一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置的制作方法

1.本发明属于太阳能技术领域，尤其是一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置。


背景技术：

2.目前，现有的太阳能设备要么存在能发电（如静态光伏发电装置）而不能供热、要么存在能供热却不能发电（如固定式太阳能热水器）的缺点、且均存在太阳光利用总能源效率低的缺点，另外，现有的太阳能装置还存在不能利用农村庭院房顶光照空间即发电又供热、就地使用的缺点。现有的集约化、大型化的装置需要输供电、变送等多种环节才能到用电场所的缺点存在整体投资大、等环节损耗大、工序装备复杂的、与现场条件不匹配且不适宜于就地使用的缺点。现有的视日轨道（轨迹）跟踪的太阳能装置虽然克服了视日位置跟踪的缺点，但存在设备空间占用大、跟踪过程电能消耗大总发电效率低、跟踪控制设备及方法复杂的缺点，视日位置跟踪的太阳能装置存在阴天和多云天无法跟踪控制、跟踪过程的电力消耗大、跟踪失效损坏设备等缺点。若能提供一种克服光伏发电太阳能装置能发电而不能制热、克服能光热法太阳能装置能制热却不能发电缺点的、多个结构紧凑的太阳能聚光器分别跟踪聚焦制热、跟踪控制方法简单可靠的、跟踪控制动力或电力消耗小的、充分利用农村庭院房舍光照空间且便于在房舍屋顶上安装的、且可便于所制热发电就地使用的、太阳能制热发电总效率高的太阳能装置。对乡村实现清洁能源的跨越式发展、减少碳排放等均具积极意义。


技术实现要素：

3.本发明的发明目的：主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，本发明之目的就是提供多个结构紧凑的太阳能聚光器可分别跟踪聚焦制热、跟踪控制方法简单可靠的、跟踪控制电力（动力）消耗小的、充分利用农村庭院房舍光照空间且便于在房舍屋顶上安装的、阴雨天可外供电和热水的、所制热发电就地使用的、太阳光制热发电总效率高的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置。
4.本发明的技术方案为：提供了一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，包括南北向跟踪转动梁部件、东西向跟踪传动部件、房顶架、光-热转换套件、蓄供热保温罐、光伏发电板组件、蓄电跟踪控制套件，南北向跟踪转动梁部件由两个倾动梁驱动部件、三个东西跟踪部件安装架、两个长套筒联轴器构成，倾动梁驱动部件为由两个直流减少电机及一个以上的星型减少器装配而成的轴传动部件，东西跟踪部件安装架为由一个倾动管及对称的位于倾动管两侧的倾动耳轴连接而成的部件，倾动管的两端分别设有密封端盖和减少器固定端盖，减少器固定端盖为中心部位设有跟踪轴承、边部设有多个减少器固定孔的连接板件，倾动管的中心轴线与倾动耳轴的中心轴线相互垂直交叉，三个东西跟踪部件安装架相互平行且每个东西跟踪部件安装架的倾动耳轴的中心轴线均相互重合，位于中间位置的东西跟踪部件安装架两侧上的倾动耳轴分别经长套筒联轴器与位于两侧位置的东西跟踪部件安装架上一侧的倾动耳轴相连，位于两侧位置的东西跟踪部件安装架上另一侧的倾动耳
轴均分别经轴承与倾动梁驱动部件的星型减少器的输出轴相连，东西向跟踪传动部件位于东西跟踪部件安装架内，东西向跟踪传动部件由一个以上的星型变速器组、步进电机及方位跟踪输出转轴构成，方位跟踪输出转轴为一端设有输入轴沉孔、另一端设有螺纹销钉孔的阶梯状联轴器件，步进电机的输出轴与星型变速器组的输入轴相连，星型变速器组的输出轴插装固定于方位跟踪输出转轴的输入轴沉孔内，方位跟踪输出转轴插装于减少器固定端盖上的跟踪轴承内，星型变速器组经减少器固定孔固定于减少器固定端盖上，东西向跟踪传动部件的方位跟踪输出转轴的中心轴线与东西跟踪部件安装架上的倾动耳轴的中心轴线垂直交叉，方位跟踪输出转轴与光-热转换套件经凸缘联轴器匹配相连，房顶架为由两个相互平行的长方形状的直立撑板、两个相互平行水平的地脚板、一个位于两个地脚板之间的横脚板和一个位于连接固定于直立撑板顶端部位之间的横平撑板连接而成的支架部件，两个直立撑板均分别垂直的连接固定于地脚板的上表面，横平撑板的端部均设有一套轴承付，每套轴承付由轴承座和轴承构成，倾动梁驱动部件和房顶架经轴承付匹配的装配在一起，光-热转换套件位于南北向跟踪转动梁部件的北侧上方，光伏发电板组件位于南北向跟踪转动梁部件的南侧下方，光-热转换套件经方位跟踪输出转轴与东西向跟踪传动部件相连，光伏发电板组件匹配的固定于东西跟踪部件安装架上的倾动管上，蓄供热保温罐经保温罐支撑架固定于房顶架上，蓄电跟踪控制套件固定于房顶架并分别匹配的与光伏发电板组件、直流减少电机、步进电机相连，光-热转换套件与蓄供热保温罐相连。
