[发明专利]一种基于离轴菲涅尔反射聚光镜的聚光光伏发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能高倍聚光光伏发电装置，更具体的说涉及一种基于离轴菲涅尔反射聚光镜的聚光光伏发电装置。

背景技术

聚光光伏发电系统的发电性能及成本与光学系统结构的选择有密切关系。目前采用的聚光光伏发电光学系统从结构上可分为折射式与反射式，折射式聚光光学系统应用得比较多。

多数折射式聚光光学系统的主镜采用菲涅尔透镜，由于较大口径的全玻璃菲涅尔透镜的制造工艺难度高，目前处于广阔应用的是SOG （Silicon-on-Glass）透镜。这种SOG透镜的优点是抗老化性能较好，容易用模压的方式实现大尺寸菲涅尔透镜列阵（如3x5列阵）的量产。但是，折射式聚光光学系统也至少存在如下缺点：

（1）聚光发电系统的结构体积随着几何聚光比的增大而增大；

（2）对宽光谱（380-1800nm）的太阳光聚焦有很大的色差；

（3）SOG聚焦特性随温度的变化而不同；

（4）SOG所用硅胶国产化难,具有成本高和难以掌控的缺点；

（5）封闭模组内接收器组件失效时更换不方便；

（6）模组气密性控制难度大。

Green Volts曾采用离轴抛物面反射镜的聚光光伏发电系统，但是由于暴露在空气中的曲面形状的玻璃反射镜保洁困难等原因而后来又改用SOG透镜。Solfocus采用的卡塞格林玻璃反射式聚光发电光学系统是迄今为止唯一得到量产的反射式高倍聚光光伏发电光学系统。这种反射式聚光光学系统具有无色差，聚焦特性不随温度变化的独特性能。

但是，玻璃反射式聚光光伏发电光学系统的不足之处在于：由主镜与次镜组成的反射聚光光学系统的装配调校比较困难，玻璃反射镜的生产制造成本也比较高，而且不能像SOG那样一次模压生产出大尺寸的聚光镜列阵，因此发电模组的量产相比采用SOG透镜列阵来说更不容易。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于离轴菲涅尔反射聚光镜的聚光光伏发电装置，其具有装配调校方便以及发电功率高的特点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于离轴菲涅尔反射聚光镜的聚光光伏发电装置，其中，包括反射聚光镜组件以及接收器组件，该反射聚光镜组件具有可产生位于侧边上方会聚光斑的离轴菲涅尔反射聚光镜，该接收器组件具有用于接收该会聚光斑中太阳能的接收器。

进一步，该接收器组件还包括二次光学元件，该二次光学元件位于会聚光斑处以将会聚光斑的光能均匀地输送至接收器中。

进一步，该接收器组件还包括将入射光束偏转一定角度的光束转向棱镜。

进一步，该反射聚光镜组件具有多个呈M×N阵列排布的离轴菲涅尔反射聚光镜，该接收器组件则具有M×N个接收器，每一接收器与一个离轴菲涅尔反射聚光镜对应设置；其中，M为大于或等于1的自然数，该N为大于或等于1的自然数。

进一步，该聚光光伏发电装置还包括支撑架，该反射聚光镜组件和接收器组件通过该支撑架而彼此相连。

进一步，该离轴菲涅尔反射聚光镜具有反射镜体、镀设在反射镜体面光侧上的金属反射膜、表面保护层以及底面支撑层，该反射镜体的面光侧具有同心设置且断面呈锯齿状排布的多个螺纹，每一螺纹都具有朝向圆心一侧的倾斜反射面，该菲涅尔反射聚光镜根据通光孔径、工作距和几何聚光比调整倾斜反射面的倾角、螺纹距和高度以形成光强均匀分布且匹配于接收面的会聚光斑；该表面保护层位于反射镜体的面光侧，该底面支撑层位于反射镜体的背光侧，该表面保护层、反射镜体和底面支撑层通过装配结构形成一密封体。

进一步，该表面保护层与反射镜体之间的空腔呈真空状态或充满有惰性气体。

进一步，该反射镜体采用高分子聚合物经模压或辊压一次加工成型。

进一步，该高分子聚合物选自有机玻璃或光学塑料。

进一步，该表面保护层的上下表面均形成有减反射膜。

采用上述结构后，本发明涉及一种基于离轴菲涅尔反射聚光镜的聚光光伏发电装置，其通过设置离轴菲涅尔反射聚光镜，如此可以将接收器阵列组件的安装位置从反射聚光镜阵列组件的正上方移至侧面，如此整个聚光光伏发电装置不会因为接收器阵列组件对入射光的遮挡而影响系统的发电功率。

另外，由于该反射聚光镜组件与接收器组件呈分开设置，即分别独立密封，模组呈“开放式”，如此使得整个聚光光伏发电装置在装配、调校以及维护时均较为方便。

附图说明

图1为本发明涉及一种基于离轴菲涅尔反射聚光镜的聚光光伏发电装置第一实施例的结构示意图；

图1A为图1中A部的放大图；