專利名稱：高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)。
背景技術：
目前的光熱發(fā)電行業(yè)中，聚光裝置主要有槽式與塔式兩種。塔式是以鏡陣列光反射單元受控反射將陽光直接匯聚到塔式光收集器，一般采取架高且固定的光熱集熱器，后再經(jīng)過熱吸收、熱交換、熱傳導將所采集熱量送至熱發(fā)電系統(tǒng)。另外槽式發(fā)電一般為單軸跟蹤，所反射陽光的焦距點軌跡為一條直線，直線上放置光熱集熱管，管長約幾十米，通過此管收集熱量并傳輸外送。以上兩種方式中，塔式由于高度問題造成支承結(jié)構、承重結(jié)構的復雜化，高空作業(yè)及維護難度大。如在地面附近安裝熱交換裝置則熱密封及傳輸效率也將成為需要解決的問題，加上功率也只能取決于單個陣列的規(guī)模，功率集成難以實現(xiàn)。而槽式發(fā)電的集熱管，由于要長距離輸送熱量也有密封及熱損失等問題，維護起來同樣麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種由一個或多個光反射聚焦集熱裝置組合而成，太陽光經(jīng)多次反射匯聚、進行梯級光能量集中并進行熱轉(zhuǎn)換的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，包括集熱器、若干組光收集組合塔和聚焦反射鏡列陣，其中，光收集組合塔上設置有橢球反射面，每一組中的聚焦反射鏡列陣包括若干個散布在所述光收集組合塔周圍的聚焦反射鏡單元，光線依次經(jīng)過聚焦反射鏡單元、橢球反射面的兩次反射匯聚于集熱器。進一步，所述光收集組合塔包括所述橢球反射面、支撐塔架和激光校準單元，所述支撐塔架固定安裝在地面上，所述橢球反射面、激光校準單元安置于所述支撐塔架上。進一步，所述集熱器固定安裝在集熱器支架上，所述集熱器支架固定安裝在地面上。進一步，所述聚焦反射鏡單元包括聚光反射面、用于控制聚光反射面進行俯仰、方位角度調(diào)節(jié)的反射控制裝置和支撐結(jié)構。進一步，所述橢球反射面的形狀為橢球面的截取面，該截取面包括凸面和凹面兩個表面，其中凹面為反射面，凹面朝向所述聚焦反射鏡列陣。進一步，所述激光校準單元通過支持結(jié)構安裝在所述支撐塔架上，所述支持結(jié)構上設置有控制所述激光校準單元移動的部件，所述激光校準單元在所述橢球反射面的第一焦點處，用來調(diào)整光線匯聚及校準，在非校準狀態(tài)下將所述激光校準單元移到所述橢球反射面的凸面一側(cè)。進一步，所述集熱器的吸熱中心點與所述橢球反射面的第二焦點重合。
進一步，一個所述橢球反射面對應于一個所述集熱器。進一步，若干個所述橢球反射面的第二焦點重合，若干個所述橢球反射面共同對應于一個所述集熱器。本發(fā)明將反射聚焦集熱裝置所匯聚的光能通過橢球反射面進行空間的鏈接，即串并聯(lián)，將高密度的光能匯聚于一處，盡可能用光收集替代熱收集，提高光熱轉(zhuǎn)換效率降低熱散失。此外還將熱輸送線路大幅縮短，集熱溫度提高。另外還可克服空間和地理障礙的限制所產(chǎn)生的困難，簡化裝置降低成本。


圖1為本發(fā)明中一個橢球反射面對應于一個集熱器的結(jié)構示意圖； 圖2為本發(fā)明中2個橢球反射面對應于一個集熱器的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式實施例1
如圖ι所示，本實施例中為一個橢球反射面2對應于一個集熱器4的結(jié)構。本發(fā)明高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，包括集熱器4、光收集組合塔和聚焦反射鏡列陣1，其中，光收集組合塔包括所述橢球反射面2、支撐塔架6和激光校準單元3，支撐塔架6 固定安裝在地面上，橢球反射面2、激光校準單元3安置于支撐塔架6上。橢球反射面2的形狀為橢球面的截取面，該截取面包括凸面和凹面兩個表面，其中凹面為反射面，凹面朝向聚焦反射鏡列陣1。