5.所述的光-热转换套件包括集热部件和线式抛物面聚光器，集热部件为由一端封闭的透明保温外管、一端封闭的光热转换内管、导流管、一侧中心部位设有阶梯状管插装套的法兰盘装配而成的光热转换部件，阶梯状管插装套为边部设有径向出汽水循环接口管、中心部位设有通透水孔的管件，导流管的一端匹配的位于光热转换内管的封闭端，导流管的另一端与径向出汽水循环接口管密封相通连，光热转换内管封闭的一端匹配的插装于透明保温外管内，透明保温外管、光热转换内管开口的一端均分别匹配的与阶梯状管插装套密封相连，线式抛物面聚光器由两个平移抛物面聚光部件、多个集热器连接固定部件、多个斜拉立辐条、多个底平辐条和多个顶立辐条构成，每个平移抛物面聚光部件由多个内凹抛物面平行且聚光轴重合的平移抛物面体构成，平移抛物面体的两顶端均设有加强侧立边，平移抛物面体的上端设有平凸沿，平移抛物面体的下端设有立凸沿，平凸沿和立凸沿上均设有多个安装孔，平移抛物面体的内凹抛物面光滑反光，每个加强侧立边上设有多个连接通孔，集热器连接固定部件为两端设有环形连接固定筋盘的半圆形的反光槽形件，环形连接固定筋盘上均布有多个连接通孔，斜拉立辐条和顶立辐条均为两端设有连接固定螺钉插装孔的板条，斜拉立辐条的一端与加强侧立边最上端的连接通孔固定在一起，斜拉立辐条的另一端与环形连接固定筋盘连接固定在一起，底平辐条为两端设有连接固定螺钉插装孔的条杆，底平辐条的一端与加强侧立边最下端的连接通孔固定在一起，底平辐条的另一端与环形连接固定筋盘连接固定在一起，两个平移抛物面聚光部件相对且聚光轴重合，集热器连接固定部件经多个斜拉立辐条和多个底平辐条固定于两个相对的平移抛物面聚光部件的中间底部，顶立辐条的两端分别固定与两个相对的平移抛物面聚光部件的加强侧立边最上端的连接通孔固定在一起，集热部件的透明保温外管匹配的插装固定于集热器连接固定部件的反光槽形件内，法兰盘与一个环形连接固定筋盘固定相连，法兰盘、环形连接固定筋盘与凸缘联轴器固定在一起并与方位跟踪输出转轴的一端固定相连。
6.所述的蓄供热保温罐上分别设有热水外供阀、单向补水阀、水汽循环接口和多个直流电加热棒，水汽循环接口经软管与集热部件上的径向出汽水循环接口管与相通连，直流电加热棒还与蓄电跟踪控制套件相连。
7.所述的光伏发电板组件由一个光伏板支撑托架、一个以上的光伏发电板及与光伏发电板一一对应的光伏板控制器构成，光伏板支撑托架为由角钢形的边框连接而成的四边形框架，四边形框架内设有与光伏板匹配的格筋板。
8.所述的蓄电跟踪控制套件由储电-控制柜和控制面板构成，储电-控制柜内设有多个识别电池、负载电池组、三轴跟踪pmc控制器和三个驱动器，储电-控制柜的箱面上设有多个进出线孔，控制面板上设有东西向时控开关、加热棒遥控开关、南北向跟踪倒计时开关、南北向跟踪换向开关、东西向手自动切换换向开关、外供输出时控开关，识别电池的数量与光伏板控制器的数量一致且与光伏板控制器一一对应相连，负载电池组由多个电池并联而成且与多个光伏板控制器相连，负载电池组经外供输出时控开关设有一组外供输出电线，负载电池组分别与东西向时控开关、加热棒遥控开关、南北向跟踪倒计时开关相连，加热棒遥控开关与直流电加热棒相连，东西向时控开关与三轴跟踪pmc控制器相连，三轴跟踪pmc控制器上的多个接线端子分别与三个驱动器、三个东西向手自动切换换向开关相连，三个驱动器分别与三个步进电机对应相连，南北向跟踪倒计时开关与南北向跟踪换向开关相连，其中一个直流减少电机的正极与另一个直流减少电机的负极相并联后与南北向跟踪换向开关相连。
9.所述的位于中间位置的东西跟踪部件安装架与位于两侧的东西跟踪部件安装架均设有两个相互平行的板条状的加强梁板。
10.所述的光-热转换套件位于南北向跟踪转动梁部件的南侧下方，光伏发电板组件位于南北向跟踪转动梁部件的北侧上方。
