一種用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場的製作方法

2023-12-04 11:51:21

專利名稱：一種用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能熱發電的技術領域，特別涉及一種用於太陽能熱發電系統的非
等高定日鏡場。
背景技術：
塔式太陽能熱發電是利用多個定日鏡將太陽光聚焦到接收塔上的接收器中，加熱其中的吸熱工質，由此產生蒸汽來驅動汽輪機、發電機發電。定日鏡場由一系列能夠自動跟蹤太陽運動的定日鏡布置而成，是塔式太陽能熱發電系統的關鍵子系統。定日鏡場的投資成本一般佔總投資成本的40%-50%，因此，定日鏡場布局合理不但可以有效地收集和利用太陽輻射能，而且也為降低投資成本和發電成本提供條件。傳統的定日鏡場一般以所有的定日鏡的鏡面中心點的高度處於同一水平面的形式布置，該布置形式對地面的平整度要求較高，增加了施工難度，且由於需考慮相鄰定日鏡之間的陰影遮擋，需對鏡場布局進行結構優化以保證相鄰定日鏡之間留有一定間距，因此，在一定程度上加大了鏡場布局難度，降低了土地利用率，從而增加了鏡場投資成本。

發明內容
本發明目的在於提供一種用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場，以解決現有技術中現有的定日鏡場一般以所有的定日鏡的鏡面中心點的高度處於同一水平面的形式布置，該布置形式對地面的平整度要求較高，增加了施工難度，降低了土地利用率，從而增加了鏡場投資成本的技術性問題。本發明目的通過以下技術方案實現
一種用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場，其包括 接收器，用於接收定日鏡反射的太陽光；
定日鏡陣列，用於接收太陽光並將太陽光反射到接收器上，不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。進一步地，調節所述定日鏡的自身高度，使不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。進一步地，調節所述定日鏡的自身高度，使位於同一階梯的定日鏡的鏡面中心點在同一水平面上，而位於不同階梯的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上，以形成階梯狀鏡場結構，相鄰階梯的定日鏡間的高度差相等或不相等，該高度差不小於該相鄰階梯中靠近接收器側的定日鏡的自身高度的5%，不大於該相鄰階梯中靠近接收器側的定日鏡的自身高度的10%。進一步地，調節所述定日鏡的自身高度，使遠離所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差相同，所有定日鏡的鏡面中心點位於同一斜面，該斜面與水平面的夾角小於3°。進一步地，調節所述定日鏡的自身高度，使遠離所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差遞增，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為下凹曲面。進一步地，調節所述定日鏡的自身高度，使遠離所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差遞減，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為上凸曲面。進一步地，調節所述定日鏡的自身高度，使第一側及第二側的定日鏡的鏡面中心點的高度高於所述第一側與所述第二側之間的定日鏡的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差自第一側及第二側向第一側與第二側之間的中部遞減，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為兩側高、中部低的下凹曲面。 進一步地，所述定日鏡以所述接收器為中心呈弧形排列，調節所述定日鏡的自身高度，使同一弧線上的定日鏡的鏡面中心點的高度相同，不同弧線上的定日鏡的鏡面中心點存在高度差，遠離所述接收器的定日鏡的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡的鏡面中心點的高度。進一步地，所述定日鏡的自身高度相同，將所述定日鏡設置在地面或建築物頂上， 使不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。進一步地，所述地面或所述建築物頂具備以下特點
(1)沿遠離接收器方向呈階梯狀逐級增高；
(2)相鄰階梯間的梯度相等或不相等，所述梯度不小於定日鏡的自身高度的5%，不大於定日鏡的自身高度的20%。進一步地，所述地面或所述建築物頂具備以下特點
(1)具有一定坡度，坡面為平面；
(2)所述地面的地勢或建築物頂沿遠離接收器方向逐漸增高。進一步地，所述地面具備以下特點
