[發(fā)明專利]聚光功率調節(jié)裝置和太陽能發(fā)電設備

在審

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• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103955230A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 馬英;劉斌;李海冰
• 申請（專利權）人: 中科力函（深圳）熱聲技術有限公司
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00;G02B7/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發(fā)明涉及光學技術，尤其涉及聚光功率調節(jié)裝置和太陽能發(fā)電設備，屬于能源領域。

背景技術

由于太陽能的普遍、清潔和長久等優(yōu)點，聚焦太陽能擁有廣泛的應用領域，包括太陽能光熱發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、高溫太陽爐、太陽能制氫以及海水淡化等；如圖12所示、在太陽能光熱發(fā)電中，現有的蝶式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、是利用旋轉拋物面的碟式反射鏡反射太陽光聚焦成一個高溫的光斑，反射鏡會跟蹤太陽運動，接收器在拋物面的焦點上，陽光聚焦在接收器上產生高溫，驅動外燃機來發(fā)電；在太陽能光伏發(fā)電中，現有的聚焦光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能電池板放置于反射鏡的聚焦光斑部位，使得太陽能的光能密度提高數百倍，從而使太陽能電池的轉換效率增大，在小面積的單晶硅片上獲得大的電流，由于聚光電池的受光面只有同功率的普通光電池的幾百分之一，因此可以大大節(jié)約單晶硅的用量，及同面積的單晶硅片若制成聚光電池，發(fā)電量將提高數百倍。以上聚焦光熱利用系統(tǒng)等都是利用旋轉拋物面的反射鏡將太陽能聚焦起來，再通過能量轉換裝置將聚焦產生的高能量密度的光斑中的光能或熱能轉化成其他形式的能量。這些設備的優(yōu)點是：聚光比非常高，聚光倍數可以達到3000以上；聚光行程短、系統(tǒng)的跟蹤精度高；用于發(fā)電時單臺功率一般在3～25KW，非常適合偏遠無電地區(qū)使用，多套系統(tǒng)使用也可以大規(guī)模并網發(fā)電；對安裝地形要求低，環(huán)境親和度最高。

通常情況下、我們需要提高聚焦光斑的功率、以增加能量轉換裝置對太陽能的利用率；而當聚焦光斑功率較高時、就應考慮到材料的耐熱性能，為避免能量轉換裝置由于溫度過高發(fā)生不能正常工作、損壞以及安全事故，聚焦光斑的溫度應低于能量轉換裝置的極限工作溫度；而聚焦光斑的溫度取決于反射鏡的面積和太陽光強度，反射鏡面積為確定值，當太陽光過強或者有時不需要能量轉換裝置滿負荷運行時都需要減小聚焦光斑的功率，因而需要相應調節(jié)聚光功率的裝置來保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

現有技術中對聚光功率的調節(jié)主要有兩種方式；一種是溫度過高時移動反射鏡使聚焦光斑偏離工作位置；另一種是高溫下遮蓋部分反射鏡，減少反射面積以降低聚焦光斑功率；然而這兩種方式存在如下缺點，移動反光鏡相當于高溫下系統(tǒng)中止工作，影響太陽能的利用，且聚焦光斑偏移在新位置處積聚熱量存在安全隱患；而遮擋反光鏡則會產生較多的人力物力投入；同時，這兩種調節(jié)方式比較費時費力，調節(jié)不夠精確靈敏，不能準確預設光通量。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種可連續(xù)均勻快速調節(jié)并無需中斷系統(tǒng)工作的聚光功率調節(jié)裝置和太陽能發(fā)電設備，用于解決現有技術中調節(jié)聚光功率時需中止系統(tǒng)工作，不能準確均勻快速調節(jié)功率的技術缺陷。

本發(fā)明的第一個方面是提供一種用于太陽能發(fā)電設備的聚光功率調節(jié)裝置，包括一設于光接收面前方的光闌，所述光闌與所述光接收面的相對位置可調。

特別的，所述光闌為一擋光板，所述擋光板上設有通光孔。

特別的，所述聚光功率調節(jié)裝置包括一滑動裝置，所述光闌隨所述滑動裝置在光軸方向平移。

特別的，所述滑動裝置包括：導軌和固定部件；所述導軌的兩端固定在所述太陽能發(fā)電設備上且所述導軌沿光軸方向設置，所述固定部件垂直于所述導軌方向設置，且所述固定部件的一端固定所述光闌且另一端滑設在所述導軌中。

特別的，所述滑動裝置包括沿光軸方向設置的固定桿和可動桿；

所述固定桿的一端固定在所述太陽能發(fā)電設備上，所述固定桿的另一端與所述可動桿的一端滑動連接，所述可動桿的另一端固定所述光闌。

特別的，所述聚光功率調節(jié)裝置包括一滑動裝置，所述光闌隨所述滑動裝置在垂直于光軸方向上平移。

特別的，所述滑動裝置包括：導軌和固定部件；所述導軌的兩端固定在所述太陽能發(fā)電設備上且所述導軌沿垂直于光軸方向設置，所述固定部件的一端固定所述光闌且另一端滑設在所述導軌中。

特別的，所述聚光功率調節(jié)裝置還包括：控制裝置，所述控制裝置根據光強度產生控制信號，并采用該控制信號調節(jié)所述光闌與所述光接收面的相對位置。

特別的，所述控制裝置包括依次級聯(lián)的位于光接收面內的傳感器、處理單元和輸出電機；所述傳感器感應入射光形成光強度信號并將所述光強度信號發(fā)送給所述處理單元，所述處理單元分析光強度信號產生控制信號，并將所述控制信號發(fā)送給輸出電機，所述輸出電機采用該控制信號調節(jié)所述光闌與所述光接收面的相對位置。

本發(fā)明的另一個方面是提供一種聚光功率可調節(jié)和預設、安全可靠的太陽能發(fā)電設備。

一種太陽能發(fā)電設備，包括設備本體，所述設備本體的光接收面前方設有上述其中之一的聚光功率調節(jié)裝置。