专利名称：水冷式聚光光伏太阳能发电场的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能开发利用的领域，特别是一种水冷式聚光光伏太阳能发电场。
背景技术：
当今世界，煤炭、石油等化石能源频频告急，环境污染问题日益严峻。而太阳能作为最具潜力的、可再生的、清洁能源，其储量的无限性、存在的普遍性、应用的清洁性以及利用的经济性，越来越被人们所青睐。积极开发太阳能，大力发展光伏发电、在全球范围得到了空前重视，已列为各国可持续发展战略的国策。光伏发电，也称太阳能发电，即利用太阳能级半导体电子器件吸收太阳光辐射能，并使之转换为电能输出。聚光光伏发电，是在第三代太阳能电池(如能承受1000倍聚光光照的III-V族半导体电池)的基础上，运用阳光聚焦产生的强光照度，驱动光伏电池发电，用相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，从而节约了宝贵的土地资源和太阳能发电的开发成本。
发明内容
本发明之目的，是向社会公开一种水冷式聚光光伏太阳能发电场。强光照度驱动III-V族半导体电池发电，被称之谓第三代太阳能发电技术，然而，在高照度下，光伏电池的散热问题，成为业内首当其冲、急需解决的技术问题。若采用水冷散热，不但能轻松地解决光伏发电的散热难题，还可大量获得宝贵的热水资源。一种水冷式聚光光伏太阳能发电场，包括，聚光发电系统、巡回冷却系统、阳光跟踪系统、逆变蓄配电系统及监测控制系统；所述的聚光发电系统，由单个凸透镜阵列组合，形成透镜群的聚焦群，聚焦群作用于能承受高聚焦的III-V族半导体电池群上，相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，从而节约了宝贵的土地资源和太阳能发电的开发成本；所述的跟踪系统，具有实时、自动跟踪阳光轴的功能；聚光光伏发电的散热问题，是业内的一道技术难题，采用水冷散热方案，有效破解了这道难题，并能同时、高效、可靠地获得发电、供热的二种太阳能的转换能，“鱼”和“熊掌”兼而得之。本发明的优点在于。能效率高，发电、供热兼得。本发明的水冷式聚光光伏太阳能发电场，由于采用了水冷散热技术，克服了高聚光太阳能电池散热的难题，使水冷式聚光光伏太阳能发电场在获得最高发电量的同时，还可得到由水冷散热而获得的热量，可谓一举双得，从而同时、高效、可靠地获得发电、供热的二种太阳能的转换能。自动校准，实时跟踪。实时精准跟踪阳光，是太阳能发电效率的决定因素，本发明水冷式聚光光伏太阳能发电场采用的发电器(0)，具有实时、自动调整发电器的中心轴与太阳光轴相平行的功能，使水冷式聚光光伏太阳能发电器的向阳面始终保持与阳光轴处于垂直的状态；实时跟踪、高聚光大阳能电池、水冷散热综合技术的应用，保障了水冷式聚光光 伏太阳能发电场，获得最大功效值。结构紧凑，模块化生产。水冷式聚光光伏太阳能发电场所采用的发电器(0 )，结构紧凑、模块化制造；由A、B、C、D四组模块单元(18)，组合成一台主机，生产制造、售后服务相对简单容易。制造容易，成本低廉。本发明水冷式聚光光伏太阳能发电场的透镜群，采用树脂注塑成形，制造方便，主要器材都是常规的原器件，方便器材的采购，可便于大规模生产开发，造价相对低廉。资源占有率、开发成本低，运营可靠。相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，从而节约了宝贵的土地资源和太阳能发电的开发成本，水冷散热技术的应用从根本上解决了聚光光伏发电的技术瓶颈，创造了太阳能发电场可靠运营的环境条件。本发明的技术方案是这样实现的。一种水冷式聚光光伏太阳能发电场，包括，聚光发电系统 、巡回冷却系统、阳光跟踪系统、逆变蓄配电系统及监测控制系统；所述的聚光发电系统，包括，水冷式聚光光伏太阳能发电器(O)、自攻镙丝(I)、三位一体支撑件(2)、透镜群支架(3)、透镜群(4)、模块单元(18);所述的发电系统，包括，光伏电池(6)、安装板(7)、聚焦群(9);所述的冷却系统，包括，低温管口(5)、水冷散热片(8)、水冷散热器(10)、连接镙铨(11)、密封垫(12)、水箱(13)、高温管口