(1)所述地面有坡度，坡度沿遠離接收器方向逐漸遞增，坡面為下凹曲面；
(2)地勢沿遠離接收器方向逐漸增高。進一步地，所述地面具備以下特點
(1)所述地面有坡度，坡度沿遠離接收器方向逐漸遞減，坡面為上凸曲面；
(2)地勢沿遠離接收器方向逐漸增高。進一步地，所述地面具備以下特點
(1)所述地面有坡度，坡面為兩側高、中間低的下凹曲面；
(2)同一經度的不同位置，地勢高度基本相同。進一步地，所述地面為盆地，所述接收器設置於盆地中央，所述定日鏡以所述接收器為中心呈弧形排列在所述盆地上，同一弧線上的定日鏡的鏡面中心點的高度基本相同， 不同弧線上的定日鏡的鏡面中心點存在高度差。進一步地，所述定日鏡陣列包括設置在地面上的低定日鏡組和設置在建築物頂上的高定日鏡組。進一步地，所述定日鏡的鏡面中心點所成的面包括階梯形面、楔形面、下凹曲面、 上凸曲面和碗形曲面。進一步地，還包括安裝維護通道，該通道位於定日鏡陣列與接收器之間，用於大型裝吊設備和人員進出對接收器和鏡場進行安裝和維護。與現有技術相比，本發明有以下優點
1、本發明的不同行列的定日鏡間存在高度差，因此，該布置形式對地面的平整度要求不高，可降低施工難度，同時，還可以減少相鄰定日鏡之間的陰影效應和阻擋效應(當某定日鏡在接受入射光線時，其鏡面一部分處於相鄰定日鏡的陰影中而造成損失，則稱這種損失效應為陰影效應；由於反射光線被其相鄰定日鏡遮擋造成的損失效應稱為遮擋效應)，因此，在布置鏡場時，可將定日鏡布置得更加緊湊，即定日鏡的行列間距更小，這樣有利於提高鏡場的土地利用率，進而提高鏡場效率，從而降低了鏡場投資成本。2、本發明可根據現場地形來進行鏡場設計，可降低電站選址、建設時對地面平整度的要求，從而縮短鏡場施工周期，減少建設費用；
3、本發明還可合理利用電站建築物，有利於提高土地利用率。


圖1為本發明的實施例1的鏡場示意圖，其中，圖IA為立體圖，圖IB為側視圖； 圖2為本發明的實施例2的鏡場示意圖，其中，圖2A為立體圖，圖2B為側視圖3為本發明的實施例3的鏡場示意圖，其中，圖3A為立體圖，圖:3B為側視圖； 圖4為本發明的實施例4的鏡場示意圖，其中，圖4A為立體圖，圖4B為側視圖； 圖5為本發明的實施例5的鏡場示意圖，其中，圖5A為立體圖，圖5B為主視圖； 圖6為本發明的實施例6的鏡場示意圖，其中，圖6A為立體圖，圖6B為側視圖； 圖7為本發明的實施例7的鏡場示意圖，其中，圖7A為立體圖，圖7B為側視圖； 圖8為本發明的實施例8的鏡場示意圖，其中，圖8A為立體圖，圖8B為側視圖； 圖9為本發明的實施例9的鏡場示意圖，其中，圖9A為立體圖，圖9B為側視圖； 圖10為本發明的實施例10的鏡場示意圖，其中，圖IOA為立體圖，圖IOB為側視圖； 圖11為本發明的實施例11的鏡場示意圖，其中，圖IlA為立體圖，圖IlB為側視圖； 圖12為本發明的實施例12的鏡場示意圖，其中，圖12A為立體圖，圖12B為側視圖，圖 12C為主視圖13為本發明的實施例13的鏡場示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，詳細說明本發明。本發明的不同行列的定日鏡間存在高度差，因此，該布置形式對地面的平整度要求不高，可降低施工難度，同時，還可以減少相鄰定日鏡之間的陰影效應和阻擋效應，因此， 在布置鏡場時，可將定日鏡布置得更加緊湊，即定日鏡的行列間距更小，這樣有利於提高鏡場的土地利用率，進而提高鏡場效率，從而降低了鏡場投資成本。請參閱圖1，本發明的用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場，其包括 接收器200，用於接收定日鏡反射的太陽光；
定日鏡陣列，用於接收太陽光並將太陽光反射到接收器200上，不同行列101、102、103 的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。進一步地，還包括安裝維護通道50，該通道50位於定日鏡陣列與接收器之間，用
6於大型裝吊設備和人員進出對接收器和鏡場進行安裝和維護。本發明的非等高定日鏡場可通過以下兩個方式實現一是保持所有定日鏡自身高度相同，利用地形特點，因地制宜地布置定日鏡，實現鏡場整體高度的變化，也可合理利用建築物(如控制室、廠房等)頂部結構，或利用地面與建築物的高度差，在地面及建築物頂部鋪設定日鏡，實現鏡場整體高度的變化；二是通過調節定日鏡自身高度，形成階梯狀、楔形等鏡場結構，實現鏡場整體高度的變化。以下以設置在北半球的鏡場為例，詳細說明本發明，但該些實施例並非用於限定本發明。本發明的第一種實現方式，是通過調節定日鏡的自身高度，使不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。實施例1
調節定日鏡的自身高度，使位於同一階梯的定日鏡的鏡面中心點在同一水平面上，而位於不同階梯101、102、103的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上，以形成階梯狀鏡場結構，如圖1所示，相鄰階梯的定日鏡間的高度差可相等，也可設置成不相等，該高度差不小於該相鄰階梯中靠近接收器側的定日鏡的自身高度的5%，不大於該相鄰階梯中靠近接收器側的定日鏡的自身高度的10%。實施例2
