[發(fā)明專利]一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110166617.0
• 申請(qǐng)日: 2021-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114866020A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊新紅;石婷;王心誠(chéng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S40/22
• 分類號(hào): H02S40/22;H02S40/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 汪瑋華

本發(fā)明提出一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置及方法，包括支架、聚光模塊、控制模塊、發(fā)電模塊及儲(chǔ)能模塊，聚光模塊包括多個(gè)聚光片和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，多個(gè)聚光片沿支架的軸向間隔布設(shè)，通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與支架相連；控制模塊包括控制器、太陽(yáng)光傳感器和角度傳感器，太陽(yáng)光傳感器和角度傳感器分別監(jiān)測(cè)太陽(yáng)及聚光片的方位，通過(guò)線纜與控制器的輸入端相連，控制器的輸出端與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連；發(fā)電模塊為斯特林發(fā)電機(jī)，儲(chǔ)能模塊為穩(wěn)壓器與蓄電池，斯特林發(fā)電機(jī)將光能轉(zhuǎn)化成電能后，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器，將電能轉(zhuǎn)化成蓄電池里的化學(xué)能，本發(fā)明模仿松樹(shù)的結(jié)構(gòu)分布扇形聚光片，提升光電發(fā)熱裝置的聚光比和空間利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用太陽(yáng)能發(fā)電裝置的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置及方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)總量的增加，能源需求總量將持增長(zhǎng)，相比化石能源存在污染嚴(yán)重、不可再生的缺點(diǎn)，太陽(yáng)能作為一種環(huán)保清潔的可再生能源，具有十分重要的研究意義。目前已發(fā)展的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，主要有四種應(yīng)用形式：槽式系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)、碟式系統(tǒng)、線性菲涅爾系統(tǒng)，存在光能利用率低、傳統(tǒng)光熱發(fā)電裝置不能處理部署在空間較為狹小的區(qū)域等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置及方法，模仿松樹(shù)的結(jié)構(gòu)分布扇形聚光片，在實(shí)現(xiàn)聚光太陽(yáng)能發(fā)電，提高光合作用效率的同時(shí)，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)化成電池內(nèi)的化學(xué)能繼續(xù)供電。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其特征在于，包括支架、聚光模塊、控制模塊、發(fā)電模塊及儲(chǔ)能模塊，所述聚光模塊包括多個(gè)聚光片和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述多個(gè)聚光片沿所述支架的軸向間隔布設(shè)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與支架相連；所述控制模塊包括控制器、太陽(yáng)光傳感器和角度傳感器，所述太陽(yáng)光傳感器和角度傳感器分別監(jiān)測(cè)太陽(yáng)及聚光片的方位，通過(guò)線纜與所述控制器的輸入端相連，控制器的輸出端與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連；所述發(fā)電模塊為斯特林發(fā)電機(jī)，所述儲(chǔ)能模塊為穩(wěn)壓器與蓄電池，所述斯特林發(fā)電機(jī)將光能轉(zhuǎn)化成電能后，經(jīng)過(guò)所述穩(wěn)壓器，將電能轉(zhuǎn)化成所述蓄電池里的化學(xué)能。

按上述方案，相鄰的兩塊所述聚光片在豎直投影方向夾角為137.5°。

按上述方案，所述聚光片為菲涅爾透鏡。

按上述方案，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括舵機(jī)、舵機(jī)底座和轉(zhuǎn)動(dòng)架，所述舵機(jī)通過(guò)舵機(jī)底座安設(shè)于所述支架上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)架為U型結(jié)構(gòu)，頂部與所述聚光片相連，兩側(cè)邊與舵機(jī)相連。

按上述方案，所述聚光片為平板或彎曲扇形或彎曲卵形結(jié)構(gòu)，多個(gè)聚光片沿所述支架的軸向螺旋上升布設(shè)。

一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電方法，其特征在于，包括如下內(nèi)容：

太陽(yáng)光傳感器將測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳎贸鎏?yáng)的實(shí)時(shí)位置，由太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置計(jì)算出聚光片跟蹤太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)角度ρ，然后，根據(jù)角度傳感器測(cè)量的聚光片的對(duì)聚光片的實(shí)時(shí)位置角度φ進(jìn)行偏差計(jì)算：在程序執(zhí)行周期內(nèi)，若ρ-φ＞0，且其絕對(duì)值大于設(shè)定角度閾值，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)作指令，使聚光片由東向西運(yùn)行跟蹤太陽(yáng)；若ρ-φ＜0，且其絕對(duì)值大于設(shè)定角度閾值，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)作指令，使聚光片由西向東運(yùn)行跟蹤太陽(yáng)；若該偏差絕對(duì)值小于設(shè)定角度閾值，則表示反射器已跟蹤上太陽(yáng)運(yùn)行，激光片將太陽(yáng)光反射焦點(diǎn)聚集到斯特林發(fā)電機(jī)的熱源處做功發(fā)電，將光能轉(zhuǎn)化成電能，后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)化成電池內(nèi)的化學(xué)能存儲(chǔ)。

按上述方案，所述角度閾值為0.4°。

本發(fā)明的有益效果是：提供一種仿松樹(shù)聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置，綜合了光熱發(fā)電裝置和仿樹(shù)形結(jié)構(gòu)二者的優(yōu)點(diǎn)，具有成本低、效率高、占地面積小、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。相較于普通的光熱發(fā)電裝置，本項(xiàng)目提高了空間利用率，增大了受光面積從而增加了聚光比，具有更高的發(fā)電效率，解決了傳統(tǒng)光熱發(fā)電裝置不能處理部署在空間較為狹小的區(qū)域的問(wèn)題，又解決了城市內(nèi)空置建筑面積無(wú)利用的問(wèn)題，充分滿足了人們對(duì)于城市內(nèi)能源可持續(xù)利用的需求。

附圖說(shuō)明