(14)、低温管路、高温管路及冷却泵房；所述的阳光跟踪系统，包括，阳光轴跟踪机(15)、跟踪机柱(16)及跟踪机座(17);所述的逆变蓄配电系统，包括，逆变、蓄电、升压及并网的设备；所述的监测控制系统，采集各系统的运营参数，调度控制发电场的经常运作；其特征在于水冷式聚光光伏太阳能发电器(O)、经组合阵列，形成集约化、规模化的聚光光伏太阳能发电场；所述的聚光光伏太阳能发电场，采用水冷散热方案，保障发电场的可靠运营；所述的聚光发电系统，由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)的透镜群；所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)上，安装有具实时、自动跟踪太阳光轴功能的阳光轴跟踪机(15)，以获得太阳能的最大能效值；所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)，由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)的透镜群(4);所述的透镜群(4)，由自攻镙丝(I)固定安装于透镜群支架(3)上；所述的光伏电池(6)，安装于三位一体支撑件(2)的安装板(7)上，光伏电池(6)中的半导体件部位，与透镜群的聚焦点保持严格的一致，以保证聚焦群(9)的焦点能落实于光伏电池(6)的半导体发电的部件上；所述的发电系统中的光伏电池(6)，采用的是能承受1000倍聚光的III-V族半导体芯片；所述的III-V族半导体芯片具有极高的光电转换效率，相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，可大幅节省土地资源、制造成本，为太阳能发电提供了技术支撑；所述的三位一体支撑件(2)，通过连接镙铨(11)，与其等效结构的水箱(13)相连接，三位一体支撑件(2)与水箱(13)相连接的层面上，设有密封垫(12);所述的水箱(13)上，设有低温管口(5)及高温管口(14);所述的水箱(13)上的低温管口(5)及高温管口(14)，分别与巡回冷却系统中的低温管路及高温管路相接通，巡回冷却系统中的冷却泵房向水箱(13)注入冷却用水，经巡回冷却后的热水，经由高温管路汇入热水贮罐中；所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，在获得太阳光发电的同时，还获得了太阳光的热能。所述的发电系统中的光伏电池(6)，采用的是能达到1000倍聚光的III-V族半导体芯片；所述的III-V族半导体芯片具有极高的光电转换效率，相对晶硅芯片，产生同样多的电能，只需很少的III-V族半导体芯片就可完成，可大幅节省制造及发电成本。所述的三位一体支撑件(2)，位于水箱(13)的上方，三位一体支撑件(2)，包括水冷散热片(8 )、光伏电池(6 )的安装板(7 )及透镜群支架(3 )。所述的三位一体支撑件(2 )，呈方型的箱式结构，方型的箱式结构的沿口上，设有透镜群(4)的安装孔，透镜群(4)通过自攻镙丝(I)，固定在透镜群支架(3 )上。所述的呈箱式结构三位一体支撑件(2)的箱底部，充当光伏电池(6)的安装板(7);所述的安装于安装板(7)上的光伏电池(6)，其数量与安装于透镜群支架(3)上的透镜群
(4)的透镜数是一致的，透镜的中轴线与光伏电池(6)的半导体件的中心保持严格的一致，光伏电池(6 )与透镜群(4)之间的高度即是透镜的焦距，透镜群的聚焦点群，落实于光伏电池(6)的半导体件的中心位置上。 所述的安装板(7)的下方，设有水冷散热片(8);所述的水冷散热片(8)，伸入水箱
(13)中；所述的水冷散热片(8)，以安装于其上的光伏电池(6)，实行分组，各组的水冷散热片(8)之间，设有一片较长的散热片，以控制水流的移动方向。所述的水冷散热片(8)，以安装于其上的光伏电池(6)，实行分组，各组的水冷散热片(8)之间，设有一片较长的散热片，以控制水流的移动方向。所述的凸透镜群(4)，是由单体凸透镜以“纵列横行”的编阵，组成阵列式透镜群的；所述的阵列式透镜群，采用树脂注塑，以上下对称、“纵列横行”布局阵列的二张上、下壳体，采用超声波热合，形成壳体群的主体。所述的上壳体(108)和下壳体(109)采用透明度极好的树脂注塑成形；所述的树脂注塑成形的阵列式透镜群，包括，注液管(101)、镜外面积(102)、连通孔(103)、隼合线
