[发明专利]一种可固定安装的非对称聚光光伏光热系统

说明书

本发明属于太阳能利用技术领域，尤其涉及一种可固定安装的非对称聚光光伏光热系统，包括非对称棱镜式复合抛物面聚光器、太阳能电池和微型换热器，所述非对称棱镜式复合抛物面聚光器的底部与所述太阳能电池连接，所述太阳能电池通过所述微型换热器固定于建筑物的外墙上。相对于现有技术，本发明创新性地提出非对称结构棱镜式复合抛物面聚光器，该结构可以减少聚光结构的材料成本，利用该聚光器的折射和反射达到聚光的目的，光学效率较高。非对称棱镜式复合抛物面聚光器既保证了与墙面安装时光线接收角可以满足要求，而且实现了与建筑的固定安装，无需复杂的跟踪装置。

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，尤其涉及一种可固定安装的非对称聚光光伏光热系统。

背景技术

随着人类社会的不断发展，生活水平的日益提高，人们对能源的需求也越来越大。特别是建筑用能还在持续的高速增长中，可以预见在未来的社会中，建筑用能将会达到一个相当庞大的地步。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，如果很好的将其加以利用，与建筑相结合起来可以解决人类很大一部分的能源需求。

目前因为光伏组件的价格居高不下，成本回收周期很长，为了实现太阳能的有效利用，很多专家学者提出了聚光条件下的光伏光热（Concentrating photovoltaic/thermal，CPV/T）综合利用。借助于聚光器提高太阳光的能量密度，虽然聚光器会带来成本的提高，但是聚光器的使用也大大减少了光伏组件的面积，降低了成本。对此，很多学者提出了各种各样的聚光方式，复合抛物面型聚光器（CPC）就是其中一种。

复合抛物面型聚光器（CPC）是一种依据边缘光线原理设计的低聚光比非成像聚光器，分为实体和镜面两种。镜面CPC具有结构简单、光线接收半角较大的优点。但由于CPC的聚光比与光线接收半角成反比的关系，采用较大的聚光比与建筑相结合的时候，为了接收更大范围的光线，需要随季节调整几次方位。这样会带来很多的麻烦，需要匹配一些调整装置，这就导致成本提高。实体CPC的提出，在一定程度上解决了这个问题，这是因为介质材料的折射作用相当于增加了光线的最大接受半角。但是又会出现其他的一些问题，介质材料的大量使用，使得整个结构变得笨重，同时介质材料的性能越好，所需的材料成本越高。另一方面，研究表明传统的镜面CPC为典型的非均匀聚光器。而实体CPC 在增大接收半角的同时并没有改变光线之间的平行关系，即没有改进CPC聚光光强分布。而作为聚光器，尤其与光伏结合时，不均匀的光照强度将严重影响电池的输出效率。为了避免以上问题，同时降低成本，有专家学者设计了棱镜式复合抛物面聚光器。

但是如果仅仅将棱镜式复合抛物面聚光器直接与建筑相结合，既要保证接收最大范围内的光线，又要实现固定安装，对称的结构显然有很多的不足。

有鉴于此，确有必要提供一种可固定安装的非对称聚光光伏光热系统，其采用非对称结构的棱镜式复合抛物面聚光器，可以保证很大的光线接收范围，而且能够提高光的利用率。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种可固定安装的非对称聚光光伏光热系统，其采用非对称结构的棱镜式复合抛物面聚光器，可以保证很大的光线接收范围，而且能够提高光的利用率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可固定安装的非对称聚光光伏光热系统，包括非对称棱镜式复合抛物面聚光器、太阳能电池和微型换热器，所述非对称棱镜式复合抛物面聚光器的底部与所述太阳能电池连接，所述太阳能电池通过所述微型换热器固定于建筑物的外墙上。

作为本发明可固定安装的非对称聚光光伏光热系统的一种改进，所述非对称棱镜式复合抛物面聚光器由第一棱镜式反射抛物面和第二棱镜式反射抛物面组成，所述第一棱镜式反射抛物面和所述第二棱镜式反射抛物面呈非对称结构，所述第一棱镜式反射抛物面和所述第二棱镜式反射抛物面的聚光比不同。