11.本发明的有益效果是：本发明达到了聚光、集热并外供热水（甚至可外供蒸汽）、自身跟踪所需电能外还可发电外供的效果和目的，具有充分利用农村庭院房舍光照空间且便于在房舍屋顶上安装、结构紧凑、设备操作简单、抗风载能力强的优点且达到了便于所制热发电就地使用的效果。本发明实现了视日运动轨迹跟踪、控制、运行的功能和结构，克服了视日位置跟踪固有（如阴天跟踪失效甚至造成事故）的缺点。本发明自动跟踪太阳高度角的变化提高了光伏发电板的发电效率，本发明的视日运动轨迹跟踪控制方法即便在阴天也能将太阳光中的红外等谱段的能量聚焦到集热部件制取热水且在雨天也可使用光伏板发电加供热水的效果。本发明的聚光集热套件与光伏发电板套件互为平衡配重显著减少了高度角跟踪时的动力消耗，聚光集热套件的对称结构显著减少跟踪及复位的动力消耗，本发明的跟踪运转部件的结构、控制器件的功能及跟踪方法具有运行简单可靠、自身动力消耗小、集单一发电和单一聚光制热两者的优点于一身、具有太阳能制热发电总效率高的优点。本发明对减少热电联供太阳能设备的复杂程度、降低装置的制造成本、对乡村实现清洁能源的跨越式发展、减少碳排放等均具积极意义。
附图说明
12.图1为本发明的主要部件的装配外形结构示意图。
13.图2为本发明的南北向跟踪转动梁部件的装配外形结构示意图。
14.图3为本发明的东西向跟踪传动部件、南北向跟踪转动梁部件与房顶架的装配示意图。
15.图4为本发明的房顶架与蓄供热保温罐的装配示意图。
16.图5为本发明的东西向跟踪传动部件的结构示意图。
17.图6为本发明的光-热转换套件的装配结构示意图。
18.图7为本发明的集热器连接固定部件的结构示意图。
19.图8为本发明的集热部件的剖视结构示意图。
20.图9为本发明的光伏板支撑托架的结构示意图。
21.图10为本发明的控制面板上主要控制部件的安装示意图。
22.图11为本发明的蓄供电跟踪控制套件的线路原理图。
23.图12为本发明安装于房顶上的结构外形示意图。
24.其中：1为南北向跟踪转动梁部件；2为东西向跟踪传动部件；3为房顶架；4为光-热转换套件；5为蓄供热保温罐；6为光伏发电板组件；7为蓄电跟踪控制套件；8为东西跟踪部件安装架；9为长套筒联轴器；10为直流减少电机；11为星型减少器；12为倾动耳轴；13为星型变速器组；14为步进电机；15为方位跟踪输出转轴；16为凸缘联轴器；17为轴承付；301为水汽循环接口；302为直流电加热棒；401为集热部件；402为线式抛物面聚光器；403为透明保温外管；404为光热转换内管；405为导流管；406为阶梯状管插装套；407为法兰盘；408为平移抛物面聚光部件；409为集热器连接固定部件；601为光伏板支撑托架；602为光伏板控制器；701为储电-控制柜；702为控制面板；703为识别电池；704为负载电池组；705为三轴跟踪pmc控制器；706为驱动器；707为东西向时控开关；708为加热棒遥控开关；709为南北向跟踪倒计时开关；710为南北向跟踪换向开关；711为东西向手自动切换换向开关；712为外供输出时控开关。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
26.由图1至图12给出一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，包括南北向跟踪转动梁部件1、东西向跟踪传动部件2、房顶架3、光-热转换套件4、蓄供热保温罐5、光伏发电板组件6、蓄电跟踪控制套件7，南北向跟踪转动梁部件1由两个倾动梁驱动部件、三个东西跟踪部件安装架8、两个长套筒联轴器9构成，倾动梁驱动部件为由两个直流减少电机10及一个以上的星型减少器11装配而成的轴传动部件，东西跟踪部件安装架8为由一个倾动管及对称的位于倾动管两侧的倾动耳轴12连接而成的部件，倾动管的两端分别设有密封端盖和减少器固定端盖，减少器固定端盖为中心部位设有跟踪轴承、边部设有多个减少器固定孔的连接板件，倾动管的中心轴线与倾动耳轴12的中心轴线相互垂直交叉，三个东西跟踪部件安装架8相互平行且每个东西跟踪部件安装架8的倾动耳轴12的中心轴线均相互重合，位于中间位置的东西跟踪部件安装架8两侧上的倾动耳轴12分别经长套筒联轴器9与位于两侧位置的东西跟踪部件安装架8上一侧的倾动耳轴12相连，位于两侧位置的东西跟踪部件安装架8上另一侧的倾动耳轴12均分别经轴承与倾动梁驱动部件的星型减少器11的输出轴相连，东西向跟踪传动部件2位于东西跟踪部件安装架8内，东西向跟踪传动部件2由一个以上的星型变速器组13、步进电机14及方位跟踪输出转轴15构成，方位跟踪输出转轴15为一
