专利名称：多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能均勾聚光跟踪装置，特别是一种多排联动式太阳能均匀聚光跟踪 装置，属于太阳能利用领域。
背景技术：
在太阳能利用领域，通常使用反射聚光镜将太阳光反射聚光到光能转换部件上。如中国 专利CN201110661Y和CN1361397A中采用了轴对称抛物线型聚光镜，又如中国专利 CN2090950U中的抛物柱面镜。
如果反射镜为连续的抛物线型柱面镜，当太阳光倾斜照射时，反射镜的聚焦光斑的光强 分布是非常不均匀的。如图1所示，图中x轴的单位是厘米。如果抛物线柱面镜的焦距为1 米，并且镜面宽度也是1米，当太阳光偏离光轴15度时，如果将10厘米宽的光伏电池放置 在距反射聚光镜中心0.95米的平面中光强最强的地方。将太阳光近似为平行光，通过计算 可以发现此处光的强度是非常不均匀的，在有些地方光强可以达到未对太阳光聚光时光强的 120多倍，而有的地方只有几倍，甚至为零，这不仅会降低太阳能电池的输出功率(此时电 池的输出功率仅为均匀照射条件下的80T90%，参看Franklin E. T, Coventry J. S.,五/e故 o/ Zz妙/y wo"-wmybr附 z7/訓Zwa"o" cft欲/6Wo" o" e/ec的'ca/ pe ^bmz朋ce so/ar ce//s. Proceedings of Solar 2002 - Australian and New Zealand Solar Energy Society ), 而且更为严重的是 光强高的地方温度也很高，不仅会对电池产生损害，而且可能造成温度变化大的地方电池的 热应力的急剧增加，使电池断裂而无法继续使用。因此这种连续型反射聚光镜不适用于反射 聚光镜固定不动的系统中。
发明内容
本发明的目的是提供一种多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，它可以得到聚光均匀的 光斑，改善光能转换部件上的光强分布的均匀性，从而不损坏电池，不降低光伏电池的输出功率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，包括若干个规格相同或相近的反射聚光镜和 前后两组倾斜导轨、 一个安装了光能转换部件的水平框架及传动装置，每组倾斜导轨的左右 导轨分列于反射聚光镜的左右两侧，传动装置带动水平框架沿倾斜导轨前后移动，其中
所述反射聚光镜为菲尼尔反射聚光镜，并且这些规格相同或相近的菲尼尔反射聚光镜应 该平行或近似平行放置。每一个菲尼尔反射镜都由若干面细长的平面反射镜组成。
进一步地
所述的组成菲尼尔反射聚光镜的每一面平面反射镜的中心都处在同一个反射聚光曲面 上，并和这个曲面的切面重合。所述的组成线性菲尼尔反射聚光镜的每一面平面反射镜都对应于同一个反射聚光曲面 的不同切面，并与之重合或平行，在保证任意两面平面反射镜之间的夹角不变的前提下，每 一面平面反射镜沿光轴的上下位置不限定。
所述反射聚光曲面是抛物线型柱面、双曲线型柱面、椭圆线型柱面、圆柱面之一。
所述组成线性菲尼尔反射聚光镜的每一面平面反射镜的宽度相同，其宽度根据需要确 定如果需要光斑均匀，则每一面平面反射镜的宽度应大于或等于光能转换部件的宽度；如 果需要聚光倍数高，那么每一面平面反射镜的宽度应小于或等于光能转换部件的宽度。
所述组成线性菲尼尔反射聚光镜的每一条平面镜的宽度不相同或不完全相同。
所述的倾斜导轨与地面的夹角等于反射聚光镜与地面的夹角。
所述倾斜导轨为框架式结构。
每排光能转换部件的长度和对应的菲尼尔反射聚光镜的长度可以相同也可以不同。 本发明具有以下效果由于可以得到聚光均匀的光斑，因此能改善光能转换部件上的光
强分布的均匀性，从而不损坏电池，不降低光伏电池的输出功率。
图1是连续的抛物线型柱面反射镜的光强分布图； 图2是本发明的装置构成图； 图3是线形菲涅尔反射聚光镜的光强分布图； 图4是光电池的冷却方式或热电联供的实施方式示意图。
