[发明专利]对入射光角度敏感的太阳能采集系统和日光跟随器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能应用技术领域，具体地说，涉及一种对入射光角度敏感的太阳能采集系统和日光跟随器。

背景技术

能源问题关系着人类的发展与未来，是世界范围内的重大问题。长期以来，无论是工业领域还是民用领域，不可再生的化石能源如煤炭和石油一直是能源的主要原材料，尤其是目前的电能来源方面，主要是利用煤炭来进行发电产生电能。然而，由于过度的开采和使用，据不完全统计，化石能源将在50年内的近未来面临着完全的枯竭。

为此，可代替上述化石能源的可再生能源，日益被重视起来。例如风能发电、潮汐发电，尤其是太阳能发电成为了人类可持续发展蓝图中一项不可获取的关键技术。

相比较化石能源，可再生能源具有可以持续利用、有利环境保护等优点。但是，由于其主要依赖于自然环境，比如风能完全依赖于风速和风向，太能依赖于阳光的强度和入射角度等。再加上掣肘于目前开发可再生能源的技术手段，开发可再生的能源往往存在效率低下、开发成本高等不足之处。因此，如何利用现有的科学技术进步，回馈能源事业，使得可再生能源的利用效率大幅提高，是具有重大意义的一项工程。

以下以开发太阳能为例，比如目前常用太阳能来发电。在利用太阳能发电的过程中，太阳能电板是核心部件，其用于收集太阳光线并转换为相应的电能。

现有技术中，太阳能电板具有通常具有固定式和活动式两种类型，其主要区别在于是否使用日光跟随器使其在使用过程中改变位置。固定式太阳能面板根据其所在的经纬度位置，在安装时就确定其面向天空的朝向，在使用过程中，其位置不发生任何改变；而活动式太阳能电板使用日光跟随器，在使用过程中不断改变其朝向，使太阳光直射。由于可不断改变朝向，调整自身位置，效率较高，活动式太阳能电板日益受青睐。

活动式太阳能电板中的日光跟随器可以分为两大类，定日镜Heliostat与太阳能跟踪器Solar Tracker。前者的负载通常为平面镜面，光路径指向太阳能面板或太阳能发热器；后者的负载为太阳能电板，光路径指向电板的法线方向。

太阳能跟踪器Solar Tracker又可分为两大类，单轴型(Single-Axis)和双轴型(Dual-Axis)的。单轴型Solar Tracker只具有一个旋转轴的自由度，而双轴型Solar Tracker具有两个旋转轴的自由度。前者的实现技术和安装成本相对较低，较为普遍；后者的实现技术和成本较高，应用较少。一般认为，高纬度地区的太阳能面板不易使用太阳能跟踪器Solar Tracker，而低纬度地区的太阳能面板可以使用太阳能跟踪器Solar Tracker。

但是，无论是上述哪一类太阳跟踪器，其在安装的时候，必须考虑安装地的经/纬度信息，调整太阳能跟踪器Solar Tracker，实现对日光直射方向的跟随，尽可能延长其负载的太阳能面板进行光电转换的时间，使得技术的应用过程繁琐，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种入射光角度敏感的太阳能采集系统和日光跟随器，用以在安装太阳跟踪器的时候必须考虑安装地的经/纬度信息导致的技术的应用过程繁琐，成本较高等技术问题。

为了部分或全部克服、部分或全部解决上述技术问题，本发明提供了一种对入射光角度敏感的太阳能采集系统，其包括：太阳能电板、日光跟随器，所述日光跟随器包括角度敏感图像传感器，所述角度敏感图像传感器包括梯度折射率微透镜，用于对太阳的光线进行折射处理形成垂直入射其图像传感器的感光面，通过对角度敏感图像传感器中各像素对应梯度折射率微透镜敏感入射光角度进行配置，使不同像素设置具有不同敏感角度的梯度折射率微透镜，以使每个像素的敏感角度与像素地址存在一一映射关系，从而在其视角范围内跟踪太阳的运动轨迹，根据太阳运动轨迹变化调整所述太阳能电板面向太阳的方向，使太阳光按照直射的角度入射到所述太阳能电板上。

为了部分或全部克服、部分或全部解决上述技术问题，本发明提供了一种对入射光角度敏感的日光跟随器，所述日光跟随器包括角度敏感图像传感器，所述角度敏感图像传感器包括梯度折射率微透镜，用于对太阳的光线进行折射处理形成垂直入射其图像传感器的感光面，通过对角度敏感图像传感器中各像素对应梯度折射率微透镜敏感入射光角度进行配置，使不同像素设置具有不同敏感角度的梯度折射率微透镜，以使每个像素的敏感角度与像素地址存在一一映射关系，用于在其视角范围内跟踪太阳的运动轨迹，根据太阳运动轨迹变化调整所述太阳能电板面向太阳的方向，使太阳光按照直射的角度入射到所述太阳能电板上。