[发明专利]一种槽式复合抛物面聚光发电组件

说明书

技术领域

发明涉及一种复合抛物面聚光发电组件，具体涉及一种用于建筑光伏一体化的复合抛物面聚光发电组件，属于太阳能聚光发电技术应用领域。

背景技术

目前，建筑能耗已接近全社会总能耗的1/3，而且随着经济的增长，建筑能耗将继续保持增长的趋势。加快可再生能源在建筑领域中的规模化应用，是降低建筑能耗、调整建筑用能结构的有效措施之一，这项应用被称之为建筑光伏一体化。太阳能光伏发电技术以其独有的特点，可以为多能互补的建筑能源系统提供电力或热能。如何克服太阳能量的分散性，提高单位面积光伏电池的输出功率？是值得开展研究的焦点，将太阳能光伏发电应用与光学聚焦技术相结合，可以提高单位面积光伏电池接受的太阳辐照度，通过用廉价的光学材料代替昂贵的光伏电池，减少了光伏发电系统的建设初期投资。

复合抛物面聚光器出现于上个世纪70年代，它是由多个抛物面聚光反射镜组成，不需要跟踪太阳，最多只需随季节做微小调整，聚光比一般在10以下，还存在固定放置聚光角偏小的缺点；传统的槽式抛物面聚光器存在因非成像而导致的出光口收集的光分散性大的问题，此外，抛物面聚光器中光线逆向反射还会引起阴影问题，都会导致太阳能的有效利用率偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种槽式复合抛物面聚光发电组件，能够获得更高的聚光比和更均匀的聚光光强，增大了聚光角和入射偏角，延长了装置发电的有效工作时间。

一种槽式复合抛物面聚光发电组件，包括左聚光体、右聚光体、透明全反射膜、光伏电池、散热支撑板、固定底板和散热肋片；其中，左聚光体和右聚光体为中心对称结构，其水平上半部分为抛物面，抛物面的顶面水平向外延伸出卡扣结构，水平下半部分为槽式结构，槽式结构为抛物面向下垂直延伸出的结构，槽式结构的底部形成排水槽，抛物面的内表面是抛物反射面，槽式结构与抛物面相接一侧的竖直内侧面为竖直反射面；透明全反射膜为渐变壁厚膜，其内表面和外表面均为抛物面，外表面的抛物面与左聚光体和右聚光体的抛物面外形一致，内表面的抛物面使透明全反射膜形成上薄下厚的渐变壁厚膜；

左聚光体和右聚光体通过散热支撑板和固定底板左右对称固定连接成一体，散热支撑板和固定底板上下平行连接左聚光体和右聚光体的槽式结构底面和外侧垂直面上，透明全反射膜的外侧表面与抛物反射面贴合固定；散热支撑板的上方固定安装光伏电池，散热支撑板下方安装散热肋片，散热肋片和固定底板之间通过隔板分隔出导线槽，光伏电池的导线由导线槽引出到装置的外部；

左聚光体和右聚光体内侧的抛物反射面和竖直反射面组合形成复合抛物反射面，复合抛物反射面是由一个平面抛物线沿水平轴向右平移此抛物线的两倍焦距的距离并与原抛物线的右半部分相交，去掉交点两侧的抛物线部分，用长度为两抛物线焦点距离一半的直线去截剩余的锥形抛物线图，对截后图形的两下端点竖直延长成线，达到设计长度后与分别与一个半圆相切，将两内切点水平相连，所形成的图形即可得到一个槽式复合抛物面，该设计长度为使进入抛物线下边缘点的光线经竖直平面一次反射后能够到达距竖直平面最近的光伏电池边缘的距离。

光伏电池的尺寸与沿对称轴入射的光线经槽式复合抛物反射面和竖直反射面反射后的最大聚焦面尺寸相吻合。

其中，槽式结构为半圆形、矩形或梯形结构；

槽式复合抛物面入光口覆盖玻璃盖板。

工作原理：沿对称轴入射的太阳光线入射到抛物反射面上，经抛物反射面内表面反射到竖直反射面上，光线经竖直反射面反射到光伏电池上，进入聚光器内部的太阳光的两个边界入射光线分别被反射到光伏电池的尺寸边界，当光线倾斜入射到抛物反射面上时，由于其上附着的抛物面型上薄下厚透明全反射膜属于光密介质(材质如亚克力、玻璃等)，光线进入后，上薄下厚的结构使得反射光线的以大于临界角的入射角射到透明全反射膜的内表面上，光线在透明全反射膜中全反射，同样光线会被汇聚到光伏电池上，在光伏电池下表面紧贴散热支撑板，散热支撑板和散热肋片将聚光照射下的光伏电池产生的热空气利用“烟囱效应”收集到建筑储能装置后加以利用，从而降低光伏电池的工作温度，提高输出电功率，位于左聚光体和右聚光体下方的半圆排水槽可以将雨水自动排出，装置可以通过龙骨卡扣与倾斜坡面屋顶形成卡扣式连接。

有益效果：

(1)本发明将复合抛物面聚光器和平面反射镜相结合，将复合抛物面反射的光线经平面反射镜再次汇聚收缩，提高了装置面聚焦的聚光比，使单位面积光伏电池输出功率增加，减少了光伏电池的使用数量和面积，具有更大的聚光接收角；