端设有输入轴沉孔、另一端设有螺纹销钉孔的阶梯状联轴器件，步进电机14的输出轴与星型变速器组13的输入轴相连，星型变速器组13的输出轴插装固定于方位跟踪输出转轴15的输入轴沉孔内，方位跟踪输出转轴15插装于减少器固定端盖上的跟踪轴承内，星型变速器组13经减少器固定孔固定于减少器固定端盖上，东西向跟踪传动部件2的方位跟踪输出转轴15的中心轴线与东西跟踪部件安装架8上的倾动耳轴12的中心轴线垂直交叉，方位跟踪输出转轴15与光-热转换套件4经凸缘联轴器16匹配相连，房顶架3为由两个相互平行的长方形状的直立撑板、两个相互平行水平的地脚板、一个位于两个地脚板之间的横脚板和一个位于连接固定于直立撑板顶端部位之间的横平撑板连接而成的支架部件，两个直立撑板均分别垂直的连接固定于地脚板的上表面，横平撑板的端部均设有一套轴承付17，每套轴承付17由轴承座和轴承构成，倾动梁驱动部件和房顶架3经轴承付17匹配的装配在一起，光-热转换套件4位于南北向跟踪转动梁部件1的北侧上方，光伏发电板组件6位于南北向跟踪转动梁部件1的南侧下方，光-热转换套件4经方位跟踪输出转轴15与东西向跟踪传动部件2相连，光伏发电板组件6匹配的固定于东西跟踪部件安装架8上的倾动管上，蓄供热保温罐5经保温罐支撑架固定于房顶架3上，蓄电跟踪控制套件7固定于房顶架3并分别匹配的与光伏发电板组件6、直流减少电机10、步进电机14相连，光-热转换套件4与蓄供热保温罐5相连。
27.所述的光-热转换套件4包括集热部件401和线式抛物面聚光器402，集热部件401为由一端封闭的透明保温外管403、一端封闭的光热转换内管404、导流管405、一侧中心部位设有阶梯状管插装套406的法兰盘407装配而成的光热转换部件，阶梯状管插装套406为边部设有径向出汽水循环接口管、中心部位设有通透水孔的管件，导流管405的一端匹配的位于光热转换内管404的封闭端，导流管405的另一端与径向出汽水循环接口管密封相通连，光热转换内管404封闭的一端匹配的插装于透明保温外管403内，透明保温外管403、光热转换内管404开口的一端均分别匹配的与阶梯状管插装套406密封相连，线式抛物面聚光器402由两个平移抛物面聚光部件408、多个集热器连接固定部件409、多个斜拉立辐条、多个底平辐条和多个顶立辐条构成，每个平移抛物面聚光部件408由多个内凹抛物面平行且聚光轴重合的平移抛物面体构成，平移抛物面体的两顶端均设有加强侧立边，平移抛物面体的上端设有平凸沿，平移抛物面体的下端设有立凸沿，平凸沿和立凸沿上均设有多个安装孔，平移抛物面体的内凹抛物面光滑反光，每个加强侧立边上设有多个连接通孔，集热器连接固定部件409为两端设有环形连接固定筋盘的半圆形的反光槽形件，环形连接固定筋盘上均布有多个连接通孔，斜拉立辐条和顶立辐条均为两端设有连接固定螺钉插装孔的板条，斜拉立辐条的一端与加强侧立边最上端的连接通孔固定在一起，斜拉立辐条的一端与环形连接固定筋盘连接固定在一起，底平辐条为两端设有连接固定螺钉插装孔的条杆，底平辐条的一端与加强侧立边最下端的连接通孔固定在一起，底平辐条的另一端与环形连接固定筋盘连接固定在一起，两个平移抛物面聚光部件408相对且聚光轴重合，集热器连接固定部件409经多个斜拉立辐条和多个底平辐条固定于两个相对的平移抛物面聚光部件408的中间底部，顶立辐条的两端分别固定与两个相对的平移抛物面聚光部件408的加强侧立边最上端的连接通孔固定在一起，集热部件401的透明保温外管403匹配的插装固定于集热器连接固定部件409的反光槽形件内，法兰盘407与一个环形连接固定筋盘固定相连，法兰盘407、环形连接固定筋盘与凸缘联轴器16固定在一起并与方位跟踪输出转轴15的一端固
定相连。
28.所述的蓄供热保温罐5上分别设有热水外供阀、单向补水阀、水汽循环接口301和多个直流电加热棒302，水汽循环接口301经软管与集热部件401上的径向出汽水循环接口管与相通连，直流电加热棒302还与蓄电跟踪控制套件7相连。
29.所述的光伏发电板组件6由一个光伏板支撑托架601、一个以上的光伏发电板及与光伏发电板一一对应的光伏板控制器602构成，光伏板支撑托架601为由角钢形的边框连接而成的四边形框架，四边形框架内设有与光伏板匹配的格筋板。
