[发明专利]聚光功率调节装置和太阳能发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术，尤其涉及聚光功率调节装置和太阳能发电设备，属于能源领域。

背景技术

由于太阳能的普遍、清洁和长久等优点，聚焦太阳能拥有广泛的应用领域，包括太阳能光热发电、太阳能光伏发电、高温太阳炉、太阳能制氢以及海水淡化等；如图12所示、在太阳能光热发电中，现有的蝶式太阳能热发电系统、是利用旋转抛物面的碟式反射镜反射太阳光聚焦成一个高温的光斑，反射镜会跟踪太阳运动，接收器在抛物面的焦点上，阳光聚焦在接收器上产生高温，驱动外燃机来发电；在太阳能光伏发电中，现有的聚焦光伏发电系统、太阳能电池板放置于反射镜的聚焦光斑部位，使得太阳能的光能密度提高数百倍，从而使太阳能电池的转换效率增大，在小面积的单晶硅片上获得大的电流，由于聚光电池的受光面只有同功率的普通光电池的几百分之一，因此可以大大节约单晶硅的用量，及同面积的单晶硅片若制成聚光电池，发电量将提高数百倍。以上聚焦光热利用系统等都是利用旋转抛物面的反射镜将太阳能聚焦起来，再通过能量转换装置将聚焦产生的高能量密度的光斑中的光能或热能转化成其他形式的能量。这些设备的优点是：聚光比非常高，聚光倍数可以达到3000以上；聚光行程短、系统的跟踪精度高；用于发电时单台功率一般在3～25KW，非常适合偏远无电地区使用，多套系统使用也可以大规模并网发电；对安装地形要求低，环境亲和度最高。

通常情况下、我们需要提高聚焦光斑的功率、以增加能量转换装置对太阳能的利用率；而当聚焦光斑功率较高时、就应考虑到材料的耐热性能，为避免能量转换装置由于温度过高发生不能正常工作、损坏以及安全事故，聚焦光斑的温度应低于能量转换装置的极限工作温度；而聚焦光斑的温度取决于反射镜的面积和太阳光强度，反射镜面积为确定值，当太阳光过强或者有时不需要能量转换装置满负荷运行时都需要减小聚焦光斑的功率，因而需要相应调节聚光功率的装置来保证系统安全稳定的运行。

现有技术中对聚光功率的调节主要有两种方式；一种是温度过高时移动反射镜使聚焦光斑偏离工作位置；另一种是高温下遮盖部分反射镜，减少反射面积以降低聚焦光斑功率；然而这两种方式存在如下缺点，移动反光镜相当于高温下系统中止工作，影响太阳能的利用，且聚焦光斑偏移在新位置处积聚热量存在安全隐患；而遮挡反光镜则会产生较多的人力物力投入；同时，这两种调节方式比较费时费力，调节不够精确灵敏，不能准确预设光通量。

发明内容

本发明提供一种可连续均匀快速调节并无需中断系统工作的聚光功率调节装置和太阳能发电设备，用于解决现有技术中调节聚光功率时需中止系统工作，不能准确均匀快速调节功率的技术缺陷。

本发明的第一个方面是提供一种用于太阳能发电设备的聚光功率调节装置，包括一设于光接收面前方的光阑，所述光阑与所述光接收面的相对位置可调。

特别的，所述光阑为一挡光板，所述挡光板上设有通光孔。

特别的，所述聚光功率调节装置包括一滑动装置，所述光阑随所述滑动装置在光轴方向平移。

特别的，所述滑动装置包括：导轨和固定部件；所述导轨的两端固定在所述太阳能发电设备上且所述导轨沿光轴方向设置，所述固定部件垂直于所述导轨方向设置，且所述固定部件的一端固定所述光阑且另一端滑设在所述导轨中。

特别的，所述滑动装置包括沿光轴方向设置的固定杆和可动杆；

所述固定杆的一端固定在所述太阳能发电设备上，所述固定杆的另一端与所述可动杆的一端滑动连接，所述可动杆的另一端固定所述光阑。

特别的，所述聚光功率调节装置包括一滑动装置，所述光阑随所述滑动装置在垂直于光轴方向上平移。

特别的，所述滑动装置包括：导轨和固定部件；所述导轨的两端固定在所述太阳能发电设备上且所述导轨沿垂直于光轴方向设置，所述固定部件的一端固定所述光阑且另一端滑设在所述导轨中。

特别的，所述聚光功率调节装置还包括：控制装置，所述控制装置根据光强度产生控制信号，并采用该控制信号调节所述光阑与所述光接收面的相对位置。

特别的，所述控制装置包括依次级联的位于光接收面内的传感器、处理单元和输出电机；所述传感器感应入射光形成光强度信号并将所述光强度信号发送给所述处理单元，所述处理单元分析光强度信号产生控制信号，并将所述控制信号发送给输出电机，所述输出电机采用该控制信号调节所述光阑与所述光接收面的相对位置。

本发明的另一个方面是提供一种聚光功率可调节和预设、安全可靠的太阳能发电设备。

一种太阳能发电设备，包括设备本体，所述设备本体的光接收面前方设有上述其中之一的聚光功率调节装置。