太陽能槽式聚光系統的製作方法
2023-09-23 12:37:20 1
太陽能槽式聚光系統的製作方法
【專利摘要】一種太陽能槽式聚光系統，由一次反光定日鏡、二次反光槽式聚光器及真空吸熱管（3）組成。一次反光定日鏡沿東西方向一字擺放，全天候跟蹤太陽，始終將太陽光線反射到二次反光槽式聚光器上，並保證反射光線與二次反光槽式聚光器的對稱中心面平行。二次反光槽式聚光器將來自一次反光定日鏡的平行光線聚焦在真空吸熱管（3）上，在本發明太陽能槽式聚光系統的工作過程中，二次反光槽式聚光器和真空吸熱管（3）固定不動。
【專利說明】太陽能槽式聚光系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種太陽能槽式聚光設備。
【背景技術】
[0002]能源危機在世界範圍內日漸凸顯，可再生能源未來將成為世界能源結構的重要組成部分。尤其是對太陽能利用的合理開發具有重要意義。近些年來，全世界各個國家的科研工作者在這方面進行了大量的工作和科學探索，並取得了一定的成果，太陽能熱發電就是其中最典型的代表。目前太陽能熱發電系統形式主要包括:太陽能塔式、太陽能槽式、太陽能碟式及太陽能菲涅爾式等幾種形式。其中太陽能槽式聚光系統是太陽能熱發電近些年來採用的主要形式。它是最早實現商業化運行的太陽能熱發電形式，主要因為其技術發展迅猛，技術比較成熟，相對成本較低。隨著近些年的不斷完善和發展技術逐漸趨於成熟，目前已大規模應用於太陽能熱發電領域。其工作原理是:利用槽式拋物柱面反光鏡將平行於該反光鏡對稱中心面的光線聚焦到位於焦線處的真空吸熱管上，吸熱管內部有流體工質將熱量帶走後直接發電，或加熱水後再進行發電。然而，多年以來，槽式系統結構的單一化比較明顯，缺少突破性的改進與創新，同時，傳統的系統方案也存在著一定的弊端。比如:真空吸熱管隨著槽式聚光器跟蹤太陽運動而運動，不論對工質的傳遞而言會帶來諸多不可靠的因素，同時對真空管的安裝與破損後的維修更換也會帶來很大的不便；大跨度的槽式聚光器的剛度很難保證，傳動機構消耗能量較高，抵抗風載荷的能力較低等等。
[0003]中國專利CN102162684A公開了一種固定焦點線的太陽能槽式聚光裝置，所述的反射鏡面兩端及中間連接有支撐杆，中間的支撐杆通過軸承及旋轉閥片與基座相連，形成反射鏡面的轉動軸，在反射鏡面的焦點線(即轉動軸)上設有集熱管，集熱管穿過中間的支撐杆及軸承，不論鏡面隨著太陽運動怎樣轉動，集熱管都保持不動。中國專利CN202648187U公布了一種太陽能集熱裝置，將集熱管放置於槽式反射鏡面的聚光焦點線上並保持不動，應用多個支撐基座支撐重量較大的集熱管和集熱管中流動的熱工質。以上兩專利均具有一個共同的特點，就是，集熱管與太陽能槽式集熱裝置的旋轉中心重合，集熱裝置繞旋轉中心旋轉跟蹤太陽，集熱管固定不動。其實，這種結構很難實現，由於集熱管與旋轉中心重合，必定會帶來集熱管與太陽能槽式集熱裝置的支撐點產生幹涉，為了保證集熱裝置具有足夠的剛度，其跨度只能做得很小，同時，支撐集熱管的裝置會造成反光表面的不連續。另外，太陽能集熱裝置繞集熱管進行轉動，旋轉半徑會很大，增加了傳動系統的複雜性，同時會帶來較大的消耗。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服傳統槽式聚光系統存在的缺點，提出一種太陽能槽式聚光系統。
[0005]本發明太陽能槽式聚光系統主要由以下幾部分組成:
