器信號(hào)連接，控制器安裝在整體支撐立柱上。所述光電池陣列包括獨(dú)立使用或電路連接使用的聚光電池模塊，聚光電池模塊包括聚光太陽電池組件、旁路二極管和殼體，光電池陣列支架上還安裝有散熱器、反射器和聚光器。所述光電池陣列包括電路連接的聚光太陽電池組件模塊、旁路二極管和殼體，聚光太陽電池組件模塊包括安裝板、散熱片、聚光太陽電池片、底座、費(fèi)涅爾透鏡、固定架，費(fèi)涅爾透鏡安裝在固定架的頂部，安裝板安裝在固定架的底部，底座安裝在安裝板上，聚光太陽電池片安裝在底座上，散熱片與聚光太陽電池片、底座連接且固定在安裝板上，其中聚光太陽電池片正極與散熱器連接引出線構(gòu)成底連線，聚光太陽電池片負(fù)極引出線構(gòu)成頂連線。所述方位和仰角驅(qū)動(dòng)器包括方位和仰角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速齒輪。所述跟蹤器包括微處理器、傳感器，微處理器與傳感器信號(hào)連接，微處理器對(duì)從傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行比較和處理，控制相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述傳感器包括把聚光電池陣列法線偏離太陽光線的角度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)測(cè)量太陽的方位和仰角太陽傳感器、感應(yīng)風(fēng)力的風(fēng)力傳感器和由光敏器件構(gòu)成的使白天光電池陣列受方位太陽傳感器控制運(yùn)轉(zhuǎn)而夜間陣列不受方位太陽傳感器控制僅受日光開關(guān)控制向東方向運(yùn)行的日光開關(guān)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)通過本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案，其中采用聚光太陽電池片，光電轉(zhuǎn)換效率高，并且價(jià)格低，聚光太陽電池轉(zhuǎn)換效率為18% 30%，比普通太陽電池高的多，1平方厘米的聚光電池在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下聚光度為400 600倍聚光后，輸出功率達(dá)6 IOW以上，而同等面積的平板式太陽電池輸出功率僅12 14mW。 普通平板式太陽電池的造價(jià)為45 65元/W，而聚光太陽電池的造價(jià)要低得多，并且，同功率的精確跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)比固定型光伏發(fā)電系統(tǒng)每天多發(fā)電50%。由于聚光電池的受光面只有同功率的普通光電池幾百分之一，因此可以大大節(jié)約單晶硅的用量，即同面積的單晶硅片若制成聚光電池，發(fā)電量將提高數(shù)百倍。實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單可靠、跟蹤精度高、制造成本低、發(fā)電效率高、發(fā)電量大、安裝方便、性能穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的適用性和市場(chǎng)競爭力。

圖1為本實(shí)用新型太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖。圖中標(biāo)識(shí)1、光源跟蹤探測(cè)器；2、亮度傳感器；3、光電池陣列；4、光電池陣列支架；5、防塵罩；6、垂直旋轉(zhuǎn)軸瓦；7、垂直驅(qū)動(dòng)渦桿；8、垂直驅(qū)動(dòng)齒輪減速電機(jī)；9、垂直驅(qū)動(dòng)渦桿；10、光電池陣列橫擔(dān)支架；11、光電池陣列橫擔(dān)；12、平面推力軸承；13、水平旋轉(zhuǎn)軸； 14、水平驅(qū)動(dòng)渦輪；15、水平驅(qū)動(dòng)渦桿；16、水平驅(qū)動(dòng)齒輪減速電機(jī)；17、水平驅(qū)動(dòng)減速箱體； 18、整體支撐立柱；19、控制箱。