具体实施例方式
下面结合附图作进一步说明。
请参见图2。本发明是一种多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，包括若干个线形菲尼 尔反射聚光镜1和前后两组倾斜导轨2、 一个安装了光能转换部件的水平框架3及传动装置 (未示)。每组倾斜导轨2的左右导轨分列于线形菲尼尔反射聚光镜1的左右两侧，传动装 置带动水平框架3沿倾斜导轨2前后移动。倾斜导轨2采用框架式结构，可以尽量减少对阳 光的遮挡。因传动装置属于公知技术，故在此不作赘述。
每一个菲尼尔反射聚光镜由若干面细长的平面反射镜组成。其中每一面平面反射镜都对
应于同一个反射聚光曲面的不同切面，并与之重合或平行。在保证任意两面平面反射镜之间 的夹角不变的前提下，每一面平面反射镜(沿光轴方向)的位置不限定，可以根据对聚光效 果的具体要求和制作工艺的难易程度决定。并且这些规格相同或相近的菲尼尔反射聚光镜应 该平行或近似平行放置。
上述反射聚光曲面是指可以对光进行反射聚光的曲面，如抛物线型柱面、双曲线型柱面、 椭圆线型柱面、圆柱面等等。
上述每一面平面反射镜的宽度可以相同，其宽度根据需要确定，如果需要光斑均匀，则 每一条平面镜的宽度应大于或等于光能转换部件的宽度，如果需要聚光倍数高，那么每一条 平面镜子的宽度应小于或等于光能转换部件的宽度。
上述每一条平面镜的宽度也可不相同或不完全相同。
4为了得到聚光均匀的光斑，我们将反射聚光镜的形式改为线形菲涅尔反射聚光镜(其焦 距1米，由10面细长的平面反射镜组成，每一面平面反射镜的宽度是10厘米)，反射聚光 曲面采用抛物线型柱面，且每一面平面反射镜都和此抛物线型柱面的切面重合。在和图1照 射条件相同的情况下，光伏电池上的光强分布如图3所示(x轴的单位为厘米，太阳能电池 放置在2、2厘米之间。)，这时光强最大处为10倍，最小处为5倍，平均光强为8倍左右， 光强最大的波动范围为±30%。从图中可以看出，光斑均匀性有了质的飞跃。这种光强分布 不仅不会损坏电池，也不会降低光伏电池的输出功率。
下面说明其应用实施例。
以北半球为例，将数排相同规格或相近的线形菲尼尔反射镜面向南方以相同倾角固定在 地面上，并一年四季保持不动，前后两排反射镜的距离，以前排反射镜不影响后排反射镜聚 光为宜。倾角的大小应该约等于当地的纬度角，这样一年四季都可以得到较好的聚光效果。
如果有某种特殊的季节需要，例如只需要在冬季得到很好的聚光效果，那么可以将反射 镜与地面的倾角增加5 15度。相反如果只需要在夏季得到很好的聚光效果，那么可以将反 射镜与地面的倾角减小5~15度。
将相同排数的光能转换部件以相同的间隔固定成一个整体框架，与地面平行地放置在倾 斜导轨上，由一套传动装置带动沿倾斜导轨向上(后)或向下(前)移动，用以跟踪线形菲 尼尔反射镜所形成的光斑，使光能转换部件始终处于光斑的能量最强处。
每排光能转换部件的长度和对应的菲尼尔反射聚光镜的长度可以相同也可以不同。
这里所说的光能转换部件，既包括用于光电转换的光伏电池，也包括用于光热转换的各 种集热管。
当用于光电转换时，可以根据需要，在光伏电池背面增加冷却系统，既有主动冷却方式， 也有被动冷却方式。主动冷却也可以实现电热联供，图4为其中一种实施例，其中，在光伏 电池4的背面敷设一层导热绝缘层5，然后在导热绝缘层5后面再设置冷却水管6，在冷却 水管6中通以流动的冷却水7。这样，太阳光中的光能不仅可以通过光伏电池转换成电能， 还可通过光伏电池背面的冷却系统转换成热能。各种冷却方式已在综述性文献《聚光光伏系 统的技术进展》(《太阳能学报》26巻第4期p597-604)及其所引用的文献中有较好的说明 和阐释。
当用于光热转换时，光热转换部件既可以为各种集热管，也可以为各种空腔式集热器。 各种集热管的介绍参见《太阳能利用技术》(罗运俊，何梓年，王长贵编著，化学工业 出版社2005)中第三章；空腔式集热器的介绍参看张耀明，张文进，张振远，孙利国，刘 晓晖等人发明的专利《空腔式太阳能接收器》(申请号200610039125.0),以及该发明说明 书中所引用的美国专利。
