[发明专利]基于黄金分割的树形太阳能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域。更具体地，涉及一种基于黄金分割的树形太阳能发电装置。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有火电、水电、核电和风力发电。火电需要燃烧煤、石油等化石燃料，一方面，化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险；另一方面燃烧将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。

21世纪内太阳能将成为全球主要能源之一，是最原始的能源，地球上几乎所有其他能源都直接或间接来自太阳能。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳能太阳能具有资源充足、长寿，分布广泛、安全、清洁，技术可靠等优点。由于太阳能可以转换成多种其他形式的能量，因此应用范围非常广泛，在热利用方面有太阳能温室、物品干燥和太阳灶、太阳能热水器等。经过多年的开发，太阳能发电也得到了长足的发展。太阳能发电分光热发电和光伏发电。其中，光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能，其发展前景及其在能源领域具有重要的战略地位。

目前太阳能系统存在普遍的问题就是发电效率不高。现阶段，太阳能系统应用的研究主要集中在提高太阳能系统效率方面，如高精度阳光跟踪系统，但是由于此系统维护成本较高，设计较为复杂，不利于在生活方面的推广，所以如何更好的提高太阳能发电系统的发电效率是值得研究的。现实生活中太阳能电池板大多是单一的固定式支架结构，而太阳是随着时间和天气变化的，因而照射在太阳能电池板的单位面积的照度是不高的，同时占地面积大，效益低。

观察发现，许多植物萌生的叶片、枝杈或花瓣都有这样的有趣现象：它们用黄金分割率0.618来划分360°的圆周，所得两个角度约等于222.5°和137.5°，而137.5°角是圆的黄金分割角。由于任意两相邻的叶片、枝杈或花瓣都沿着这两个角度伸展，因此尽管它们不断轮生，却互不重叠，确保了光合作用。像芦荟、玫瑰花瓣等，以茎为中心，绕着它螺旋形地盘旋生长，两叶间的弧度为137.5°，按照这种排列模式，叶子可以占有最多的空间，获取最多的阳光。

因此，需要提供一种基于黄金分割的树形太阳能发电装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于黄金分割的树形太阳能发电装置，通过将太阳能发电装置设为仿生学的树形结构，提高了太阳能的利用效率，减小了装置的面积。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于黄金分割的树形太阳能发电装置，该装置包括树形结构和光伏阵列，其中

树形结构包括竖直设置的主干和在主干上呈螺旋状分布的N个次级分枝，N个次级分枝的一端设置于主干上且与主干向上方向的夹角为锐角，N个次级分枝中相邻两个在水平方向的夹角为137.5°，其中，N为自然数且N≥2；

光伏阵列设置于主干顶端及次级分枝远离主干一端，用于接受光照并转化为电能。

优选地，树形结构还包括设置于次级分枝上的多个第三级分枝，第三级分枝在次级分枝两侧相对设置且相对设置的两个第三级分枝的夹角为137.5°。

进一步优选地，光伏阵列设置第三级分枝远离次级分枝一端，用于接受光照并转化为电能。

优选地，次级分枝与主干向上方向的夹角为68.75°。

优选地，光伏阵列为太阳能电池板。

进一步优选地，基于地域因素、光照强度、环境温度和环境湿度确定太阳能电池板的朝向及与水平方向的夹角。

优选地，树形结构满足达芬奇公式：D²＝∑d_i²，其中D表示树干的直径，d_i表示其次生分枝的直径，i＝1,2,...n。树形结构能够增强装置的抗风性能。

优选地，树形结构选用UPVC管，UPVC管具有优异的绝缘性、无毒、耐腐蚀、重量轻、便于运输、硬度适中、价格便宜和使用寿命长等优点。