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)用新型太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)包括整體支撐立柱 18、光電池陣列支架4、光電池陣列3、跟蹤器即光源跟蹤探測(cè)器1和控制器，光電池陣列支架4安裝在整體支撐立柱18上，光電池陣列3固定在光電池陣列支架4上，光電池陣列支架4與整體支撐立柱18之間設(shè)有方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括有方位和仰角驅(qū)動(dòng)器、水平旋轉(zhuǎn)軸13和支架結(jié)構(gòu)，在圖中示出有垂直旋轉(zhuǎn)6、垂直驅(qū)動(dòng)渦桿7、垂直驅(qū)動(dòng)渦桿9、光電池陣列橫擔(dān)支架10、光電池陣列橫擔(dān)11、平面推力軸承12、水平驅(qū)動(dòng)渦輪14、 水平驅(qū)動(dòng)渦桿15，支架結(jié)構(gòu)上安裝有防塵罩5，光電池陣列支架4還安裝有亮度傳感器2，跟蹤器、控制器與方位和仰角驅(qū)動(dòng)器信號(hào)連接，控制器安裝在整體支撐立柱18上的控制箱19 內(nèi)。方位和仰角驅(qū)動(dòng)器包括方位和仰角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速齒輪，在圖中示出有垂直驅(qū)動(dòng)齒輪減速電機(jī)8、平驅(qū)動(dòng)齒輪減速電機(jī)16和水平驅(qū)動(dòng)減速箱體17。光電池陣列包括獨(dú)立使用或電路連接使用的聚光電池模塊，聚光電池模塊包括聚光太陽電池組件、旁路二極管和殼體，光電池陣列支架上還安裝有散熱器、反射器和聚光
ο另一技術(shù)方案是光電池陣列包括電路連接的聚光太陽電池組件模塊、旁路二極管和殼體，聚光太陽電池組件模塊包括安裝板、散熱片、聚光太陽電池片、底座、費(fèi)涅爾透鏡、 固定架，費(fèi)涅爾透鏡安裝在固定架的頂部，安裝板安裝在固定架的底部，底座安裝在安裝板上，聚光太陽電池片安裝在底座上，散熱片與聚光太陽電池片、底座連接且固定在安裝板上，其中聚光太陽電池片正極與散熱器連接引出線構(gòu)成底連線，聚光太陽電池片負(fù)極引出線構(gòu)成頂連線。[0018]其中跟蹤器包括微處理器、傳感器，微處理器與傳感器信號(hào)連接，微處理器對(duì)從傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行比較和處理，控制相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器包括把聚光電池陣列法線偏離太陽光線的角度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)測(cè)量太陽的方位和仰角太陽傳感器、感應(yīng)風(fēng)力的風(fēng)力傳感器和由光敏器件構(gòu)成的使白天光電池陣列受方位太陽傳感器控制運(yùn)轉(zhuǎn)而夜間陣列不受方位太陽傳感器控制僅受日光開關(guān)控制向東方向運(yùn)行的日光開關(guān)。下面再詳細(xì)說明聚光電池陣列，若干聚光電池串并聯(lián)構(gòu)成，聚光電池、散熱器和費(fèi)涅爾透鏡固定在陣列支架上，支架上的聚光電池保持在同一平面和相互平行的平面內(nèi)，具有抗七、八級(jí)風(fēng)的能力，同時(shí)還要有避雷措施。方位和仰角驅(qū)動(dòng)器，由方位和仰角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速齒輪組成，聚光電池陣列必須采用高精度跟蹤系統(tǒng)，并且雙軸自動(dòng)跟蹤。端子X，Y是全向光源跟蹤探測(cè)器的水平方位角偏差信號(hào)，Z是垂直方位角偏差信號(hào)。這兩個(gè)偏差信號(hào)經(jīng)精密運(yùn)算放大器放大后(根據(jù)跟蹤精度來確定放大倍數(shù)K)，送入單片機(jī)的A 口，經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由軟件設(shè)定啟動(dòng)電機(jī)跟蹤角度值和其他功能(例如晝夜控制、陰雨天控制、過云控制、大風(fēng)控制等)。單片機(jī)的B 口輸出跟蹤控制信號(hào)，該信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)繼電器，再由功率繼電器控制水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。當(dāng)聚光比為400時(shí)，其跟蹤精度應(yīng)小于0. 2 ο Xul2290X,因?yàn)樘栆苿?dòng)很慢，驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為水平方向4h—周，垂直方向Ih—周。因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)速比很高 (水平1200000 1，垂直300000 1)，所以可大大減小電機(jī)的功率。跟蹤器采用微處理器對(duì)從傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行比較和處理，控制隨動(dòng)電機(jī)按所要求的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足跟蹤要求。