(104)、壳体群(105)、热合线(106)、排气管(107)、上壳体(108)、下壳体(109)。所述的上壳体(108)和下壳体(109)上，设有呈凸面圆形状的壳体群(105);所述的上壳体(108)和下壳体(109)的热合位上，设有隼合线(104)，以便热合时的对准；所述的上壳体(108)和下壳体(109)，采用超声波热合，形成太阳能阵列式透镜群的主体。进一步，所述的各凸面圆壳体群(105)的相邻处，设有连通孔(103);所述的壳体群
(105)的上方，设有注液管(101)及排气管(107);所述的透镜群中，注入透明的化学液体。所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，采用了先进的实时自动跟踪太阳光轴技术；所述的阳光轴跟踪机(15)，是集阳光跟踪仪及驱动构件于一体的控制部件，具有使水冷式聚光光伏太阳能发电场的中心轴，实时、自动调整与太阳光轴相平行的功能，以获得太阳能的最大能效值。所述的阳光轴跟踪机(15 )，包括，跟踪机法兰(201)、旋转架(202 )、旋转鼓(203 )、销子A (204)、轴承A (205)、齿轮A (206)、跟踪仪(207)、蜗杆减速微电机A (208)、法兰连接体(209)、旋转轴(210)、销子B (211)、轴承B (212)、齿轮B (213)、固定轴(214)、蜗杆减速微电机B (215)、蜗杆B (216)、连接镙铨(217)、连接柱法兰(218)。所述的旋转架(202)，呈圆筒结构，旋转架(202)被去除了中间部分后的空间，是旋转鼓(203)的安装位；所述的旋转架(202)的两侧，设有旋转轴(210)穿过的圆孔，所述的圆孔中，设有位于旋转轴(210)上的轴承A (205)的安装座；所述的设有轴承A (205)的旋转轴(210)，穿过旋转架(202)的预置孔，横贯于旋转架(202)的中心；所述的旋转轴(210)的中间位上，设有旋转鼓(203 )。所述的旋转鼓(203)，呈鼓形结构，呈鼓形结构旋转鼓(203)的两端，设有旋转轴(210)贯通的安装孔，旋转鼓(203)，通过销子A (204)定位于旋转轴(210)上；所述的旋转鼓(203 )的正面，设有跟踪仪(207 )的安装位；所述的旋转架(202 )底部的中心，设有固定轴
(214)。所述的固定轴(214)上，安装有轴承B (212)及齿轮B (213);所述的固定轴(214)，通过销子B (211)，定位于旋转架(202)底部的中心孔上；所述的旋转架(202)通过轴承B
(212)，定位于法兰连接体(209)上。所述的轴承B (212)，安装于法兰连接体(209)上的轴承座上；所述的法兰连接体 (209 )与连接柱法兰(218)通过连接镙铨(217)相连接；所述的跟踪机法兰(201)固定安装于旋转轴(210)两端上；所述的阳光轴跟踪机(15)，具有自动跟踪太阳光轴并向传动部件发出动作指令的功能，使太阳能采集器的向阳面始终保持与阳光轴处于垂直的状态。所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器的主体，是由A、B、C、D四组模块单元(18)组合而成的。所述的所述的模块单元(18)，各自拥有单独的功能部件。所述的四块模块单元(18)，其几何尺寸及所具的功能，是完全一致的，以便于标准化、模块化的开发生产。
附图I为本发明水冷式聚光光伏太阳能发电场的平面布局示意图。附图2为本发明水冷式聚光光伏太阳能发电机整机结构示意图。附图3为本发明水冷式聚光光伏太阳能发电器发电原理及局部结构示意图。附图4为本发明阵列式透镜群的平面示意图(一)。附图5为本发明阵列式透镜群的结构示意图(二)。附图6为本发明阳光轴跟踪机(15)的效果图(一)。附图7为本发明阳光轴跟踪机(15)的结构示意图(二)。附图8为本发明水冷式聚光光伏太阳能发电器实时跟踪太阳光轴的示意图(一)。附图9为本发明水冷式聚光光伏太阳能发电器实时跟踪太阳光轴的示意图(二)。