权利要求
1.一种多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，包括若干个反射聚光镜和前后两组倾斜导轨、一个安装了光能转换部件的水平框架及传动装置。每组倾斜导轨的左右导轨分列于反射镜的左右两侧，传动装置带动水平框架沿倾斜导轨前后移动，其特征在于所述反射聚光镜为线性菲尼尔反射聚光镜，每一个菲尼尔反射聚光镜都由若干面细长的平面反射镜组成。
2. 如权利要求1所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所有菲尼尔反射聚光镜都要平行或近似平行放置。
3. 如权利要求1所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所述的组成菲尼尔反射聚光镜的每一面平面反射镜的中心都处在同一个反射聚光曲面上，并和这个曲面的切面重合。
4. 如权利要求3所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所述的组成菲尼尔反射聚光镜的每一面平面反射镜都对应于同一个反射聚光曲面的不同切面，并与之重合或平行，在保证任意两面平面反射镜之间的夹角不变的前提下，每一面 平面反射镜沿光轴的上下位置不限定。
5. 如权利要求4所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所述反射聚光曲面是抛物线型柱面、双曲线型柱面、椭圆线型柱面、圆柱面之一。
6. 如权利要求1至5之一所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于-所述每一面平面反射镜的宽度相同，其宽度根据需要确定如果需要光斑强度均匀，则 每一面平面反射镜的宽度应大于或等于光能转换部件的宽度；如果需要聚光倍数高，那么每 一面平面反射镜的宽度应小于或等于光能转换部件的宽度。
7. 如权利要求i至5之一所述的多排联动式i:阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于所述每一条平面镜的宽度不相同或不完全相同。
8. 如权利要求1所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所述的倾斜导轨与地面的夹角等于反射聚光镜与地面的夹角。
9. 如权利要求1或8所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所述倾斜导轨为框架式结构。
10. 如权利要求1所述的多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，其特征在于 所述各个菲尼尔反射聚光镜的规格相同或相近。
全文摘要
本发明是一种多排联动式太阳能均匀聚光跟踪装置，包括若干个反射聚光镜和前后两组倾斜导轨、一个安装了光能转换部件的水平框架及传动装置，每组倾斜导轨的左右导轨分列于反射聚光镜的左右两侧，传动装置带动水平框架沿倾斜导轨前后移动。所述反射聚光镜为由多面细长的平面反射镜组成的线形菲尼尔反射聚光镜。其中每面平面反射镜都对应同一个反射聚光曲面的不同切面，并与之重合或平行，在保证任意两面平面镜之间的夹角不变的前提下，每一面平面反射镜的沿光轴的上下位置不限定。本发明可以得到聚光均匀的光斑，改善光能转换部件上的光强分布的均匀性，从而不损坏电池，不降低光伏电池的输出功率。
文档编号G05D3/00GK101609853SQ20091008969
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月29日 优先权日2009年7月29日
发明者王瑞峰 申请人:王瑞峰