調節定日鏡的自身高度，使地理位置越往北的鏡行的定日鏡的鏡面中心點的高度越高，即使得第二行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第一行定日鏡的鏡面中心點的高度，最靠近接收器的鏡行為第一行，第二行定日鏡在第一行定日鏡的北面，第三行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第二行定日鏡的鏡面中心點的高度，以此類推……，且相鄰行間定日鏡的高度差相同，所有定日鏡的鏡面中心點位於同一斜面，該斜面與水平面的夾角小於3°，以形成楔形鏡場104，如圖2所示。實施例3
調節定日鏡的自身高度，地理位置越往北的鏡行的定日鏡的鏡面中心點的高度越高， 即使得第二行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第一行定日鏡的鏡面中心點的高度，最靠近接收器的鏡行為第一行，第二行定日鏡在第一行定日鏡的北面，第三行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第二行定日鏡的鏡面中心點的高度，以此類推……，且相鄰行間定日鏡的高度差自南向北遞增，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為下凹曲面，形成下凹曲面的鏡場 107，如圖3所示。實施例4
調節定日鏡的自身高度，地理位置越往北的鏡行的定日鏡的鏡面中心點的高度越高， 即使得第二行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第一行定日鏡的鏡面中心點的高度，最靠近接收器的鏡行為第一行，第二行定日鏡在第一行定日鏡的北面，第三行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第二行定日鏡的鏡面中心點的高度，以此類推……，且相鄰行間定日鏡的高度差自南向北遞減，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為上凸曲面，形成上凸曲面的鏡場 108，如圖4所示。實施例5
調節定日鏡的自身高度，使地理位置最東側及最西側的定日鏡的鏡面中心點的高度高於其中部的定日鏡的鏡面中心點的高度，即使得第二行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第一行定日鏡的鏡面中心點的高度，最靠近中部的鏡行為第一行，第二行定日鏡在第一行定日鏡的東面或西面，第三行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第二行定日鏡的鏡面中心點的高度，以此類推……，且相鄰的定日鏡的高度差自東西側向中部遞減，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為東西高、中部低的下凹曲面，形成東西高、中部低的鏡場109、301，如圖5所示。實施例6
在本實施例中，定日鏡以接收器為中心呈弧形排列，調節定日鏡的自身高度，使同一弧線上的定日鏡的鏡面中心點的高度相同，不同弧線上的定日鏡的鏡面中心點存在高度差， 遠離接收器的定日鏡的鏡面中心點的高度高於接近接收器的定日鏡的鏡面中心點的高度， 即使得第二行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第一行定日鏡的鏡面中心點的高度，最靠近接收器的鏡行為第一行，第三行定日鏡的鏡面中心點的高度高於第二行定日鏡的鏡面中心點的高度，以此類推……，形成碗形鏡場110，如圖6所示。本發明的另一種實現方式，即設置定日鏡的自身高度相同，將定日鏡設置在地面或建築物頂上，通過地面或建築物頂的自身的高度差，使不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。實施例7
在本實施例中，本發明的地面或建築物頂具備以下特點(1)呈階梯狀自南向北逐級增高；(2)相鄰階梯間的梯度相等或不相等，梯度不小於定日鏡的自身高度的5%，不大於定日鏡自身高度的20%。在階梯狀地面(或建築物頂》01、202、203上鋪設定日鏡，所有定日鏡自身高度相同，如圖7所示，圖2中實線所示為地面(或建築物頂)結構，虛線所示為在地面 (或建築物頂)鋪設定日鏡後形成的鏡場輪廓。實施例8
在本實施例中，定日鏡陣列包括設置在地面上的低定日鏡組204和設置在建築物頂上的高定日鏡組205，通過地面與建築物的高度差來實現不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。例如當建築物位於鏡場最北端時，可將部分定日鏡鋪設於地面形成低定日鏡組204，部分定日鏡鋪設於建築物頂形成高定日鏡組205，形成如圖8所示非等高鏡場。由於鏡場位於北半球，故建築物不會對低處的定日鏡造成陰影遮擋，該布局方式合理利用建築物，有效提高了土地利用率。若鏡場位於南半球，則當建築物位於鏡場最南端時，可將部分定日鏡鋪設於建築物頂，形成非等高鏡場。實施例9