具体实施例方式图2、图3的统一标记名称是自攻镙丝(I)、三位一体支撑件(2)、透镜群支架
(3)、透镜群(4)、低温管口(5)、光伏电池(6)、安装板(7)、水冷散热片(8)、聚焦群(9)、水冷散热器(10)、连接镙铨(11)、密封垫(12)、水箱(13)、高温管口(14)、跟踪机(15)、跟踪机柱(16 )、跟踪机座(17 )及模块单元(18 )。图4的标记名称是跟踪机法兰(201)、旋转架(202)、旋转鼓(203)、销子A(204)、轴承A (205)、齿轮A (206)、跟踪仪(207)、蜗杆减速微电机A (208)、法兰连接体(209)、旋转轴(210)、销子B (211)、轴承B (212)、齿轮B (213)、固定轴(214)、蜗杆减速微电机B
(215)、蜗杆B(216)、连接镙铨(217)、连接柱法兰(218)。图6、图7、的统一标记名称是注液管(101)、镜外面积(102)、连通孔(103)、隼合线(104)、壳体群(105)、热合线(106)、排气管(107)、上壳体(108)、下壳体(109)。下面结合附图详细描述本发明。如图I、图2、图3所示，所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)，包括，聚光发电系统、发电系统、冷却系统及跟Ife系统。
所述的太阳能透镜群聚光发电系统，由单体的凸透镜，经阵列组合形成透镜群；所述的凸透镜群出)的集热原理，是司空惯见的凸透镜聚焦太阳光产生灼热的温度的现象而加以发挥的，本发明采用了多个单体凸透镜的组合，形成所述凸透镜群出)；把本发明的技术特征形容为群狼战术的方案，也不为其过。所述的跟踪系统，具有实时、自动跟踪太阳光轴的功能，以获得太阳能的最大能效值；聚光光伏电池的散热问题，是一直困惑业内的一道技术难题，本发明采用水冷散热的技术方案，从根本上破解了这道难题，并能可靠地获得发电、供热二种太阳能的转换能量，刷新了 “鱼和熊掌不可 兼得”定论。所述的发电及冷却系统采用达到1000倍聚光的III-V族半导体电池，相对晶硅芯片，产生同样电能，很少的III-V族半导体电池就可实现。如图2、图3所示，一种水冷式聚光光伏太阳能发电场，包括，聚光发电系统、发电系统、冷却系统及跟Ife系统。如图2、图3所示，所述的聚光发电系统，由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式聚光光伏太阳能发电场的透镜群。如图2、图3所示，所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场上，安装有具实时、自动跟踪太阳光轴功能的阳光轴跟踪机(15)，以获得太阳能的最大能效值。如图2、图3所示，聚光发电系统，包括，自攻镙丝(I)、三位一体支撑件(2)、透镜群支架(3)、透镜群(4)、模块单元(18);所述的发电系统，包括，光伏电池(6)、安装板(7)、聚焦群(9);所述的冷却系统，包括，低温管口( 5)、水冷散热片(8)、水冷散热器(10 )、连接镙铨(11)、密封垫(12)、水箱(13)、高温管口(14)。如图2、图3所示，所述的跟踪系统，包括，阳光轴跟踪机(15)、跟踪机柱(16)、跟踪机座(17)及模块单元(18)。如图2、图3所示，所述的聚光发电系统，由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式聚光光伏太阳能发电场的透镜群(4);所述的透镜群(4)，由自攻镙丝(I)固定安装于透镜群支架(3)上。如图2、图3所示，所述的透镜群(4)形成聚焦群(9)的位置上，设有安装板(7)，光伏电池(6)安装于其上；所述的安装板(7)，与透镜群支架(3)及水冷散热片(8)系是一体成形的元器件；