另外跟蹤器還要求(1)工作可靠，保證電池陣列在白天任何時(shí)刻都正對(duì)太陽；(2)夜間自動(dòng)返回原始位置；(3)遇到大風(fēng)時(shí)可使電池陣列順向；⑷具有保護(hù)功能，當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失效時(shí)，能使電池陣列停止運(yùn)轉(zhuǎn)；(5)自身功耗小。由于電機(jī)功率很小，耗電不大，加上夜間陣列自動(dòng)返回，兩個(gè)電機(jī)功率不超過總發(fā)電功率的1%。跟蹤器所用傳感器有三種方位和仰角太陽傳感器，風(fēng)力傳感器，日光開關(guān)。太陽傳感器是把聚光電池陣列法線偏離太陽光線的角度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，它是跟蹤系統(tǒng)的重要部件，在很大程度上決定跟蹤的精度。太陽傳感器測(cè)量太陽的方位，如有偏向，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使電池陣列對(duì)準(zhǔn)太陽。風(fēng)力傳感器采用感應(yīng)式器件，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定強(qiáng)度(如8級(jí)風(fēng))時(shí)，控制器控制仰角驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使陣列向水平方向運(yùn)行，直到陣列受力最小為止。在這種狀況下，仰角驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不受方位太陽傳感器控制。日光開關(guān)也是采用光敏器件，使白天太陽能電池陣列受方位太陽傳感器控制而運(yùn)轉(zhuǎn)；夜間，陣列不受方位太陽傳感器控制，而僅受日光開關(guān)控制向東方向運(yùn)行，即陣列返回到早晨初始位置。聚光電池模塊由聚光太陽電池組件、旁路二極管、反射器、聚光器、散熱器及殼體組成。模塊是基本發(fā)電單元，它由12個(gè)電性能基本一致的太陽電池組件構(gòu)成，其標(biāo)稱輸出功率為75W，它可以獨(dú)立使用，也可以由若干模塊串并聯(lián)構(gòu)成數(shù)千到數(shù)萬千瓦不同規(guī)模的發(fā)電陣列。聚光太陽電池組件是模塊最主要的關(guān)鍵部件，它與一般太陽電池不同，是一種專門設(shè)計(jì)和制造的聚光太陽電池。旁路二級(jí)管的作用為當(dāng)某些電池組件由于被遮擋見不到陽光或發(fā)生故障而不能正常發(fā)電時(shí)，該二極管便提供通路，使其它與之串聯(lián)的電池組件不受影響。在模塊內(nèi)所有電池組件正常工作時(shí)，旁路二極管不起作用，因而不影響模塊輸出功率。反射器的作用是保護(hù)模塊內(nèi)電池導(dǎo)線不受強(qiáng)光照射而發(fā)生燒焦現(xiàn)象，從而保證模塊有良好的電性能和絕緣性能。由于聚光400倍的太陽光強(qiáng)度非常大，若不加保護(hù)，當(dāng)早晨開機(jī)時(shí)，陣列處于非跟蹤狀態(tài)，或者跟蹤系統(tǒng)發(fā)生故障而停機(jī)檢修時(shí)，太陽光斑偏離電池組件很容易把導(dǎo)線絕緣膠燒焦。太陽聚光器采用拆射式聚光器即菲涅爾透鏡，它是利用光在不同介質(zhì)的界面發(fā)生拆射的原理制成的，具有與一般球面透鏡相同的作用。特點(diǎn)是直徑很大的菲涅爾透鏡可以做的很薄，與球面透鏡相比可大大減輕透鏡的重量。菲涅爾透鏡也是聚光電池模塊的主要部件，具有體積小、重量輕、加工方便、透光率高等特點(diǎn)。菲涅爾透鏡一方面對(duì)太陽光進(jìn)行聚焦，另一方面對(duì)電池組件也起保護(hù)作用。它是電池模塊外罩的一部分，電池組件的散熱器位于電池外罩的陰影里(正常跟蹤狀態(tài))，不被太陽光直射，因而便于散熱，使電池的溫度低， 效率較高，殼體起支撐和散熱作用。在太陽電池工作時(shí)，產(chǎn)生的熱量通過銅散熱器傳到殼體，再通過輻射和對(duì)流方式將熱量散掉，以保持太陽電池溫度不超過80°C。聚光太陽電池組件模塊由聚光太陽電池片、散熱器、費(fèi)涅爾透鏡、支架等組成。聚光太陽電池片是發(fā)電模塊的心臟。電池柵線及背面電極均蒸鍍鈦、鈀、銀。電池正極與散熱器連接，引出線為底連線。電池負(fù)極引出線為頂連線。由于聚光倍率很高，散熱問題不可忽視，否則輸出功率將受到很大影響。太陽電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量首先傳給散熱器，然后傳給模塊殼體，二級(jí)傳熱結(jié)果要保證電池組件工作溫度不超過80°C，所以散熱器要采用導(dǎo)熱良好的材料。