一种太阳能光伏集热装置及系统的制作方法

本实用新型涉及光伏集热装置领域，特别涉及太阳能光伏集热装置及系统。

背景技术：

目前，光热发电技术日趋成熟，其中应用较为广泛的光热发电装置是槽式抛物线形聚光光热装置，该装置包括对称间隔设置的两个槽式反光板和控制槽式反光板与入射光线夹角保持不变的自动追踪系统，其中两个槽式反光板构成集热反光板模块。使用时通过槽式反光板将光线反射至集热管上，加热集热管内的导热油等导热液，再通过换热器加热工质水，生成水蒸汽，驱动汽轮机进行发电。另外，太阳能光伏集热装置产生的热能也可以用于居民供热、工业供热等领域。由于槽式反光板不能将太阳光线完全反射至集热管上，槽式反光板上的一部分反射光线为漫反射光线，无法反射至集热管上，造成光能利用率低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种太阳能光伏集热装置，以解决目前的太阳能光伏集热装置光能利用率低的问题；另外，本实用新型的目的还在于提供一种使用上述太阳能光伏集热装置的太阳能光伏集热系统。

为实现上述目的，本实用新型的太阳能光伏集热装置的第一种技术方案为：太阳能光伏集热装置包括支架，支架上设有集热管和用于将太阳光线聚焦在集热管上的集热反光板模块，太阳能光伏集热装置还包括用于调整支架以保持集热反光板模块与入射光线夹角的自动追踪系统，所述支架上固设有平行于入射光线的双面发电光伏组件，所述双面发电光伏组件沿集热管的径向方向延伸。提高了太阳能光伏集热装置的光能利用率。

本实用新型的太阳能光伏集热装置的第二种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热装置的第一种技术方案的基础上，所述集热反光板模块具有反光板对称平面，所述双面发电光伏组件固定在集热反光板模块的反光板对称平面内。结构简单，双面发电光伏组件利用率高。

本实用新型的太阳能光伏集热装置的第三种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热装置的第一种或者第二种技术方案的基础上，所述太阳能光伏集热装置还包括处于双面发电光伏组件的两侧将光线反射至双面发电光伏组件上的组件反光板，所述集热反光板模块包括至少两个间隔设置的集热反光板，组件反光板设置在相邻两个集热反光板的间隔处。能够充分利用太阳能，提高太阳能利用率。

本实用新型的太阳能光伏集热装置的第四种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热装置的第三种技术方案的基础上，所述组件反光板为平板，组件反光板与双面发电光伏组件之间的夹角为50°~60°，提高反光效率。

本实用新型的太阳能光伏集热装置的第五种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热装置的第三种技术方案的基础上，所述组件反光板为平板或者弧形板。

本实用新型的太阳能光伏集热系统的第一种技术方案为：太阳能光伏集热系统包括太阳能光伏集热装置和供热管路，太阳能光伏集热装置包括支架，支架上设有集热管和用于将太阳光线聚焦在集热管上的集热反光板模块，太阳能光伏集热装置还包括用于调整支架以改变集热反光板与太阳光线角度的自动追踪系统，所述支架上固设有平行于入射光线的双面发电光伏组件，所述双面发电光伏组件沿集热管的径向方向延伸。

本实用新型的太阳能光伏集热系统的第二种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热系统的第一种技术方案的基础上，所述集热反光板模块具有反光板对称平面，所述双面发电光伏组件固定在集热反光板模块的反光板对称平面内。

本实用新型的太阳能光伏集热系统的第三种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热系统的第一种或者第二种技术方案的基础上，所述太阳能光伏集热装置还包括处于双面发电光伏组件的两侧将光线反射至双面发电光伏组件上的组件反光板，所述集热反光板模块包括至少两个间隔设置的集热反光板，组件反光板设置在相邻两个集热反光板的间隔处。

本实用新型的太阳能光伏集热系统的第四种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热系统的第三种技术方案的基础上，所述组件反光板为平板，组件反光板与双面发电光伏组件之间的夹角为50°~60°。