如图2、图3所示，所述的光伏电池(6)的中心轴与透镜的中心轴保持一致，以保证聚焦群(9)能汇集于光伏电池(6)的中心点上；所述的水冷散热器(10)，通过连接镙铨(11)，与其等效结构的水箱(13)相连接，水冷散热器(10)与水箱(13)相连接的层面上，设有密封垫
(12);所述的水箱(13)上，设有低温管口(5)及高温管口(14)。如图2、图3所示，所述的阳光轴跟踪机(15)、具有实时、自动跟踪太阳光轴功能的太阳光轴的功能，以获得太阳能的最大能效值。如图2、图3所示，所述的阳光轴跟踪机(15)位于整机的中心，以保持机器的重力平衡；所述的阳光轴跟踪机(15)与跟踪机柱(16)相连接，跟踪机柱(16)与跟踪机座(17)相连接。如图2、图3所示，所述的水冷式聚光光伏太阳能发电机的主体，是由A、B、C、D四组模块单元(18)组合而成的。
如图4、图5所示，所述的透镜群，由单体的凸透镜，以“纵列横行”的编阵式，组成列阵式集热的透镜群的。如图4、图5所示，本发明把多个的单体的凸透镜以“纵列横行”的平面布局形成一块透镜群的平板；所述的透镜群的平板，置于透镜支架于透镜群支架(3)上，形成封闭式的集热结构，大幅提闻了集热器的集热效率。如图4、图5所示，本发明的透镜群，采用树脂注塑的工艺路线，；塑料透镜的好处为价格便宜，质量轻，易于模制，从而节约了透镜群的制造成本。如图4、图5所示，所述的树脂注塑成形的列阵式透镜群，包括，注液管(101)、镜外面积(102)、连通孔(103)、隼合线(103)、壳体群(105)热合线(106)、排气管(107)、上壳体(108)、下壳体(109)。 进一步，如图4、图5所示，所述的上壳体(108)和下壳体(109)，是以上下对称、“纵列横行”布局列阵的，是系同一模具注塑成形的。进一步，如图4、图5所示，所述的上壳体(108)和下壳体(109)，采用超声波热合。进一步，如图4、图5所示，所述的上壳体(108)和下壳体(9)，经超声波热合后，形成透镜群的壳体群(105)。如图4、图5所不,所述的外壳体(105),呈凸面圆透镜外壳的圆周及外壳体(105)的周边上，设有热合线(106);所述的热合线(106)上，设有互相隼扣的结合部，以便于热合时的对准。如图4、图5所不,所述的呈凸面圆透镜外壳的各相邻处,设有连通孔(103)。如图4、图5所示，所述的外壳体(105)的上方，设有注液管(101)、及排气管(107)。进一步，如图6、图8所示，所述的壳体群(105)主体一侧的上方，设有注液管(101)，不易滋生微生物的、透明的化学液体，可经注液管(101)注入列阵式壳体群(105)的主体中；所述的透明液体，也可以是蒸馏水或纯净水。如图4、图5所示，所述的壳体群(105)主体另一侧的上方，设有排气管(107)，以便透明液体的注入，液体注入完成，可封闭注液管(101)及排气管(107)，太阳能列阵式透镜群制造成功。如图4、图5所示，凸透镜以“纵列横行”的平面布局，形成一块透镜群的平板，透镜群的平板，置于于透镜群支架(3)上，形成封闭式的集热结构，大幅提高了集热器的集热效率。如图6、图7所示，所述的阳光轴跟踪机(15)，包括，跟踪机法兰(201)、旋转架
(202)、旋转鼓(203)、轴承A (205)、跟踪仪(207),蜗杆减速微电机A (208),法兰连接体(209),旋转轴(210)、蜗杆减速微电机B (215)主部件。如图6、图7所示，所述的旋转轴(210)的两端，安装有跟踪机法兰(201)，跟踪机法兰(201)上，设有与水冷式聚光光伏太阳能发电器相连接的镙铨孔；所述的阳光轴跟踪机
(15)两侧分别与水冷式聚光光伏太阳能发电器两内侧相连接。如图6、图7所示，所述的旋转轴(210)与旋转架(202)相交接的中间位上，设有二个轴承A (205)及齿轮A (206);所述的二个轴承A (205)，分别安装于旋转架(202)上的
预置孔上。
如图6、图7所示，所述的旋转轴(210)的中间位上，还安装有呈鼓形结构的旋转鼓