在本實施例中，本發明的地面或建築物頂具備以下特點(1)具有一定坡度，坡面為平面；(2)地面的地勢或建築物頂自南向北逐漸增高。在具有一定坡度的地面(或建築物頂) 206上鋪設定日鏡，所有定日鏡自身高度相同，如圖9所示，圖9中實線所示為地形(或建築物頂)結構，虛線所示為在地面(或建築物頂)鋪設定日鏡後形成的鏡場形狀。實施例10
在本實施例中，本發明的地面具備以下特點(1)地面有坡度，坡面為下凹曲面，坡度自南向北逐漸遞增；(2)地勢自南向北逐漸增高。在具有坡度的地面207上鋪設定日鏡，所有定日鏡自身高度相同，如圖10所示，圖10中實線所示為地形結構，虛線所示為在地面上鋪設定日鏡後形成的鏡場形狀。實施例11
在本實施例中，本發明的地面具備以下特點(1)地面有坡度，坡面為上凸曲面，坡度自南向北逐漸遞減；(2)地勢自南向北逐漸增高。在具有坡度的地面208上鋪設定日鏡，所有定日鏡自身高度相同，如圖11所示，圖11中實線所示為地形結構，虛線所示為在地面上鋪設定日鏡後形成的鏡場形狀。實施例12
在本實施例中，本發明的地面具備以下特點(1)地面有坡度，坡面為東西高、中間低的下凹曲面；(2)同一經度的不同位置，地勢高度基本相同。在具有坡度的地面209上鋪設定日鏡，所有定日鏡自身高度相同，如圖12所示，圖12中實線所示為地形結構，虛線所示為在地面上鋪設定日鏡後形成的鏡場形狀。以上實施例均以北半球為例，其中，北面鏡場的南北向寬度(即位置處於鏡場最南端的定日鏡行與位置處於鏡場最北端的定日鏡行之間的距離)大於南面鏡場的南北向寬度；當定日鏡場位於南半球時，反之；當定日鏡場位於赤道時，南北鏡場的南北向寬度相寸。實施例13
在本實施例中，本發明的地面為盆地210，接收器設置於盆地中央，定日鏡以接收器為中心呈弧形排列在盆地上，同一弧線上的定日鏡的鏡面中心點的高度基本相同，不同弧線上的定日鏡的鏡面中心點存在高度差，如圖13所示。本發明的定日鏡的鏡面中心點所成的面可為階梯形面、楔形面、下凹曲面、上凸曲面和碗形曲面，也可為其他形狀。本發明可根據現場地形來進行鏡場設計，可降低電站選址、建設時對地面平整度的要求，從而縮短鏡場施工周期，減少建設費用；且本發明還可合理利用電站建築物，有利於提高土地利用率。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。
權利要求
1.一種用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場，其包括接收器，用於接收定日鏡反射的太陽光；定日鏡陣列，用於接收太陽光並將太陽光反射到接收器上，其特徵在於，不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。
2.如權利要求1所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，調節所述定日鏡的自身高度，使不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。
3.如權利要求2所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，調節所述定日鏡的自身高度，使位於同一階梯的定日鏡的鏡面中心點在同一水平面上，而位於不同階梯的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上，以形成階梯狀鏡場結構，相鄰階梯的定日鏡間的高度差相等或不相等，該高度差不小於該相鄰階梯中靠近接收器側的定日鏡的自身高度的5%，不大於該相鄰階梯中靠近接收器側的定日鏡的自身高度的10%。
4.如權利要求2所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，調節所述定日鏡的自身高度，使遠離所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差相同，所有定日鏡的鏡面中心點位於同一斜面， 該斜面與水平面的夾角小於3°。
5.如權利要求2所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，調節所述定日鏡的自身高度，使遠離所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差遞增，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為下凹曲面。
