一种双百叶式太阳光会聚装置及太阳光会聚方法

技术领域

本发明涉及一种聚光装置，具体涉及一种聚光光伏发电中太阳光收集并会聚的装置及方法。

背景技术

随着光伏发电技术的成熟，光伏电站已经实现了大规模的工业应用，成为了可再生能源中的重要一环，占据了相当大的发电份额。然而传统的光伏发电技术仍然存在发电效率偏低，太阳光能资源浪费的弊端，新一代的聚光光伏发电技术能够大幅提高太阳光的利用，提高光伏组件的发电效率，大大减少光伏组件的使用量与土地资源的占用，是一种具有巨大潜力的发电技术。聚光光伏发电技术需要对能量密度较低的太阳光进行适当的会聚，最为先进的高倍聚光光伏组件可承受的聚光比达到500-1000，因此聚光装置成为了聚光光伏发展中重要的技术环节。目前常见的聚光方式常采用微型透镜或微型菲涅尔透镜，对于大规模聚光光伏组件，采用阵列排布的方式。光线通过透镜会聚的方式存在光线在界面上的反射和在透镜材料中的吸收和色散现象，直接影响光伏组件对光线的吸收效率，而如果通过反射方式对光线进行会聚，将会更容易达到较高的光学效率。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种一种双百叶式太阳光会聚装置及太阳光会聚方法，能跟踪太阳移动，利用类似百叶窗结构的两层反射板，将太阳光线在两个互相垂直的方向上进行两次会聚后，得到高倍会聚光线的装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双百叶式太阳光会聚装置，包括聚光器外框1、一层反射板组2、二层反射板组3、俯仰支架4、俯仰驱动机构5、旋转支架6和旋转驱动机构7；

所述一层反射板组2和二层反射板组3垂直叠放构成两层反射板组，一层反射板组2和二层反射板组3均由多片长条形矩形反射片薄片组成，每片反射片薄片以不同角度固定在聚光器外框内侧，每片反射片薄片的宽度各不相同，其作用是将入射到聚光器外框内的太阳光线，分为几个条形的区域，向聚光面进行反射；每一层反射板组只对入射的光线在一个方向上进行反射会聚，通过两层反射板组对光线两次反射实现两个垂直方向的会聚，会聚后的光斑与聚光器外框的形状保持一致但面积远小于聚光器外框面积；

所述俯仰驱动机构5通过俯仰支架4连接并支撑聚光器外框1，俯仰驱动机构5驱动俯仰支架4进行俯仰运动进而带动聚光器外框1进行俯仰运动；所述旋转支架6连接俯仰驱动机构5与旋转驱动机构7，旋转驱动机构7驱动旋转支架在水平面上做旋转运动，进而带动俯仰支架4在水平面上做旋转运动；

通过俯仰驱动机构5和旋转驱动机构7的联合运动，实现聚光器外框1的俯仰和旋转运动，以追踪太阳运动的轨迹，保证光线始终垂直入射到集光面上。

所述聚光器外框1为一正方形或矩形的薄壁筒形，其作用是为反射板提供固定支点，并具备足够的刚性以保证各反射板的角度和平面度在外力作用下不产生过大的变化。

每片反射片薄片入射面的表面应足够平整，并通过涂敷或镀膜的方式形成高效反射膜，以提高光线的反射精度与反射率。

所述俯仰支架4为一刚性支架，用以支撑聚光器外框1。

所述俯仰驱动机构5通过电机驱动齿轮减速机构驱动俯仰支架4进行俯仰运动。

所述旋转支架6为一刚性支架，为整个装置提供足够的支撑强度。

所述旋转驱动机构7一端与旋转支架6连接，一端固定与地面，通过电机驱动齿轮减速机构，使旋转支架6在水平面上做旋转运动。

所述的双百叶式太阳光会聚装置的太阳光会聚方法，在俯仰驱动机构5和旋转驱动机构7的联合运动下，聚光器外框1通过旋转支架6和俯仰支架4追踪太阳的移动，并始终保证太阳光线垂直入射，入射的光线照射到一层反射板组2的各片反射片薄片上时发生反射，将光线分割为多个长条形截面并向垂直于一层各片反射片薄片长度方向的中心会聚，当经历第一次反射的光线进入二层反射板组3时发生第二次反射，光线向垂直于二层各片反射片薄片长度方向的中心会聚，最终光线会聚于聚光面，并保持会聚后的光斑与聚光器外框1的形状保持一致；通过调整聚光面的位置，能够得到不同的聚光比的光斑。

