一种安全储能型多功能光伏装置的制作方法

1.本发明属于光伏发电设备，特别涉及一种安全储能型多功能光伏装置。


背景技术：

2.光伏发电作为一种可再生、无污染的能源，近些年来获得了大力发展，我国出于资源与环境的压力也在积极地发展光伏发电。但在光伏发电大力发展的同时，一些与之相关的负面因素也不断浮出水面，致使企业投资光伏电站的动力减弱，主要问题体现在单位面积发电出力过低、发电效益不高。
3.光伏板受制于转换效率，如单晶板目前实验室极限效率仅28％左右，这使得光伏电站为达到足够出力水平，光伏板的占地面积必须足够大，一座 10mw光伏电站，占地面积惊人，对于目前用地紧缺、地价昂贵的现状，光伏发电土地方面的投资就已十分巨大；另外，太阳能电池板的生产具有高污染、高能耗的特点，在现有的条件下，据统计生产一块1m
×
1.5m的太阳能板必须燃烧超过40公斤煤，这些生产过程中的碳排放需要此块光伏电池板运行半年到一年的时间周期才能平衡，再考虑逆变器、电网的建设制造产生的高额碳排放，可以说目前的光伏发电，几乎2-3年的发电量仅仅是抵消自身建设过程中的碳排放，没有产生任何节能减排效益，导致环保效益与经济效益都打了折扣。如何在现有条件下，提升光伏电站的发电出力，同时结合光热将水加热，提升光伏单位面积效益，将是改善光伏发电经济效益与社会效益的关键。
4.此外，光伏发电波动巨大，对电网冲击大，必须配置储能设备才能最大发挥光伏发电效益，然而现有储能电池安全隐患大，容易起火爆炸，集中安装一旦火灾后果极为严重，必须解决好光伏发电消防安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明利用双面光伏组件，通过综合利用光热，以及增加光伏板光照强度，能有效弥补阳光直射能量降低导致的发电出力降低，同时降低逐渐温升，进一步提升了夏季用电高峰时期的发电出力，还利用循环热水资源做火灾情况下的隔离灭火，大幅提升光伏发电的效益、效率与安全性。
6.为实现上述目的，本发明提供一种安全储能型多功能光伏装置，其包含：导光水槽，其固定设置在具有倾斜角度的底座；所述导光水槽包括导通连接的水平部分和斜面部分，且该水平部分和斜面部分的内部均填充有第一介质；双面光伏组件，其设置在导光水槽的斜面部分，用于将太阳能转化为电能；支撑组件，设置在导光水槽的斜面部分底部，可调整导光水槽的斜面部分的倾斜角度；储能电池仓，其固定设置在导光水槽的水平部分底部，且与双面光伏组件电连接，存储双面光伏组件产生的电能；其中，所述水平部分将阳光反射给双面光伏组件，可增加所述光伏装置的电能转换效率。
7.优选地，所述导光水槽的水平部分和斜面部分均为透明状，且所述导光水槽的横截面为折线形板状，内部中空且四周密封；其中，因所述导光水槽透明且充满第一介质，可
使双面光伏组件的背光面能够转换电能。
8.优选地，所述导光水槽的斜面部分与所述双面光伏组件的大小尺寸相匹配。
9.优选地，所述导光水槽的水平部分的一端设置有进水口，用于注入第一介质；所述导光水槽的斜面部分的顶端设置有出水口，用于排出第一介质。
10.优选地，所述导光水槽的斜面部分的顶端设置有压力喷头，其与导光水槽连通，且压力喷头朝向双面光伏组件，可利用第一介质清洁双面光伏组件的正面。
11.优选地，所述支撑组件包括固定支架和水压活塞；所述固定支架固定设置在导光水槽的斜面部分底部靠近顶端的一侧；所述水压活塞设置在导光水槽的斜面部分底部靠近水平部分的一侧，且与导光水槽连通；通过改变所述导光水槽中第一介质的压力，控制水压活塞的形变，改变双面光伏组件的倾斜角度，提升发电出力。
12.优选地，所述储能电池仓与导光水槽之间设置有热熔导热隔板，将储能电池仓与导光水槽隔离，能够使储能电池仓有效散热。
13.优选地，所述导光水槽的水平部分的顶部涂覆有红外选择性透过薄膜，能够反射可见光和吸收红外光。
14.优选地，多个所述光伏装置阵列排列形成光伏发电系统；其中，每个所述光伏装置的导光水槽的斜面部分的底部顶端设置有双金属片反射镜，且与地面的夹角范围为30
°‑
60
°
，反射两排光伏装置中间的空隙阳光，进一步提高电能转换效率。
15.优选地，所述双金属片反射镜可以随着温度变化改变弯曲程度，由此改变反射角度，提升反光利用率。
16.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种安全储能型多功能光伏装置，具有如下有益效果：