6.如權利要求2所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，調節所述定日鏡的自身高度，使遠離所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡行的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差遞減，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為上凸曲面。
7 如權利要求2所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，調節所述定日鏡的自身高度，使第一側及第二側的定日鏡的鏡面中心點的高度高於所述第一側與所述第二側之間的定日鏡的鏡面中心點的高度，且相鄰行間定日鏡的高度差自第一側及第二側向第一側與第二側之間的中部遞減，所有定日鏡的鏡面中心點所成曲面為兩側高、中部低的下凹曲面。
8.如權利要求2所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述定日鏡以所述接收器為中心呈弧形排列，調節所述定日鏡的自身高度，使同一弧線上的定日鏡的鏡面中心點的高度相同，不同弧線上的定日鏡的鏡面中心點存在高度差，遠離所述接收器的定日鏡的鏡面中心點的高度高於接近所述接收器的定日鏡的鏡面中心點的高度。
9.如權利要求1所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述定日鏡的自身高度相同，將所述定日鏡設置在地面或建築物頂上，使不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。
10.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述地面或所述建築物頂具備以下特點(1)沿遠離接收器方向呈階梯狀逐級增高；(2)相鄰階梯間的梯度相等或不相等，所述梯度不小於定日鏡的自身高度的5%，不大於定日鏡的自身高度的20%。
11.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述地面或所述建築物頂具備以下特點(1)具有一定坡度，坡面為平面；(2)所述地面的地勢或建築物頂沿遠離接收器方向逐漸增高。
12.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述地面具備以下特點(1)所述地面有坡度，坡度沿遠離接收器方向逐漸遞增，坡面為下凹曲面；(2)地勢沿遠離接收器方向逐漸增高。
13.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述地面具備以下特點(1)所述地面有坡度，坡度沿遠離接收器方向逐漸遞減，坡面為上凸曲面；(2)地勢沿遠離接收器方向逐漸增高。
14.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述地面具備以下特點(1)所述地面有坡度，坡面為兩側高、中間低的下凹曲面；(2)同一經度的不同位置，地勢高度基本相同。
15.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述地面為盆地，所述接收器設置於盆地中央，所述定日鏡以所述接收器為中心呈弧形排列在所述盆地上，同一弧線上的定日鏡的鏡面中心點的高度基本相同，不同弧線上的定日鏡的鏡面中心點存在高度差。
16.如權利要求9所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述定日鏡陣列包括設置在地面上的低定日鏡組和設置在建築物頂上的高定日鏡組。
17.如權利要求1所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，所述定日鏡的鏡面中心點所成的面包括階梯形面、楔形面、下凹曲面、上凸曲面和碗形曲面。
18.如權利要求1所述的非等高定日鏡場，其特徵在於，還包括安裝維護通道，該通道位於定日鏡陣列與接收器之間，用於大型裝吊設備和人員進出對接收器和鏡場進行安裝和維護。
全文摘要
本發明涉及太陽能熱發電的技術領域，特別涉及一種用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場。本發明的用於太陽能熱發電系統的非等高定日鏡場，其包括接收器，用於接收定日鏡反射的太陽光；定日鏡陣列，用於接收太陽光並將太陽光反射到接收器上，不同行列的定日鏡的鏡面中心點不在同一水平面上。與現有技術相比，本發明的不同行列的定日鏡間存在高度差，因此，該布置形式對地面的平整度要求不高，可降低施工難度，同時，還可以減少相鄰定日鏡之間的陰影效應和阻擋效應，因此，在布置鏡場時，可將定日鏡布置得更加緊湊，即定日鏡的行列間距更小，這樣有利於提高鏡場的土地利用率，進而提高鏡場效率，從而降低了鏡場投資成本。
文檔編號F24J2/10GK102434978SQ20111044438
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者付傑, 吳小翠, 徐能, 李建華, 李江燁 申請人:浙江中控太陽能技術有限公司