本发明具有以下有益效果：

本发明双百叶式太阳光会聚装置结构简单，方便制作，全部采用平面反射面，成本低廉，易于达到高的反射聚光效率和较为均匀的聚光面光强分布，结构重量轻，尺寸可以大型化，适合大规模聚光光伏的应用。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为一层反射板组和二层反射板组示意图。

图3为图2沿A-A向的剖视示意图即反射板组的角度与长度分布及光线路径的示意图。

图4为图2沿B-B向的剖视示意图即反射板组的角度与长度分布及光线路径的示意图。

其中，1为聚光器外框、2为一层反射板组、3为二层反射板组、4为俯仰支架、5为俯仰驱动机构、6为旋转支架、7为旋转驱动机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1和图2所示，本发明一种双百叶式太阳光会聚装置，包括聚光器外框1、一层反射板组2、二层反射板组3、俯仰支架4、俯仰驱动机构5、旋转支架6和旋转驱动机构7。

如图2、图3和图4所示，所述一层反射板组2和二层反射板组3垂直叠放构成两层反射板组，一层反射板组2和二层反射板组3均由多片长条形矩形反射片薄片组成，每片反射片薄片以不同角度固定在聚光器外框1内侧，每片反射片薄片的宽度各不相同，其作用是将入射到聚光器外框内的太阳光线，分为几个条形的区域，向聚光面进行反射；每一层反射板组只对入射的光线在一个方向上进行反射会聚，通过两层反射板组对光线两次反射实现两个垂直方向的会聚，会聚后的光斑与聚光器外框的形状保持一致但面积远小于聚光器外框面积。

如图1所示，所述俯仰驱动机构5通过俯仰支架4连接并支撑聚光器外框1，俯仰驱动机构5驱动俯仰支架4进行俯仰运动进而带动聚光器外框1进行俯仰运动；所述旋转支架6连接俯仰驱动机构5与旋转驱动机构7，旋转驱动机构7驱动旋转支架在水平面上做旋转运动，进而带动俯仰支架4在水平面上做旋转运动；通过俯仰驱动机构5和旋转驱动机构7的联合运动，实现聚光器外框1的俯仰和旋转运动，以追踪太阳运动的轨迹，保证光线始终垂直入射到集光面上。

作为本发明的优选实施方式，所述聚光器外框1为一正方形或矩形的薄壁筒形，其作用是为反射板提供固定支点，并具备足够的刚性以保证各反射板的角度和平面度在外力作用下不产生过大的变化。

作为本发明的优选实施方式，每片反射片薄片入射面的表面应足够平整，并通过涂敷或镀膜的方式形成高效反射膜，以提高光线的反射精度与反射率。

作为本发明的优选实施方式，所述俯仰支架4为一刚性支架，用以支撑聚光器外框1。

作为本发明的优选实施方式，所述俯仰驱动机构5通过电机驱动齿轮减速机构驱动俯仰支架4进行俯仰运动。

作为本发明的优选实施方式，所述旋转支架6为一刚性支架，为整个装置提供足够的支撑强度。

作为本发明的优选实施方式，所述旋转驱动机构7一端与旋转支架6连接，一端固定与地面，通过电机驱动齿轮减速机构，使旋转支架6在水平面上做旋转运动。

本发明双百叶式太阳光会聚装置的具体工作过程为：

在俯仰驱动机构5和旋转驱动机构7的联合运动下，聚光器外框1通过旋转支架6和俯仰支架4追踪太阳的移动，并始终保证太阳光线垂直入射，入射的光线照射到一层反射板组2的各片反射片薄片上时发生反射，将光线分割为多个长条形截面并向垂直于一层各片反射片薄片长度方向的中心会聚，当经历第一次反射的光线进入二层反射板组3时发生第二次反射，光线向垂直于二层各片反射片薄片长度方向的中心会聚，最终光线会聚于聚光面，并保持会聚后的光斑与聚光器外框1的形状保持一致但面积远小于聚光器外框面积；通过调整聚光面的位置，能够得到不同的聚光比的光斑。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。