[发明专利]一种实现余热利用的太阳能聚光发电装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1mm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。

发明内容

本发明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。

本发明提供的技术方案如下：

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。

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。