橢球反射面2的材料可選用不同金屬及其他非金屬材料，其凹面表面可采用鍍膜，反射層涂覆等反光工藝處理。聚焦反射鏡列陣1包括若干個散布在所述光收集組合塔周圍的聚焦反射鏡單元 9。聚焦反射鏡單元9又包括聚光反射面8、反射控制裝置7和支撐結(jié)構(圖中未示)。反射控制裝置7可受控，可控制聚光反射面8進行俯仰、方位角度調(diào)節(jié)，可將反射光匯聚于遠處空間的固定位置；其反射面材料可為玻璃、金屬或其他復合材料，采用工藝可為鍍膜，反射層涂覆。集熱器4固定安裝在集熱器支架5上，集熱器支架5固定安裝在地面上。集熱器4 的吸熱中心點與橢球反射面2的第二焦點重合。光線依次經(jīng)過聚焦反射鏡單元、橢球反射面2的兩次反射匯聚于集熱器4。光收集組合塔上被固定的橢球反射面數(shù)量可根據(jù)聚焦反射鏡列陣的需要及數(shù)量配合設置。激光校準單元3通過支持結(jié)構(圖中未示)安裝在支撐塔架6上，支持結(jié)構(圖中未示)上設置有控制激光校準單元3移動的部件，需要校準時，激光校準單元3移動到橢球反射面2的第一焦點處，用來調(diào)整光線匯聚及校準。在非校準狀態(tài)下，激光校準單元3移到橢球反射面2的凸面一側(cè)。工作時，對于聚焦反射鏡陣列1的每一部聚焦反射鏡單元9，由各自的反射控制裝置7受控對聚光反射面8進行俯仰、方位角度實時調(diào)節(jié)，將整個陣列的反射光匯聚于激光校準單元3的位置，即橢球反射面的第一焦點處。而后經(jīng)過橢球反射面2的反射又二次匯聚于集熱器4位置，即橢球反射面的第二焦點處。到此匯聚的光能通過集熱器吸收轉(zhuǎn)換為熱量。此外，當需要校準時，激光校準單元將置于橢球反射面的第一焦點處，與聚焦反射鏡單元的激光校準裝置(圖中未示)進行激光的相互位置及調(diào)整精度校準，完成后激光校準單元將受控移動到橢球反射面的凸面一側(cè)，避免受熱導致的高溫。實施例2
如圖2所示，本實施例中為2個橢球反射面15和18共同對應于一個集熱器14的結(jié)構。本實施例中包括2個橢球反射面，第一橢球反射面15和第二橢球反射面18的第二焦點相重合，一個集熱器14設置在重合的焦點處，從而使得2個橢球反射面，即第一橢球反射面15和第二橢球反射面18，共同對應于一個集熱器14。本實施例中，光收集組合塔之間還可通過橢球反射面將光路進行串并聯(lián)方式的連接，即通過設計使各自的第二焦點重合，使光能得以在一處空間得到聚集，從而提高集熱溫度，提高集熱器14的利用率。本實施例中的其他具體結(jié)構均與實施例1中相同。本實施例以兩個裝置的并聯(lián)使用舉例，其中，陣列的工作與單個裝置一樣，包括第一聚焦反射鏡陣列11、第二聚焦反射鏡陣列12，兩個陣列的反射光分別匯聚于第一激光校準單元17和第二激光校準單元16的相應位置，而后又分別經(jīng)第一橢球反射面15和第二橢球反射面18反射，共同匯聚于集熱器14的位置，此位置即第一橢球反射面的15第二焦點與第二橢球反射面18的第二焦點的重合點。在此進行光熱轉(zhuǎn)換，完成集熱功能。圖中箭頭 13表示光反射及匯聚方向。本發(fā)明中有關曲面反射特性有如下原理
繞橢圓線長軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球面，從其中一個焦點發(fā)出的光線經(jīng)橢球體內(nèi)表面反射后經(jīng)過另一焦點；即匯聚于橢球面其中一個焦點的光線經(jīng)橢球面反射后必然再匯聚于橢球面的另一個焦點。根據(jù)實際需要，本發(fā)明高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)中還可設置多組光收集組合塔及其相應的聚焦反射鏡列陣，如在大型的發(fā)電廠，可組合成千上萬的光收集組合塔，來同時取得太陽熱能?？筛鶕?jù)具體的地理位置、陽光強度等因素，采用若干個橢球反射面共同對應于一個集熱器，如2-10個橢球反射面共同對應于一個集熱器。采用若干個橢球反射面共同對應于一個集熱器具有有效的節(jié)約成本、節(jié)約空間、提高熱采集率、使用率等優(yōu)點。上述實施例中關于各個裝置部件的具體數(shù)量、數(shù)量間的相互對應關系，均不用于對本發(fā)明權利要求中技術方案的限制，其簡單數(shù)量的變化均在權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括集熱器、若干組光收集組合塔和聚焦反射鏡列陣，其中，光收集組合塔上設置有橢球反射面，每一組中的聚焦反射鏡列陣包括若干個散布在所述光收集組合塔周圍的聚焦反射鏡單元，光線依次經(jīng)過聚焦反射鏡單元、橢球反射面的兩次反射匯聚于集熱器。