[0006]一、一次反光定日鏡，所述的一次反光定日鏡可以是一字排開的多個雙軸跟蹤的定日鏡列，每個定日鏡各自獨立，可以全天候跟蹤太陽，將來自太陽的光線反射到某一固定的位置；一次反光定日鏡也可以是一個長寬比較大的單軸跟蹤的定日鏡，該種方式雖然簡化了跟蹤方式，降低了系統部分成本，但同時也會帶來一定的餘弦效應，降低了系統的工作效率。一次反光定日鏡由高反射率的平面鍍銀反光鏡、反光鏡支撐結構和跟蹤控制系統組成。平面鍍銀反光鏡通過連接件固定在一次反光鏡支撐結構上，跟蹤控制系統控制平面鍍銀反光鏡連同一次反光鏡支撐結構一起跟蹤太陽運動。多個雙軸跟蹤一次反光定日鏡沿東西方向一字擺放，全天候跟蹤太陽，始終將太陽光線反射到二次反光槽式聚光器上，並保證反射光線與二次反光槽式聚光器的對稱中心面平行。如果一次反光定日鏡是一個長寬比較大的單軸跟蹤的定日鏡，則其長度方向沿東西向放置，且保證將太陽光線反射到二次反光槽式聚光器上，並與二次反光槽式聚光器的對稱中心面平行。
[0007]二、二次反光槽式聚光器，二次反光槽式聚光器由高反射率的鍍銀反光鏡和反光鏡支撐結構組成，鍍銀反光鏡通過連接件固定在反光鏡支撐結構上。，鍍銀反光鏡的反光表面為二維拋物面。根據實際需要，二次反光槽式聚光器的開口可以製成非對稱形。為了最大限度降低真空吸熱管的高度，以方便後續操作，二次反光槽式聚光器也可以製成半個傳統槽式聚光器的形式，即以槽式聚光器對稱中心面為分界面，取其一半作為二次聚光器；
[0008]三、真空吸熱管，真空系熱管作為傳熱工作介質的換熱通道。
[0009]一次反光定日鏡、二次反光槽式聚光器和真空吸熱管這三個部件之間的位置關係由南向北依次布置，順序為:二次反光槽式聚光器、真空吸熱管、一次反光定日鏡，三者之間是各自獨立的。
[0010]一次反光定日鏡將太陽光反射到二次反光槽式聚光器上，入射光線與槽式聚光器對稱中心面平行，再由二次反光槽式聚光器將光線聚焦到真空吸熱管上，同時與真空吸熱管內的工作介質進行換熱。
[0011]一次反光定日鏡、二次反光槽式聚光器及真空吸熱管，各自分別沿東西方向放置。真空吸熱管放置在二次反光槽式聚光器的焦點線上。二次反光槽式聚光器的開口向北，其對稱中心面置於水平方向。二次反光槽式聚光器和真空吸熱管均固定在地面上，在工作過程中始終固定不動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明太陽能槽式聚光系統示意圖；
[0013]圖2為本發明太陽能槽式聚光系統二次反光槽式聚光器背面支撐結構示意圖；
[0014]圖中:1平面鍍銀反光鏡、2 —次反光鏡支撐結構、3真空吸熱管、4吸熱管支撐架、5基礎、6地腳螺栓、7鎖緊螺母、8 二次反光鏡支架、9拋物面鍍銀反光鏡。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發明。
[0016]圖1所示為本發明太陽能槽式聚光系統示意圖，該系統由一次反光定日鏡、二次反光槽式聚光器和真空吸熱管3組成，由南向北依次布置，順序為:二次反光槽式聚光器、真空吸熱管3、一次反光定日鏡，三者各自獨立。一次反光定日鏡可以是由多個雙軸跟蹤的定日鏡組成的陣列，也可以是一個長寬比較大的單軸跟蹤的與二次反光槽式聚光器相匹配的定日鏡。
[0017]一次反光定日鏡是由高反射率的平面鍍銀反光鏡1、一次反光鏡支架2以及跟蹤控制系統組成。平面鍍銀反光鏡I通過連接件固定在一次反光鏡支撐結構2上，跟蹤控制系統控制平面鍍銀反光鏡I和一次反光鏡支撐結構2旋轉，跟蹤太陽。多個雙軸跟蹤的一次反光定日鏡沿東西方向一字擺放，全天候跟蹤太陽，始終將太陽光線反射到二次反光槽式聚光器上，並保證反射光線與二次反光槽式聚光器的對稱中心面，即理論上的拋物面對稱中心面平行。如果一次反光定日鏡是一個長寬比較大的單軸跟蹤的定日鏡，則其長度方向沿東西向放置，且保證將太陽光線反射到二次反光槽式聚光器上，並與二次反光槽式聚光器的對稱中心面平行。