30.所述的蓄电跟踪控制套件7由储电-控制柜701和控制面板702构成，储电-控制柜701内设有多个识别电池703、负载电池组704、三轴跟踪pmc控制器705和三个驱动器706，储电-控制柜701的箱面上设有多个进出线孔，控制面板702上设有东西向时控开关707、加热棒遥控开关708、南北向跟踪倒计时开关709、南北向跟踪换向开关710、东西向手自动切换换向开关711、外供输出时控开关712，识别电池703的数量与光伏板控制器602的数量一致且与光伏板控制器602一一对应相连，负载电池组704由多个电池并联而成且与多个光伏板控制器602相连，负载电池组704经外供输出时控开关712设有一组外供输出电线，负载电池组704分别与东西向时控开关707、加热棒遥控开关708、南北向跟踪倒计时开关709相连，加热棒遥控开关708与直流电加热棒相连，东西向时控开关707与三轴跟踪pmc控制器705相连，三轴跟踪pmc控制器705上的多个接线端子分别与三个驱动器706、三个东西向手自动切换换向开关711相连，三个驱动器706分别与三个步进电机14对应相连，南北向跟踪倒计时开关709与南北向跟踪换向开关710相连，其中一个直流减少电机10的正极与另一个直流减少电机10的负极相并联后与南北向跟踪换向开关710相连。
31.所述的位于中间位置的东西跟踪部件安装架8与位于两侧的东西跟踪部件安装架8之间均设有两个相互平行的板条状的加强梁板。
32.所述的光-热转换套件4位于南北向跟踪转动梁部件1的南侧下方，光伏发电板组件6位于南北向跟踪转动梁部件1的北侧上方。
33.实施例一：本发明安装在房舍的顶部制热发电时，首先将各个部件装配连接好，将房顶架置于外配的房舍顶上（见图12），将南北向跟踪转动梁部件1的转轴（即倾动耳轴12）的中线轴线置于与地球自转轴线异面垂直、且在太阳正午时与太阳光线垂直的、东西走向的水平直线上，每个光-热转换套件4上的聚光轴线均分别位于在太阳正午时与太阳光线垂直且过地球自转轴线的直立平面上，此时光-热转换套件4的迎光聚光抛物面在南北向跟踪转动梁部件1的带动下绕倾动耳轴12的中线轴线朝着太阳每日倾动的角度与太阳高度角变化一致匹配、与此同时光-热转换套件4的迎光聚光抛物面单位时间内绕方位跟踪输出转轴15的中线轴线朝着太阳转动的角度与地球自转转过的角度相等方向相反，光-热转换套件4的迎光聚光抛物面可以达到跟踪太阳运动轨迹并将光线聚焦到集热部件401的效果。每个线式抛物面聚光器402长3.6m、宽3.6m、有效迎光面为12m2，光伏发电板组件6由72块光伏发电板装配而成，每块长为1.2m、宽为0.6米、额定发电功率80瓦，蓄供热保温罐5的有效储水量240升。本发明位于中国中原地区运行时，在春夏秋冬的晴朗天气光-热转换套件4产生的热量均可将240升水加热到96℃~98℃（该地海拔水的沸点）。本发明南北向跟踪时，操作蓄电跟踪控制套件7相关开关使太阳正午时的时刻光-热转换套件4的迎光聚光面聚焦到集热部件401（即倾动耳轴12的中线轴线上，且方位跟踪输出转轴15的中线轴线、迎光聚光抛物
面均与太阳光线垂直），将直流电加热棒遥控开关708断电，将东西向时控开关707、南北向跟踪倒计时开关709处于通电，直流减少电机10通电，调控南北向跟踪换向开关710使太阳正午时太阳光线与光伏发电板的迎光面、方位跟踪输出转轴15的中心轴线垂直，然后将南北向跟踪换向开关710处于跟踪太阳高度角增大的工位并设定南北向跟踪倒计时开关709的断电时长及运转时长，高度角跟踪时，两个直流减少电机10匹配转动、经星型减少器组11减少带动东西向跟踪传动部件2及光-热转换套件4朝着太阳高度变化的方向倾动，南北向跟踪传动部件2的总速比为：1:144000, 直流减少电机10的转速为120r/min,每24小时直流减少电机10运转一次、每次运转时长为54秒，停止23小时59分5秒，每季度校正一次跟踪精度，冬至日、夏至日时将南北向跟踪换向开关710换向并校正高度角跟踪精度。在实施例一中，东西向跟踪传动部件2的总速比为1:2704，先将三个驱动器的参数调整为32，然后在三轴跟踪pmc控制器705中设定三个转轴的转动一圈脉冲数为6400，螺距为1，并设置步进电机14在自动状态下正常跟踪运行时的速度为0.8，运行10秒后停止160.414秒，并进行169次循环，随后步进电机14以速度为2的速度运行676秒，停止56917.034秒，设置东西向时控开关707的工作时间为8:00-17:00, 在三轴跟踪pmc控制器705的程序中设置三个步进电机14错时启动，以减少启动电流对负载电池组704的冲击或造成过载现象。东西向跟踪时，步进电机14运转、经星型减少器组11减少带动安装固定于方位跟踪输出转轴15上的光-热转换套件4的迎光聚光抛物面单位时间内绕方位跟踪输出转轴15的中线轴线朝着太阳转动，并将太阳光聚光到集热部件401上，集热部件401上的光热转换内管404的水被加热汽化由导流管405经径向出汽水循环接口管、软管、水汽循环接口进入蓄供热保温罐5，蓄供热保温罐5内的水与蒸汽相反方向回流至光热转换内管404，白天东西向跟踪结束后，三轴跟踪pmc控制器705的复位程序使光-热转换套件4回转复位到次日开始跟踪的位置，逐日往复循环，在这个过程中光伏发电板组件6持续发电并经光伏板控制器602向负载电池组704充电，满足自身运转的同时，并实现向外供电的目的。