2.如權利要求1所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述光收集組合塔包括所述橢球反射面、支撐塔架和激光校準單元，所述支撐塔架固定安裝在地面上，所述橢球反射面、激光校準單元安置于所述支撐塔架上。
3.如權利要求1所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述集熱器固定安裝在集熱器支架上，集熱器支架固定安裝在地面上。
4.如權利要求1所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦反射鏡單元包括聚光反射面、用于控制聚光反射面進行俯仰、方位角度調(diào)節(jié)的反射控制裝置和支撐結(jié)構。
5.如權利要求2所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述橢球反射面的形狀為橢球面的截取面，該截取面包括凸面和凹面兩個表面，其中凹面為反射面，凹面朝向所述聚焦反射鏡列陣。
6.如權利要求5所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述激光校準單元通過支持結(jié)構安裝在所述支撐塔架上，所述支持結(jié)構上設置有控制所述激光校準單元移動的部件，所述激光校準單元在所述橢球反射面的第一焦點處，用來調(diào)整光線匯聚及校準，在非校準狀態(tài)下將所述激光校準單元移到所述橢球反射面的凸面一側(cè)。
7.如權利要求2所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述集熱器的吸熱中心點與所述橢球反射面的第二焦點重合。
8.如權利要求7所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，一個所述橢球反射面對應于一個所述集熱器。
9.如權利要求7所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，若干個所述橢球反射面的第二焦點重合，若干個所述橢球反射面共同對應于一個所述集熱器。
10.如權利要求2所述的高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，其特征在于，所述光收集組合塔上所安置的所述橢球反射面的數(shù)量不受限制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高次聚焦集成光熱收集系統(tǒng)，包括集熱器、若干組光收集組合塔和聚焦反射鏡列陣，其中，光收集組合塔上設置有橢球反射面，每一組中的聚焦反射鏡列陣包括若干個散布在所述光收集組合塔周圍的聚焦反射鏡單元，光線依次經(jīng)過聚焦反射鏡單元、橢球反射面的兩次反射匯聚于集熱器。本發(fā)明將反射聚焦集熱裝置所匯聚的光能通過橢球反射面進行空間的鏈接，即串并聯(lián)，將高密度的光能匯聚于一處，盡可能用光收集替代熱收集，提高光熱轉(zhuǎn)換效率降低熱散失。此外還將熱輸送線路大幅縮短，集熱溫度提高。另外還可克服空間和地理障礙的限制所產(chǎn)生的困難，簡化裝置降低成本。
文檔編號G02B19/00GK102252441SQ201110143709
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者劉伯昂, 薛黎明 申請人:中海陽新能源電力股份有限公司