本实用新型的太阳能光伏集热系统的第五种技术方案为：在本实用新型的太阳能光伏集热系统的第三种技术方案的基础上，所述组件反光板为平板或者弧形板。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的太阳能光伏集热装置的支架上固定有集热管和双面发电光伏组件，双面发电光伏组件平行于入射光线且沿集热管的径向方向延伸。与目前的太阳能光伏集热装置相比，本实用新型的太阳能光伏集热装置能够通过集热反光板对集热管进行加热，同时，双面发电光伏组件平行于入射光线且沿集热管的径向方向延伸，双面发电光伏组件不遮挡入射光线，不会影响集热反光板模块对集热管加热，集热管和集热反光板模块的集热反光板上漫反射的光线能够反射至双面发电光伏组件上，双面发电光伏组件利用漫反射的光线进行发电，提高了太阳能光伏集热装置的光能利用率，解决了目前的光热装置光能利用率低的问题。

进一步的，双面发电光伏组件两面均可发电，但是常规情况下，只有一面能够获得太阳光直接照射，另一面靠自然光发电，装置利用率低，本实用新型使用组件反光板来有效提高双面发电光伏组件的光照量，可以充分发挥双面发电光伏组件的功能，同时利用自动追踪系统通过追踪方式提高双面发电光伏组件的光照量，在运行过程中，双面发电光伏组件两侧光照量均匀一致，提高双面发电光伏组件的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例1的未安装双面发电光伏组件时的结构示意图；

图2是图1的立体图；

图3是本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例1的结构示意图；

图4是本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例1的自动追踪系统的结构示意图；

图5是本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例1的组件反光板与双面发电光伏组件的夹角分析图；

图6是本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例2的结构示意图；

图7是本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的太阳能光伏集热装置的具体实施例，如图1、图2和图3所示，太阳能光伏集热装置包括支架1，支架1上固定有集热反光板模块2和集热管3，集热反光板模块2反射的光线反射至集热管3上。本实施例中集热反光板模块2包括两个集热反光板21，集热反光板模块2具有反光板对称平面22，两个集热反光板21关于反光板对称平面22对称设置。支架1上还固定有双面发电光伏组件4。本实施例中双面发电光伏组件4处于反光板对称平面内，双面发电光伏组件4平行于入射光线且沿集热管3径向方向延伸。集热反光板21和集热管3上漫反射的光线能够反射至双面发电光伏组件4上，双面发电光伏组件4利用这部分漫反射光线进行发电，提高了太阳能光伏集热装置的光能利用率。

支架1包括支撑集热管3的支撑柱11，本实施例中双面发电光伏组件4固定在集热管3的支撑柱11上。支架1设有转向轴12，本实施例中太阳能光伏集热装置还包括驱动转向轴12调整支架1以保持集热反光板21与入射光线夹角不变的自动追踪系统，转向轴12沿南北方向布置，自动追踪系统带动支架1在东西方向上摆动，保持集热反光板与入射光线的夹角，从而使射到集热反光板上的入射光线反射后均能够反射至集热管上。另外，自动追踪系统也能够保证入射光线与双面发电光伏组件始终平行，使双面发电光伏组件不会遮挡入射光线，影响太阳能光伏集热装置集热。

本实施例中的两个集热反光板21间隔设置并且在两个集热反光板21的间隔处设有两个组件反光板5，两个组件反光板5分别处于反光板对称平面22的两侧，投射至两个组件反光板5上的太阳光线被反射至双面发电光伏组件4上，提高双面发电光伏组件的利用率。

本实施例中的两个集热反光板21为抛物线型槽式反光板，两个组件反光板5为平板式反光板，组件反光板5也关于反光板对称平面22对称设置，组件反光板5与反光板对称平面22的夹角为50°~60°。

两个组件反光板5间隔设置以在两个组件反光板5之间形成用于通风、通雨雪的通道。两个组件反光板5与集热反光板21之间也间隔设置并形成用于通风、通雨水的通道，保证太阳能光伏集热装置的散热性能，同时也保证太阳能光伏集热装置内不会积存雨水。