34.实施例二：本发明在春夏秋冬的阴天或多云天气使用时，设备参数与实施例一相同，蓄电跟踪控制套件7与实施例一同正常运转，由于光-热转换套件4在南北向跟踪转动梁部件1带动下跟踪每日太阳高度角的变化，光-热转换套件4在东西向跟踪传动部件2带动下与地球自转同步方向相反、跟踪太阳一天的运动轨迹，实现了视日运动轨迹跟踪，此时，太阳光中的红外等谱段的能量仍可由光-热转换套件4的迎光聚光抛物面聚焦到集热部件401制取热水（温度达75℃以上）。
35.实施例三：本发明在雨天使用时，设备参数与实施例一相同，蓄电跟踪控制套件7与实施例一同正常运转以维持跟踪位置的准确性，此时，聚光集热的热量不足以使蓄供热保温罐5内的水升温，蓄电跟踪控制套件7积蓄的电及光伏发电板组件6所发电能满足自身跟踪运转的同时满足直流电加热棒302对水加热或保温的需求，人为的打开直流电加热棒遥控开关708、多个直流电加热棒302发热对蓄供热保温罐5内的水进行加热或保温满足外供热水的目的。
36.在实施例一、实施例二及实施例三中，光伏发电板套件具有每日跟踪太阳高度角方向变化提高发电效率的效果，本发明两个相同的直流减少电机10装配结构及正、负极的接线方式，当直流减少电机10通电时共同带动南北向跟踪转动梁部件1，当直流减少电机10断电时，一个直流减少电机10因互感效应成为另一个直流减少电机10阻尼电机而具有自锁
效果和功能，可减少因风、雨等造成的漂移产生的跟踪误差并降低了本发明高度角跟踪的设备成本，本发明的光-热转换套件4与光伏发电板组件6互为平衡配重显著减少了高度角跟踪时的动力消耗，光-热转换套件4的对称结构显著减少了光-热转换套件4跟踪及复位的动力消耗小。本发明的房顶架及房顶架与南北向跟踪转动梁部件1及东西向跟踪传动部件2的装配结构，使其充分利用农村庭院房舍光照空间且便于在房舍屋顶上安装的功能和效果，且达到了在晴天、阴天、雨天均能发电供应热水的效果。
37.上述技术方案及实施例表明，本发明达到了聚光、集热并外供热水（甚至可外供蒸汽）、自身跟踪所需电能外还可发电外供的效果和目的，具有充分利用农村庭院房舍光照空间且便于在房舍屋顶上安装、结构紧凑、设备操作简单、抗风载能力强的优点且达到了便于所制热发电就地使用的效果。本发明实现了视日运动轨迹跟踪、控制、运行的功能和结构，克服了视日位置跟踪固有（如阴天跟踪失效甚至造成事故）的缺点。本发明自动跟踪太阳高度角的变化提高了光伏发电板的发电效率，本发明的视日运动轨迹跟踪控制方法即便在阴天也能将太阳光中的红外等谱段的能量聚焦到集热部件401制取热水，本发明的在雨、雪天气聚光集热的热量不足以使蓄供热保温罐5内的水升温时，蓄电跟踪控制套件7积蓄的电及光伏发电板组件6所发电能满足自身跟踪运转的同时满足直流电加热棒对水加热或保温的需求。本发明的跟踪运转部件的结构、控制器件的功能及跟踪方法具有运行简单可靠、自身动力消耗小、集单一发电和单一聚光制热两者的优点于一身、太阳能制热发电总效率高的优点。本发明对减少热电联供太阳能设备的复杂程度、降低装置的制造成本、对乡村实现清洁能源的跨越式发展、减少碳排放等均具积极意义。
38.以上所述，仅为本发明较优的具体实施方式，但本发明的保护方位并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，包括南北向跟踪转动梁部件（1）、东西向跟踪传动部件（2）、房顶架（3）、光-热转换套件（4）、蓄供热保温罐（5）、光伏发电板组件（6）、蓄电跟踪控制套件（7），其特征在于：南北向跟踪转动梁部件（1）由两个倾动梁驱动部件、三个东西跟踪部件安装架（8）、两个长套筒联轴器（9）构成，倾动梁驱动部件为由两个直流减速电机（10）及一个以上的星型减速器（11）装配而成的轴传动部件，东西跟踪部件安装架（8）为由一个倾动管及对称的位于倾动管两侧的倾动耳轴（12）连接而成的部件，倾动管的两端分别设有密封端盖和减速器固定端盖，减速器固定端盖为中心部位设有跟踪轴承、边部设有多个减速器固定孔的连接板件，倾动管的中心轴线与倾动耳轴（12）的中心轴线相互垂直