[发明专利]对经济高效的太阳能汇聚和利用系统的改进

摘要

本发明涉及一种经济高效的太阳能电力系统的改进，其中优化了高汇聚度的准抛物面系统的太阳能盘面的框架、主聚光镜面系统和第二聚光器，其中可以不使用模具来生产主聚光器，而使用优化的可重复使用的夹具来生产高精度的主聚光器。本发明还优化了光伏单元（太阳能电池）的电接头，提供了经济型高效率的接收器冷却系统。本发明中公开了中等密集的光伏接收器阵列，其比密集光伏阵列具有更大的光线入射角，还公开了最小化互相遮蔽影响的方法和高汇聚度太阳能系统的配套设备。

主权项

一个双轴聚焦光伏（CPV）装置，其具有一个给定的长度和宽度的大致矩形的接收器，大量细长的太阳能反射面板，反射面板上任何点上都仅在一个方向弯曲，该反射面板的宽度约等于接收器的长度，一个框架将这些反射面板安装成一个主反射面，该主反射面在一个维度上的形状基本上是抛物线型的，该框架将反射面板安装到接收器上，以及安装到所述框架上的双轴追踪系统，其特征在于：所述装置被构造成在所述接收器上投射均匀的聚焦太阳能光束，其结构特征为如下的至少一个：所述细长的太阳能反射面板具有主反射面，其形状在所述一维上不同于抛物线，其形状能够比抛物线型反射更多的光线到一第二聚光器的某一区域，这些到达该区域的光线被第二聚光器重新定向，这样产生的聚光比仅使用一个抛物线型的主反射面要更加均匀；一组密集排列的折射光学元件，其中每个元件将作为主聚光器的所述的反射面板投射来的光线进一步集中到一个或多个太阳能电池上，其中，所述密集排列的折射光学元件的光圈总和是相应的太阳能电池的面积总和的至少两倍，而所述反射面板的光圈总和是所述密集排列的折射光学元件的光圈总和的至少十倍，而密集排列的折射光学元件上的光线基本上是不均匀的，并且其中每个所述密集排列的折射光学元件的光圈尺寸基本上反比于其上的平均光强度；接收器上具有密集排列的太阳能电池，密集排列的太阳能电池上的光强度基本上是不均匀的，每个所述的太阳能电池具有尺寸与其上的平均光强度基本上成反比的光学接收面；当所述细长的太阳能反射面板被部分遮蔽时，在接收器长度方向的大致中央位置设置一个反射光学元件，其将光线重新定向以在接收器上产生更均匀的光强度；所述双轴追踪系统具有一个控制器，其用于快速迭代调整其相对于太阳的方向和比较在各次迭代调整后的功率输出，直到确定相对于太阳的 方向以最大化功率输出，并且在反射面板被部分遮蔽时，确定相对于太阳的方向以最大化功率输出；所述双轴追踪系统和聚焦光伏装置的控制系统，其中，当太阳位置足够低时，大部分聚焦光伏装置被其他聚焦光伏装置部分遮蔽，所述双轴追踪系统将某些聚焦光伏装置转离面对太阳的方向以最大限度地减少其他聚焦光伏装置的反射面板上的遮蔽；以及框架上有两条支撑腿，其可转动地支撑接收器，框架上还有位于两条支撑腿之间的第三条支撑腿用于支撑接收器，第三条支撑腿上设有自动控制的长度调节机构，用于调整所述接收器在宽度方向上的位置。