本实施例中，为了保证双面发电光伏组件4不受集热管3温度的影响，双面发电光伏组件4与集热管3间隔设置并且二者之间的间隔应具有合理大小。

如图4所示，自动追踪系统包括步进电机61和与步进电机传动连接的蜗轮蜗杆机构。蜗轮蜗杆机构包括由步进电机驱动的蜗杆62和与支架1的转向轴12同轴固定的蜗轮63。支架1转动的过程中，支架1上的集热反光板21、双面发电光伏组件4、集热管3、组件反光板5均随支架1转动。采用蜗轮蜗杆机构进行追踪只是一种例子，还可以是其它形式的追踪系统。

如图3所示，入射光线A、B间的光线被反射到集热管3上，自动追踪系统保证照射到集热反光板21上的太阳光线均反射至集热管3上，双面发电光伏组件4始终与入射光线平行，同时不遮挡集热反光板21的反射光线。双面发电光伏组件4靠自然光线、集热反光板21的漫反射光线、集热管3的漫反射光线、组件反光板5的反射光线发电。

组件反光板5增加了双面发电光伏组件4上的光照量，充分发挥了双面发电光伏组件4的发电能力。组件反光板5保证将入射光线全部反射至双面发电光伏组件4对应侧的整个平面内。图3中，入射光线A、B间的反射光线投射到集热管3上。入射光线C、D间的光线投射到双面发电光伏组件4上，组件反光板5反射出的光线均匀反射至双面发电光伏组件4上，避免双面发电光伏组件4局部接受光线时由于光斑效应受损。

图5是光线垂直于双面发电光伏组件4顶边情况下，组件反光板5的反射光路示意图。为简化起见，图中没有示意出组件和反光板之间的矩形空隙。

设组件反光板5和双面发电光伏组件4之间夹角∠ACB=α，组件上BC=a，设定组件是给定的，即a是定值。反光板上AC=b，AD=c。AD⊥BC。入射光线平行于双面发电光伏组件4，光线和组件反光板5之间的入射角、反射角均为α，∠BAC=α，∠ABC=180°-2α。其中，b表示的是反光板的宽度，c值和组件反光板能够反射的光照量成正比，表示反光板能够反射的光照量。需要在反射光照量和反光板的宽度之间寻求一种合理的取舍关系。

根据三角形正弦定理，△ABC中，BC/sin∠BAC=AC/sin∠ABC，即a/sinα=b/sin(180°-2α)，得，b=a*sin2α/sinα=2a*cosα，AD=c=b*sinα=asin2α。

当0°<α<90°时，随着α值增大，b一直减小。

当45°<α<90°时，随着α值增大，b/a一直减小，c/a在α等于45°时最大c、b值均在减小。

在尽可能多地获得反射光照量的同时，也尽可能减小组件反光板的尺寸，以获得更好的经济效益。

由于c值和组件反光板能够反射的光照量成正比，当α等于45°时，c得最大值a。优选地，α取50°~60°，相应地b值为1.29a~1.0a，c值为0.98a~0.87a。

当然，双面发电光伏组件和组件反光板的布置要考虑到组件反光板之间留有矩形间隙的情况，同时，双面发电光伏组件和集热管3之间须留有一定的距离，避免集热管较高的温度对双面发电光伏组件产生影响。

本实用新型的集热装置的具体实施例2，本实施例中太阳能光伏集热装置与上述太阳能光伏集热装置的具体实施例1中所述的区别仅在于：如图6所示，组件反光板25为弧形板。

本实用新型的集热装置的具体实施例3，本实施例中太阳能光伏集热装置与上述太阳能光伏集热装置的具体实施例1中所述的区别仅在于：如图7所示，本实施例中，太阳能光伏集热装置的集热反光板321的间隔处不设置组件反光板。

本实用新型的太阳能光伏集热系统的具体实施例，本实施例中，太阳能光伏集热系统包括太阳能光伏集热装置和与太阳能光伏集热装置连接的供热管路，其中太阳能光伏集热装置与上述太阳能光伏集热装置的具体实施例1或2或3中所述的结构相同，不再赘述。

本实用新型的太阳能光伏集热装置及系统的其他实施例中，上述集热反光板模块还可以仅包括一个或者包括至少三个集热反光板，此时各集热反光板呈抛物线状布置；其他实施例中，上述集热反光板模块可以没有反光板对称平面，此时双面发电光伏组件平行于入射光线且沿集热管径向方向延伸。