在裝配電池組件之前，散熱器要在專用設(shè)備中進(jìn)行預(yù)熔焊膏。頂連線與電池的連接也是在專用設(shè)備的保護(hù)下進(jìn)行熱壓焊，以保證良好的接觸和焊接的均勻性。檢查焊接質(zhì)量采用超聲波檢測(cè)儀，檢測(cè)結(jié)果用圖形及相應(yīng)數(shù)字或者百分比的方式顯示。檢查頂連線焊接質(zhì)量采用拉力試驗(yàn)方法。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)包括整體支撐立柱、光電池陣列支架、光電池陣列、跟蹤器和控制器，光電池陣列支架安裝在整體支撐立柱上，光電池陣列固定在光電池陣列支架上，光電池陣列支架與整體支撐立柱之間設(shè)有方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括有方位和仰角驅(qū)動(dòng)器、水平旋轉(zhuǎn)軸和支架結(jié)構(gòu)，跟蹤器、控制器與方位和仰角驅(qū)動(dòng)器信號(hào)連接，控制器安裝在整體支撐立柱上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述光電池陣列包括獨(dú)立使用或電路連接使用的聚光電池模塊，聚光電池模塊包括聚光太陽電池組件、旁路二極管和殼體，光電池陣列支架上還安裝有散熱器、反射器和聚光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述光電池陣列包括電路連接的聚光太陽電池組件模塊、旁路二極管和殼體，聚光太陽電池組件模塊包括安裝板、散熱片、聚光太陽電池片、底座、費(fèi)涅爾透鏡、固定架，費(fèi)涅爾透鏡安裝在固定架的頂部，安裝板安裝在固定架的底部，底座安裝在安裝板上，聚光太陽電池片安裝在底座上，散熱片與聚光太陽電池片、底座連接且固定在安裝板上，其中聚光太陽電池片正極與散熱器連接引出線構(gòu)成底連線，聚光太陽電池片負(fù)極弓I出線構(gòu)成頂連線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述方位和仰角驅(qū)動(dòng)器包括方位和仰角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述跟蹤器包括微處理器、傳感器，微處理器與傳感器信號(hào)連接，微處理器對(duì)從傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行比較和處理，控制相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器包括把聚光電池陣列法線偏離太陽光線的角度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)測(cè)量太陽的方位和仰角太陽傳感器、感應(yīng)風(fēng)力的風(fēng)力傳感器和由光敏器件構(gòu)成的使白天光電池陣列受方位太陽傳感器控制運(yùn)轉(zhuǎn)而夜間陣列不受方位太陽傳感器控制僅受日光開關(guān)控制向東方向運(yùn)行的日光開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述太陽能自動(dòng)跟蹤聚焦式光伏發(fā)電系統(tǒng)包括整體支撐立柱、光電池陣列支架、光電池陣列、跟蹤器和控制器，光電池陣列支架安裝在整體支撐立柱上，光電池陣列固定在光電池陣列支架上，光電池陣列支架與整體支撐立柱之間設(shè)有方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，方位和仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括有方位和仰角驅(qū)動(dòng)器、水平旋轉(zhuǎn)軸和支架結(jié)構(gòu)，跟蹤器、控制器與方位和仰角驅(qū)動(dòng)器信號(hào)連接，控制器安裝在整體支撐立柱上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、跟蹤精度高，制造成本低，發(fā)電效率高，發(fā)電量大，安裝方便，穩(wěn)定可靠結(jié)構(gòu)簡單、跟蹤精度高，制造成本低，發(fā)電效率高，發(fā)電量大，安裝方便，穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H01L31/052GK202285241SQ20112044788
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者吳愛軍 申請(qǐng)人:上海佳泰機(jī)電設(shè)備有限公司