(203),呈鼓形结构的旋转鼓(203)，通过销子A (204),定位于旋转轴(210)上。如图6、图7所示，所述的呈鼓形结构的旋转鼓(203)的正面，设有跟踪仪(207)的安装孔，跟踪仪(207)安装于其中。如图6、图7所示，所述的呈鼓形结构的旋转鼓(203)的空间中，安装有蜗杆减速微电机A (208)，蜗杆减速微电机A (208)前端的蜗杆与安装于转轴(10)上的齿轮A (206)相隅合，在跟踪仪(207)信号的指令下，啟动蜗杆减速微电机A (208)，通过位于转轴(210)上的跟踪机法兰(201)的带动，实现水冷式聚光光伏太阳能发电器的中心轴，实时、自动调整与阳光轴的平行。如图6、图7所示，所述的旋转架(202)呈圆筒状的结构，呈圆筒状的结构的旋转架(202)的中间，留有旋转鼓(203)的安装位。 如图6、图7所示，所述的旋转架(202)两侧的中部，设有位于旋转轴(210)上的二个轴承A (5)的轴承孔，旋转轴(10)通过二个轴承A (5)，安装于旋转架(2)上。如图6、图7所示，所述的旋转架(202)底部的中心，设有固定轴(214)。如图6、图7所示，所述的固定轴(214)上，安装有轴承B (212)及齿轮B (213)。如图6、图7所示，所述的固定轴(214)，通过销子B (211 )，定位于旋转架(202)底部的中心孔上。如图4、图5所示，所述的旋转架(202)通过轴承B(212)，定位于法兰连接体(209)上。如图6、图7所示，所述的法兰连接体(209)上面的中心位置上，设有轴承B (212)的安装座，旋转架(202)通过轴承B (212)与兰连接体(209)相连接。如图4、图5所示，所述的旋转架(202)，在蜗杆减速微电机B (215)的驱动下，能在法兰连接体(209)上，作水平的旋转。如图6、图7所示，所述的法兰连接体(209)的空间中，容设有带有蜗杆减速微电机B (215)，蜗杆减速微电机B (215)在跟踪仪(207)信号的指令下，驱动旋转架(202)作水平的旅转，保证水冷式聚光光伏太阳能发电器的中心轴始终与太阳光轴方位角一致。如图6、图7所示，所述的法兰连接体(209)与连接柱法兰(218)通过连接镙铨(217)相连接。如图6、图7所示，所述的阳光轴跟踪机(15)，是集跟踪与驱动二系统于一机的跟踪机(15)，与现有的分散安装的同步机相比，具有结构紧凑、制造规范、应用广泛的优势。如图I、图3、图7所示，所述的阳光轴跟踪机(15)，安装于水冷式聚光光伏太阳能发电机的跟踪机柱(16)上。阳光轴跟踪机(15)的安装位，处于水冷式聚光光伏太阳能发电器的中心位上，以取得重心的平衡。如图8所示，是水冷式聚光光伏太阳能发电器处于近中午时段的状态示意图。如图9所示，是水冷式聚光光伏太阳能发电器处于八、九点钟时段的状态示意图。如图I所示，所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器的主体，是由A、B、C、D四组模块单元(18)组合而成的。所述的所述的模块单元(18)，各自拥有单独的功能部件。所述的四块模块单元(18)，其几何尺寸及所具的功能，是完全一致的，以便于标准化、模块化的开发生产。
权利要求
1.一种水冷式聚光光伏太阳能发电场，包括，聚光发电系统、巡回冷却系统、阳光跟踪系统、逆变蓄配电系统及监测控制系统；所述的聚光发电系统，包括，水冷式聚光光伏太阳能发电器(O)、自攻镙丝(I)、三位一体支撑件(2)、透镜群支架(3)、透镜群(4)、模块单元(18);所述的发电系统，包括，光伏电池(6)、安装板(7)、聚焦群(9);所述的冷却系统，包括，低温管口(5)、水冷散热片(8)、水冷散热器(10)、连接镙铨(11)、密封垫(12)、水箱(13)、高温管口(14)、低温管路、高温管路及冷却泵房；所述的阳光跟踪系统，包括，阳光轴跟踪机(15)、跟踪机柱(16)及跟踪机座(17);所述的逆变蓄配电系统，包括，逆变、蓄电、升压及并网的设备；所述的监测控制系统，采集各系统的运营参数，调度控制发电场的经常运作；其特征在于水冷式聚光光伏太阳能发电器(O)、经组合阵列，形成集约化、规模化的聚光光伏太阳能发电场；所述的聚光光伏太阳能发电场，采用水冷散热方案，保障发电场的可靠运营；所述的聚光发电系统，由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)的透镜群；所