[发明专利]太阳能聚集器系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及由太阳能发电，具体涉及用于聚集太阳能以发电的系统和方法。

背景技术

传统的光电(PV)系统通过直接暴露到太阳下而发电，即，其被设计为用于基本1个太阳的操作。相反，聚集器PV系统依靠光学设备(例如发射镜)来将相当于一个以上太阳的太阳辐射聚集到太阳能收集器上。

聚集器PV系统在尺寸上的规模不同于传统的平板光电系统，其中，传统的平板光电系统被制作为用于基本1个太阳的操作。传统PV通过添加更多面板(即，表面积)进行缩放，以产生不同量的电。然而，增大特定系统的功率输出需要额外的PV电池，并且大面积的半导体PV电池较昂贵。聚集器PV使用光学设备来增大落在昂贵的PV电池上的太阳能，减少PV系统的成本。聚集器系统已试图追踪太阳在天空中的相对运动，从而在一天当中允许太阳能的有效光学聚集。重要的是，应注意，太阳相对于特定地理位置的角度在全年当中(即所有季节期间)也改变。

此外，缩放用于聚集器系统的凸透镜光学系统的尺寸以调节功率输出量受到形成更大聚集器所需材料量的限制。抛物面是能够将平行光束反射到一点的具体形状。其能被缩放到任何尺寸，但形状总是保持相同。用于缩放抛物面的常用参数是焦距f。对于给定焦距，通过增大聚集器的物理反射部分的直径d而增大抛物面聚集器的活动面积。

理论上，具有最高光学性能的设备只不过是围绕光轴对称的所可能的最大的、沿着该轴聚集入射光的抛物面反射镜。然而，抛物面往往使用大量材料，难以在变化的重力和风力负载下保持形状的同时精确地构造，并需要相当大的结构来追踪天空中的太阳。

因而，存在对具有能量效率、成本效率并追踪太阳在天空中的运动的太阳能聚集器系统的需求。

发明内容

本发明在第一方面中提供一种太阳能聚集器系统，其包括支撑结构和连接到上述支撑结构的多个太阳能模块。上述多个太阳能模块中的每个模块包括多个菲涅耳反射镜。上述多个反射镜被布置成将太阳辐射线性地聚焦在光电池或光电池的阵列上。上述支撑结构可旋转地连接到多个支撑构件并被对准，以允许上述支撑结构围绕极轴旋转。多个光学构架连接到上述多个太阳能模块，并可旋转地连接到上述支撑结构，以允许上述多个太阳能模块绕赤纬轴旋转，从而在一年所有季节中追踪太阳的运动。

本发明在第二方面中提供一种用于太阳能聚集的方法，其包括将多个太阳能模块连接到支撑结构。上述太阳能模块的每个模块包括多个菲涅耳反射镜。上述多个反射镜被布置成将太阳辐射线性地聚焦在光电池或光电池的阵列上。上述支撑结构可旋转地连接到多个支撑构件并被对准，以允许上述支撑结构围绕极轴旋转。多个光学构架连接到所示多个太阳能模块，并可旋转地连接到上述支撑结构，以允许上述多个太阳能模块围绕赤纬轴旋转，从而在一年所有季节中追踪太阳的运动。

附图说明

被认为是本发明的主题特别在总结说明书的权利要求中指出和清楚地要求保护。本发明的上述和其他目的、特征和优点将根据以下结合附图的优选实施例的详细描述变得明显，其中：

图1为根据本发明的太阳能聚集器系统的支撑结构的顶部正视图；

图2为根据本发明的包括图1的支撑结构的太阳能聚集器系统的顶部正视图；

图3为图2的一部分的立体图；

图4为图2的系统的侧部正视图；以及

图5为用于图1的系统的菲涅耳反射镜的模块的立体图。

具体实施方式

根据本发明的原理，提供一种用于聚集太阳能来发电的太阳能聚集器系统和方法。

在图1所示的示例性实施例中，太阳面板系统10包括安装在支撑构件或塔架30上的支撑结构或框架20。框架20可旋转地连接到多个光学构架40，该多个光学构架40支撑多个太阳能聚集器反射镜模块50。

如图1所示，框架20包括与南构件135相对的北构件125以及与西构件140相对的东构件130。南北连接构件150将北构件125与南构件135连接。东西连接构件155将东构件130与西构件140连接。东西连接构件155和南北连接构件150在中心区域160彼此连接。系统10被图1所示的构件分成四个象限：第一象限170、第二象限180、第三象限190和第四象限200。如图2所示，每个象限可包括支撑太阳能电池板模块50的多个光学构架40。例如，每个象限可包括5-10(例如，7-9)个连接到框架20的光学构架，在图1中的每个象限中示出了六个这种构架。