17.1、大幅增加了光伏发电出力。本发明巧妙利用导光水槽下部水平部分的阳光反射，增加光伏板光照强度；现有技术中通过使用聚光光伏技术，增加光伏电池的光照度，实现发电出力增加，然而聚光光伏需要精确地跟踪设备，成本高容易坏；本发明在导光水槽水平部分的顶部涂覆红外选择性透过薄膜，使可见光反射至光伏板正面，红外光被吸收用于加热流过的第一介质，增加了光伏组件正面的光照出力。
18.2、大幅提升了光伏系统的转换效率。本发明利用导光水槽反光增加出力的同时，由于导光水槽内部流水的散热效果，使得双面光伏组件温度大幅降低，在夏季可降温30度以上，从而提升光伏电池转换效7％以上，也提升了双面光伏组件的寿命；由于一般安装场合反面无光照，导致双面光伏组件的反面光转换能力无法发挥，本发明利用导光水槽的导光效果，将正面直射于双面光伏组件下方的阳光通过光纤原理导向反面，最大化利用了反面的光转换能力，可整体提升单位面积光伏组件发电能力40％以上。
19.3、实现了光伏光热同时化。太阳能热水器也是充分利用光能的绿色环保产品，但是光伏电站的布置与太阳能热水采集板出现了占地矛盾，本发明利用导光水槽反光增加出力的同时，由于导光水槽内部流水的散热效果，一方面为双面光伏组件散热，一方面由于自身温度提高，就起到了热水产生的效果，这样也就实现了光伏光热同时化，考虑发电加热热水，本发明可实现单位面积光利用收益约2倍的提升。
20.4、本发明实现了低成本高可靠性的光伏单轴跟踪。本发明利用水压活塞，当太阳高度较高时适当降低水压，水压活塞移动，光伏板倾角增加，当太阳高度降低时只要适当提
高水压，水压活塞反方向移动，光伏板倾角减少，起到单轴跟踪效果，一般的太阳跟踪器价格贵容易化，本发明只需要一个水压活塞就实现了倾角变化，实现了单轴跟踪效果，从而进一步提升发电出力。
21.5、方便自清洁、有效延长了光伏电池的寿命。阴影与暗斑是光伏电池早期损坏最大的影响因素，尤其是暗斑，通常因鸟粪污染引发，本发明只要调整水压，当水压大于水压喷头阈值后自动喷水，通过水雾喷射，可渠道自行清洁、并在一定程度上给鸟类造成刺激，从而降低鸟粪污染，降低阴影对光伏板的损伤，起到延长光伏板寿命的作用。
22.6、实现了零火灾隐患的储能电池配置。现有储能电池安全隐患大，容易起火爆炸，集中安装一旦火灾后果极为严重，必须解决好光伏发电消防安全隐患。本发明设置的热熔导热隔板的导热效果可给储能电池有效散热，降低火灾风险，一旦电池发生火灾，热熔隔板遇火融化，循环水全部将电池包围，起到极好的灭火效果。锂电池起火后自由全部浸入水中才能起到灭火效果，而现有储能站的消防系统显然无法做到，本发明利用循环热水资源做火灾情况下的隔离灭火，实现了零火灾隐患的储能电池配置方法，从而为安全的梯次利用废旧电池储能奠定了基础。
附图说明
23.图1为本发明的安全储能型多功能光伏装置的结构示意图。
具体实施方式
24.以下将结合本发明实施例中的附图1，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
25.需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
26.需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
27.本发明提供了一种安全储能型多功能光伏装置，如图1所示，该安全储能型多功能光伏装置包括：导光水槽1，其固定设置在具有倾斜角度的底座；所述导光水槽1包括导通连接的水平部分11和斜面部分12，且该水平部分 11和斜面部分12的内部均填充有第一介质(本实施例第一介质为水)；双面光伏组件2，其设置在导光水槽1的斜面部分12上，用于将太阳能转化为电能；支撑组件3，设置在导光水槽1的斜面部分12底部，可调整导光水槽1 的斜面部分12的倾斜角度，进而调整双面光伏组件2的倾斜角度；储能电池仓4，其固定设置在导光水槽1的水平部分11底部，且与双面光伏组件2电连接，存储双面光伏组件2产生的电能。
28.其中，所述导光水槽1的水平部分11和斜面部分12均为透明状，如图 1所示，所述
导光水槽1的横截面为折线形板状，内部中空且四周密封；同时，所述导光水槽1的斜面部分12与所述双面光伏组件2的大小尺寸相匹配，使双面光伏组件2的背光面平整贴合于所述导光水槽1的斜面部分12上。本发明一方面通过利用导光水槽1的水平部分11，使照射在水平部分11上的阳光反射至双面光伏组件2，增加双面光伏组件2的正面光照强度，实现发电出力增加；另一方面，由于安装场合反面无光照，导致双面光伏组件2的背光面的光转换能力无法发挥，本发明利用导光水槽1的导光效果，直射于双面光伏组件2正面的阳光穿过双面光伏组件2，入射至导光水槽1，由于导光水槽1透明且内充有第一介质，入射光线在导光水槽1内发生全反射，使双面光伏组件2的背光面接收到光照，进而增加发电出力；即通过光纤原理，导光水槽1将直射于双面光伏组件2正面的阳光导向其背光面，最大化利用了双面光伏组件2背光面的光转换能力，整体提升单位面积光伏组件发电能力40％以上。