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)上，安装有具实时、自动跟踪太阳光轴功能的阳光轴跟踪机(15)，以获得太阳能的最大能效值；所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)，由单体的凸透镜，经阵列组合，形成水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)的透镜群(4);所述的透镜群(4)，由自攻镙丝(I)固定安装于透镜群支架(3)上；所述的光伏电池(6 )，安装于三位一体支撑件(2 )的安装板(7 )上，光伏电池(6 )中的半导体件部位，与透镜群的聚焦点保持严格的一致，以保证聚焦群(9)的焦点能落实于光伏电池(6)的半导体发电的部件上；所述的发电系统中的光伏电池(6)，采用的是能承受1000倍聚光的III-V族半导体芯片；所述的III-V族半导体芯片具有极高的光电转换效率，相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，可大幅节省土地资源、制造成本，为太阳能发电提供了技术支撑；所述的三位一体支撑件(2)，通过连接镙铨(11)，与其等效结构的水箱(13)相连接，三位一体支撑件(2)与水箱(13)相连接的层面上，设有密封垫(12);所述的水箱(13)上，设有低温管口(5)及高温管口(14);所述的水箱(13)上的低温管口(5)及高温管口(14)，分别与巡回冷却系统中的低温管路及高温管路相接通，巡回冷却系统中的冷却泵房向水箱(13)注入冷却用水，经巡回冷却后的热水，经由高温管路汇入热水贮罐中；所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，在获得太阳光发电的同时，还获得了太阳光的热倉泛。
2.根据权利要求I所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，其特征在于，所述的三位一体支撑件(2 ),位于水箱(13 )的上方,三位一体支撑件(2 ),包括水冷散热片(8 )、光伏电池(6)的安装板(7)及透镜群支架(3):所述的三位一体支撑件(2)，呈方型的箱式结构，方型的箱式结构的沿口上，设有透镜群(4)的安装孔，透镜群(4)通过自攻镙丝(1)，固定在透镜群支架(3)上；所述的呈箱式结构三位一体支撑件(2)的箱底部，充当光伏电池(6)的安装板(7);所述的安装于安装板(7)上的光伏电池(6)，其数量与安装于透镜群支架(3)上的透镜群(4)的透镜数是一致的，透镜的中轴线与光伏电池(6)的半导体件的中心保持严格的一致，光伏电池(6)与透镜群(4)之间的高度即是透镜的焦距，透镜群的聚焦点群，落实于光伏电池(6)的半导体件的中心位置上；所述的安装板(7)的下方，设有水冷散热片(8);所述的水冷散热片(8)，伸入水箱(13)中；所述的水冷散热片(8)，以安装于其上的光伏电池(6)，实行分组，各组的水冷散热片(8)之间，设有一片较长的散热片，以控制水流的移动方向。
3.根据权利要求I所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，其特征在于，所述的凸透镜群(4)，是由单体凸透镜以“纵列横行”的编阵，组成阵列式透镜群的；所述的阵列式透镜群，采用树脂注塑，以上下对称、“纵列横行”布局阵列的二张上、下壳体，采用超声波热合，形成壳体群的主体；所述的上壳体(108)和下壳体(109)采用透明度极好的树脂注塑成形；所述的树脂注塑成形的阵列式透镜群，包括，注液管(101 )、镜外面积(102)、连通孔(103)、隼合线(104)、壳体群(105)、热合线(106)、排气管(107)、上壳体(108)、下壳体(109);所述的上壳体(108)和下壳体(109)上，设有呈凸面圆形状的壳体群(105);所述的上壳体(108)和下壳体(109)的热合位上，设有隼合线(104)，以便热合时的对准；所述的上壳体(108)和下壳体(109)，采用超声波热合，形成太阳能阵列式透镜群的主体；所述的各凸面圆壳体群(105)的相邻处，设有连通孔(103);所述的壳体群(105)的上方，设有注液管(101)及排气管(107);所述的透镜群中，注入透明的化学液体。