[0018]二次反光槽式聚光器是由高反射率的拋物面鍍銀反光鏡9及二次反光鏡支架8構成，拋物面鍍銀反光鏡9通過連接件固定在二次反光鏡支架8上。聚光器可以為傳統槽式聚光器的形式，即沿對稱中心面兩側對稱；為降低真空吸熱管3的高度，聚光器也可以為非對稱於對稱中心面的，即取傳統槽式聚光器的槽寬度方向的一半作為二次反光槽式聚光器，如圖1所示的二次反光槽式聚光器。
[0019]二次反光槽式聚光器沿東西方向放置，其對稱中心面，即理論上的拋物面對稱中心面，處於水平狀態。二次反光槽式聚光器放置在一次反光定日鏡的南側並相隔一定的距離。二次反光槽式聚光器帶有拋物面反光鏡9的一側面朝北，另一側朝南布置，通過地腳螺栓6和鎖緊螺母7與基礎5連接，固定在地面上。適當調整各拋物面反光鏡9，使其聚焦後的光線在一條直線上。真空吸熱管3放置在二次反光槽式聚光器的焦點線的位置上，並通過吸熱管支撐架4與大地相連。本發明槽式聚光系統處於工作狀態時，工作介質流經真空吸熱管3，同時進行熱量交換。在槽式聚光系統的工作過程中，一次反光定日鏡始終跟蹤太陽運動，將太陽光源源不斷地反射到二次反光槽式聚光器上，再通過二次反光槽式聚光器進行聚焦，將光線聚集在真空吸熱管3上，並對真空吸熱管3內的工作介質加熱，從而獲取熱量。
[0020]本發明槽式聚光系統與現有槽式聚光系統技術相比較區別在於引入了一次反光定日鏡，同時，二次反光槽式聚光器和真空吸熱管3始終是固定不動的，不論對真空吸熱管3的安裝，還是真空吸熱管3破損後的更換，以及傳輸流體都會帶來很大的方便。同時，由於二次反光槽式聚光器也是固定不動的，因此，二次反光槽式聚光器的開口和跨度可以做的很大並能保證其剛度和抗風強度。
[0021]圖2為本發明太陽能槽式聚光系統二次反光槽式聚光器背面支撐結構以及與地面固定示意圖，該結構是由型鋼焊接而成，結構簡單且製造容易，成本較低。
【權利要求】
1.一種太陽能槽式聚光系統，其特徵在於，所述太陽能槽式聚光系統由一次反光定日鏡、二次反光槽式聚光器和真空吸熱管(3)組成；一次反光定日鏡、二次反光槽式聚光器和真空吸熱管(3)均沿東西方向放置，二次反光槽式聚光器置於一次反光定日鏡的南側，並間隔一定的距離，三者彼此獨立。
2.按照權利要求1所述的太陽能槽式聚光系統，其特徵在於，所述的二次反光槽式聚光器由拋物面鍍銀反光鏡(9 )及二次反光鏡支架(8 )構成，拋物面鍍銀反光鏡(9 )通過連接件固定在二次反光鏡支架(8)上。
3.按照權利要求1或2所述的太陽能槽式聚光系統，其特徵在於，所述的二次反光槽式聚光器沿對稱中心面對稱，或採用槽式聚光器槽寬度方向的一半作為二次反光槽式聚光器。
4.按照權利要求3所述的太陽能槽式聚光系統，其特徵在於，所述的二次反光槽式聚光器的對稱中心面處於水平狀態，帶有拋物面反光鏡(9)的一面朝北布置，通過地腳螺栓(6)和鎖緊螺母(7)與基礎(5)連接，固定在地面上。
5.按照權利要求1所述的太陽能槽式聚光系統，其特徵在於，所述的真空吸熱管(3)放置在二次反光槽式聚光器的焦點線的位置上，並通過吸熱管支撐(4)與大地相連。
6.按照權利要求2所述的太陽能槽式聚光系統，其特徵在於，所述的一次反光定日鏡為由多個雙軸跟蹤的定日鏡組成的陣列，或者是一個單軸跟蹤的定日鏡。
【文檔編號】F24J2/24GK103644658SQ201310648714
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】張喜良, 王志峰 申請人:中國科學院電工研究所