29.进一步地，如图1所示，所述导光水槽1的水平部分11的一端设置有进水口5，用于注入第一介质；所述导光水槽1的斜面部分12的顶端设置有出水口6，用于排出已吸收热量的第一介质；需要说明的是，第一介质从进水口5流入导光水槽1，第一介质沿导光水槽1流动，由于双面光伏组件2吸收太阳能进行发电时会产生热量，因此第一介质流过时吸收双面光伏组件2 产生的热量，之后由出水口6排出。由于导光水槽1内部流动第一介质的散热效果，使双面光伏组件2的温度大幅降低，在夏季可降温30度以上，从而提升光伏电池转换效率7％以上，也提升了双面光伏组件2的寿命。另外，现有的光伏装置在实际使用时，光伏装置的布置与太阳能热水采集板出现了占地矛盾，本发明通过设置导光水槽1实现了光伏光热同时化，在导光水槽 1反光增加发电出力的同时，由于导光水槽1内部流水的散热效果，一方面为双面光伏组件2散热，另一方面由于自身温度提高，起到了产生热水的效果，实现了单位面积太阳能利用收益约2倍的提升。
30.特别地，由于阴影与暗斑是双面光伏组件2早期损坏最大的影响因素，尤其是暗斑，其通常因鸟粪污染引发。基于此，如图1所示，所述导光水槽 1的斜面部分12的顶端还设置有压力喷头7，其与导光水槽1连通，且压力喷头7朝向双面光伏组件2；使用时，通过调节导光水槽1中的水压，当导光水槽1内的水压大于压力喷头7的阈值后压力喷头7自动喷水，通过水雾喷射，可对双面光伏组件2的正面进行自行清洁，并在一定程度上给鸟类造成刺激，从而降低鸟粪污染，降低阴影对双面光伏组件2的光伏面板的损伤，起到延长光伏面板寿命的作用。
31.其中，如图1所示，所述支撑组件3包括固定支架31和水压活塞32；所述固定支架31固定设置在导光水槽1的斜面部分12底部靠近顶端的一侧；所述水压活塞32设置在导光水槽1的斜面部分12底部靠近水平部分11的一侧，且与导光水槽1连通；需要说明的是，利用水压活塞32垂直于底座斜面的形变，能够改变双面光伏组件2的倾斜角度，进而提升发电出力；具体地，当太阳高度升高时适当降低水压，水压减小后，水压活塞32受到的压力对应减小，水压活塞32形变量变小，进而双面光伏组件2沿垂直于底座斜面的方向远离底座斜面，使双面光伏组件2的相对于竖直方向的倾角增加，当太阳高度降低时适当提高水压，水压增大后，水压活塞32受到的压力对应增大，水压活塞32形变量增加，进而双面光伏组件2反方向移动，即双面光伏组件 2垂直于底座斜面靠近底座斜面，使双面光伏组件2的相对于竖直方向的倾角减少。通过调节导光水槽1内部的水压，控制水压活塞32的形变，起到低成本高可靠性的双面光伏组件2单轴跟踪。
32.其中，如图1所示，所述储能电池仓4与导光水槽1之间设置有热熔导热隔板8，将储能电池仓4与导光水槽1隔离，并且热熔导热隔板8的导热效果可给储能电池仓4有效散热，降低火灾风险；一旦储能电池仓发生火灾，热熔导热隔板8遇火融化，循环流通的第一介质(例如：水)可全部将电池包围，起到极好的灭火效果。
33.进一步地，如图1所示，所述导光水槽1的水平部分11的顶部还涂覆有红外选择性透过薄膜9，可以将太阳光中的可见光反射至双面光伏组件2的正面，红外光被吸收用于加热流过的第一介质，增加光照的同时降低双面光伏组件2的温度。
34.进一步地，如图1所示，将本发明提供的多个安全储能型多功能光伏装置阵列电连接排列形成光伏发电系统时，两排光伏装置中间的空隙阳光利用率较低，基于此，所述导光水槽1的斜面部分12的底部顶端还设置有双金属片反射镜10，且与地面的夹角范围为30
°‑
60
°
；两排光伏装置中间的空隙阳光经过双金属片反射镜10反射至相邻排的光伏装置的正面，提高空隙阳光的利用率；所述双金属片反射镜10可以随着温度变化改变弯曲程度，由此在不同的季节，随着太阳高度角的变化，改变反射角度，从而令反光利用效果进一步提升。
35.综上所述，与现有光伏发电装置相比，本发明所提供的安全储能型多功能光伏装置具有安全性能高、资源利用率高、寿命长等优势。
36.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。