4.根据权利要求I所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，其特征在于，所述的阳光轴跟踪机(15)，是集阳光跟踪仪及驱动构件于一体的控制部件，具有实时、自动调整水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)的中心轴与太阳光轴保持平行功能，使水冷式聚光光伏太阳能发电场水冷式聚光光伏太阳能发电器(0)，获得太阳能的最大能效值；所述的阳光轴跟踪机(15)，包括，跟踪机法兰(201)、旋转架(202),旋转鼓(203)、销子A (204)、轴承A (205)、齿轮A( 206 )、跟踪仪(207 )、蜗杆减速微电机A(208 )、法兰连接体(209 )、旋转轴(210 )、销子B(211)、轴承B (212)、齿轮B (213)、固定轴(214)、蜗杆减速微电机B (215)、蜗杆B (216)、连接镙铨(217)及连接柱法兰(218):所述的旋转架(202)，呈圆筒结构，旋转架(202)，中间部分去除后所留下的空间，是旋转鼓(203)的安装位；所述的旋转架(202)的两侧，设有旋转轴(210 )穿过的圆孔，所述的圆孔中，设有位于旋转轴(210 )上的轴承A (205 )的安装座；所述的设有轴承A (205)的旋转轴(210)，穿过旋转架(202)的预置孔，横贯于旋转架(202)的中心；所述的旋转轴(210)的中间位上，设有旋转鼓(203);所述的旋转鼓(203)，呈鼓形结构，呈鼓形结构旋转鼓(203)的两端，设有旋转轴(210)贯通的安装孔，旋转鼓(203)，通过销子A (204)定位于旋转轴(210 )上；所述的旋转鼓(203 )的正面，设有跟踪仪(207 )的安装位；所述的旋转架(202 )底部的中心，设有固定轴(214 )，所述的固定轴(214 )上，安装有轴承B (212)及齿轮B (213);所述的固定轴(214)，通过销子B (211 )，定位于旋转架(202)底部的中心孔上；所述的旋转架(202)通过轴承B (212)，定位于法兰连接体(209)上；所述的轴承B (212)，安装于法兰连接体(209)上的轴承座上；所述的法兰连接体(209)与连接柱法兰(218)通过连接镙铨(217)相连接；所述的法兰(201)固定安装于旋转轴(210 )两端上；所述的阳光轴跟踪机(15)，具有自动跟踪太阳光轴并向传动部件发出动作指令的功能，使太阳能采集器的向阳面，始终保持与阳光轴处于垂直的状态。
5.根据权利要求I所述的水冷式聚光光伏太阳能发电场，其特征在于，所述的水冷式聚光光伏太阳能发电器的主体，是由A、B、C、D四组模块单元(18)组合而成的；所述的模块单元(18)，各自拥有单独的功能部件；所述的四块模块单元(18)，其几何尺寸及所具的功能，是完全一致的，以便于标准化、模块化的开发生产。
全文摘要
本发明属于太阳能开发利用的领域，特别是一种水冷式聚光光伏太阳能发电场。一种水冷式聚光光伏太阳能发电场，包括，聚光发电系统、巡回冷却系统、阳光跟踪系统、逆变蓄配电系统及监测控制系统；所述的聚光发电系统，由单个凸透镜阵列组合，形成透镜群的聚焦群，聚焦群作用于能承受高聚焦的III-V族半导体电池群上，相当1/2晶硅电池数量的III-V，就可获得晶硅电池所产生的电能，从而节约了宝贵的土地资源和太阳能发电的开发成本；所述的跟踪系统，具有实时、自动跟踪阳光轴的功能；聚光光伏发电的散热问题，是业内的一道技术难题，采用水冷散热方案，有效破解了这道难题，并能同时、高效、可靠地获得发电、供热的二种太阳能的转换能，“鱼”和“熊掌”兼而得之。
文档编号H01L31/052GK102647115SQ201210136609
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者李万红, 李正 申请人:李万红