交叉，三个东西跟踪部件安装架（8）相互平行且每个东西跟踪部件安装架（8）的倾动耳轴（12）的中心轴线均相互重合，位于中间位置的东西跟踪部件安装架（8）两侧上的倾动耳轴（12）分别经长套筒联轴器（9）与位于两侧位置的东西跟踪部件安装架（8）上一侧的倾动耳轴（12）相连，位于两侧位置的东西跟踪部件安装架（8）上另一侧的倾动耳轴（12）均分别经轴承与倾动梁驱动部件的星型减速器（11）的输出轴相连，东西向跟踪传动部件（2）位于东西跟踪部件安装架（8）内，东西向跟踪传动部件（2）由一个以上的星型变速器组（13）、步进电机（14）及方位跟踪输出转轴（15）构成，方位跟踪输出转轴（15）为一端设有输入轴沉孔、另一端设有螺纹销钉孔的阶梯状联轴器件，步进电机（14）的输出轴与星型变速器组（13）的输入轴相连，星型变速器组（13）的输出轴插装固定于方位跟踪输出转轴（15）的输入轴沉孔内，方位跟踪输出转轴（15）插装于减速器固定端盖上的跟踪轴承内，星型变速器组（13）经减速器固定孔固定于减速器固定端盖上，东西向跟踪传动部件（2）的方位跟踪输出转轴（15）的中心轴线与东西跟踪部件安装架（8）上的倾动耳轴（12）的中心轴线垂直交叉，方位跟踪输出转轴（15）与光-热转换套件（4）经凸缘联轴器（16）匹配相连，房顶架（3）为由两个相互平行的长方形状的直立撑板、两个相互平行水平的地脚板、一个位于两个地脚板之间的横脚板和一个位于连接固定于直立撑板顶端部位之间的横平撑板连接而成的支架部件，两个直立撑板均分别垂直的连接固定于地脚板的上表面，横平撑板的端部均设有一套轴承付（17），每套轴承付（17）由轴承座和轴承构成，倾动梁驱动部件和房顶架（3）经轴承付（17）匹配的装配在一起，光-热转换套件（4）位于南北向跟踪转动梁部件（1）的北侧上方，光伏发电板组件（6）位于南北向跟踪转动梁部件（1）的南侧下方，光-热转换套件（4）经方位跟踪输出转轴（15）与东西向跟踪传动部件（2）相连，光伏发电板组件（6）匹配的固定于东西跟踪部件安装架（8）上的倾动管上，蓄供热保温罐（5）经保温罐支撑架固定于房顶架（3）上，蓄电跟踪控制套件（7）固定于房顶架（3）并分别匹配的与光伏发电板组件（6）、直流减速电机（10）、步进电机（14）相连，光-热转换套件（4）与蓄供热保温罐（5）相连。2.根据权利要求1所述的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，其特征在于：所述的光-热转换套件（4）包括集热部件（401）和线式抛物面聚光器（402），集热部件（401）为由一端封闭的透明保温外管（403）、一端封闭的光热转换内管（404）、导流管（405）、一侧中心部位设有阶梯状管插装套（406）的法兰盘（407）装配而成的光热转换部件，阶梯状管插装套（406）为边部设有径向出汽水循环接口管、中心部位设有通透水孔的管件，导流管（405）的一端匹配的位于光热转换内管（404）的封闭端，导流管（405）的另一端与径向出汽水循环接口管密封相通连，光热转换内管（404）封闭的一端匹配的插装于透明保温外管（403）内，透明保温外管（403）、光热转换内管（404）开口的一端均分别匹配的与阶梯状管插装套（406）
密封相连，线式抛物面聚光器（402）由两个平移抛物面聚光部件（408）、多个集热器连接固定部件（409）、多个斜拉立辐条、多个底平辐条和多个顶立辐条构成，每个平移抛物面聚光部件（408）由多个内凹抛物面平行且聚光轴重合的平移抛物面体构成，平移抛物面体的两顶端均设有加强侧立边，平移抛物面体的上端设有平凸沿，平移抛物面体的下端设有立凸沿，平凸沿和立凸沿上均设有多个安装孔，平移抛物面体的内凹抛物面光滑反光，每个加强侧立边上设有多个连接通孔，集热器连接固定部件（409）为两端设有环形连接固定筋盘的半圆形的反光槽形件，环形连接固定筋盘上均布有多个连接通孔，斜拉立辐条和顶立辐条均为两端设有连接固定螺钉插装孔的板条，斜拉立辐条的一端与加强侧立边最上端的连接通孔固定在一起，斜拉立辐条的另一端与环形连接固定筋盘连接固定在一起，底平辐条为两端设有连接固定螺钉插装孔的条杆，底平辐条的一端与加强侧立边最下端的连接通孔固定在一起，底平辐条的另一端与环形连接固定筋盘连接固定在一起，两个平移抛物面聚光部件（408）相对且聚光轴重合，集热器连接固定部件（409）经多个斜拉立辐条和多个底平辐条固定于两个相对的平移抛物面聚光部件（408）的中间底部，顶立辐条的两端分别固定与两个相对的平移抛物面聚光部件（408）的加强侧立边最上端的连接通孔固定在一起，集热部件（401）的透明保温外管（403）匹配的插装固定于集热器连接固定部件（409）的反光槽形件内，法兰盘（407）与一个环形连接固定筋盘固定相连，法兰盘（407）、环形连接固定筋盘与凸缘联轴器（16）固定在一起并与方位跟踪输出转轴（15）的一端固定相连。3.根据权利要求1所述的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，其特征在于：所述的蓄供热保温罐（5）上分别设有热水外供阀、单向补水阀、水汽循环接口（301）和多个直流电加热棒（302），水汽循环接口（301）经软管与集热部件（401）上的径向出汽水循环接口管与相通连，直流电加热棒（302）还与蓄电跟踪控制套件（7）相连。4.根据权利要求1所述的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，其特征在于：所述的光伏发电板组件（6）由一个光伏板支撑托架（601）、一个以上的光伏发电板及与光伏发电板一一对应的光伏板控制器（602）构成，光伏板支撑托架（601）为由角钢形的边框连接而成的四边形框架，四边形框架内设有与光伏板匹配的格筋板。5.根据权利要求1所述的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，其特征在于：所述的蓄电跟踪控制套件（7）由储电-控制柜（701）和控制面板（702）构成，储电-控制柜（701）内设有多个识别电池（703）、负载电池组（704）、三轴跟踪pmc控制器（705）和三个驱动器（706），储电-控制柜（701）的箱面上设有多个进出线孔，控制面板（702）上设有东西向时控开关（707）、加热棒遥控开关（708）、南北向跟踪倒计时开关（709）、南北向跟踪换向开关（710）、东西向手自动切换换向开关（711）、外供输出时控开关（712），识别电池（703）的数量与光伏板控制器（602）的数量一致且与光伏板控制器（602）一一对应相连，负载电池组（704）由多个电池并联而成且与多个光伏板控制器（602）相连，负载电池组（704）经外供输出时控开关（712）设有一组外供输出电线，负载电池组（704）分别与东西向时控开关（707）、加热棒遥控开关（708）、南北向跟踪倒计时开关（709）相连，加热棒遥控开关（708）与直流电加热棒（302）相连，东西向时控开关（707）与三轴跟踪pmc控制器（705）相连，三轴跟踪pmc控制器（705）上的多个接线端子分别与三个驱动器（706）、三个东西向手自动切换换向开关（711）相连，三个驱动器（706）分别与三个步进电机（14）对应相连，南北向跟踪倒计时开关（709）与南北向跟踪换向开关（710）相连，其中一个直流减速电机（10）的正极与另一个直流
减速电机（10）的负极相并联后与南北向跟踪换向开关（710）相连。6.根据权利要求1所述的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，其特征在于：所述的位于中间位置的东西跟踪部件安装架（8）与位于两侧的东西跟踪部件安装架（8）之间均设有两个相互平行的板条状的加强梁板。7.根据权利要求1所述的一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，其特征在于：所述的光-热转换套件（4）位于南北向跟踪转动梁部件（1）的南侧下方，光伏发电板组件（6）位于南北向跟踪转动梁部件（1）的北侧上方。

技术总结
本发明提供了一种聚光制热光伏发电一体化太阳能装置，包括南北向跟踪转动梁部件、东西向跟踪部件、房顶架、光-热转换套件、蓄供热保温罐、光伏发电板组件、蓄电跟踪控制套件，本发明达到了将多个结构紧凑的太阳能聚光器分别跟踪聚焦制热、充分利用农村庭院房舍光照空间且便于在房舍屋顶上安装的、阴雨天可外供电和热水的效果和目的，本发明的结构具有对称、简单、跟踪控制可靠、跟踪控制动力或电力消耗小的效果，本发明的功能具有将所制热发电就地使用的、太阳光制热发电总效率高的效果。太阳光制热发电总效率高的效果。太阳光制热发电总效率高的效果。


技术研发人员：王振峰 孙洵
受保护的技术使用者：普霖太阳（郑州）能源动力有限公司
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2022/3/8