專利名稱：一種新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能集熱裝置及系統(tǒng)，特別涉及一種受熱點(diǎn)固定的新型碟 式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置及其構(gòu)成的聚能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是一種極為豐富的清潔能源，取之不盡，用之不竭，地球每年接受的太陽能 總量是世界年耗總能量的一萬多倍。太陽能光熱發(fā)電技術(shù)通過匯聚的太陽光來加熱液體或 氣體的傳熱工作介質(zhì)，該部分熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能后，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能。因而，該太陽能光 熱發(fā)電技術(shù)是具有廣闊應(yīng)用前景的太陽能利用技術(shù)之一。目前主流的太陽能光熱發(fā)電技術(shù)有塔式、槽式、菲涅爾式和碟式四種。其中，塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)包含在空曠地面上建立的一個(gè)集熱塔，以及圍繞集熱塔 設(shè)置的一定數(shù)量的定日鏡；定日鏡將太陽光聚集到集熱塔，使其中傳熱的工作介質(zhì)被加熱 到極高的溫度進(jìn)而產(chǎn)生高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。雖然其可獲得較高的工作介質(zhì)溫 度，但大規(guī)模應(yīng)用則需要占用大片土地；且定日鏡距離集熱塔動(dòng)輒數(shù)百米甚至上千米，對(duì)定 日鏡的定位精度要求極高。槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)，利用長(zhǎng)條形的圓柱拋面鏡，將太陽光反射到鏡面焦線位置的 集熱管；菲涅爾式光熱發(fā)電系統(tǒng)與之類似，以菲涅爾結(jié)構(gòu)的凹面反射鏡來替代所述圓柱拋 面鏡。槽式和菲涅爾式系統(tǒng)中，均是通過太陽能來加熱集熱管中工作介質(zhì)，再將介質(zhì)熱量匯 聚在一起后進(jìn)行發(fā)電。然而，由于在追蹤太陽的過程中無法讓陽光垂直入射至反射面，造成 能量的損失；而且，由于以線聚焦代替了點(diǎn)聚焦，需要加熱整條集熱管，造成受熱點(diǎn)分散，難 以獲得很高的工作介質(zhì)溫度；另外，由于需要在高溫高壓下長(zhǎng)期旋轉(zhuǎn)，所述集熱管的布置及 連接往往需要精心設(shè)計(jì)，否則很容易發(fā)生接口開裂、管路破損等情況，而使其中的工作介質(zhì) 泄露，對(duì)整個(gè)裝置的使用壽命和工作可靠性有很大影響。碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)，利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡獨(dú)立進(jìn)行定日跟蹤，并將入射的太陽 光聚焦到焦點(diǎn)上設(shè)置的小型的斯特林發(fā)電機(jī)直接進(jìn)行發(fā)電。然而，由于收集的太陽能難以 存儲(chǔ)和集中，若每個(gè)系統(tǒng)收集的太陽能不夠又難以使功率固定的斯特林發(fā)電機(jī)工作，因而 集熱效率不高；且眾多小型的分散式電源的產(chǎn)生，給并網(wǎng)發(fā)電帶來諸多不便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置及系統(tǒng)，通過自動(dòng) 跟蹤太陽的凹面反射鏡，使陽光垂直入射，實(shí)現(xiàn)有效接收面積的最大化；由凹面反射鏡將陽 光匯聚到焦點(diǎn)附近，對(duì)焦點(diǎn)附近的集熱管受熱點(diǎn)進(jìn)行集中加熱，以獲取較高溫度的工作介 質(zhì)；使追蹤過程中受熱點(diǎn)位于焦點(diǎn)的空間位置不變，來簡(jiǎn)化集熱管的設(shè)計(jì)安裝。在聚能系統(tǒng) 中，將若干集熱裝置的集熱管輸送的高熱工作介質(zhì)收集匯總后，向外集中供熱或集中發(fā)電。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供的一種新型碟式太陽能定點(diǎn)聚 能的裝置，包含反射鏡，設(shè)置在所述反射鏡焦點(diǎn)上的受熱點(diǎn)，以及與所述受熱點(diǎn)連接的集熱管；所述反射鏡對(duì)太陽光進(jìn)行隨轉(zhuǎn)追蹤，并匯聚光熱能量至所述受熱點(diǎn)上；所述受熱 點(diǎn)的該空間位置在反射鏡進(jìn)行太陽隨轉(zhuǎn)追蹤時(shí)固定不變；所述集熱管內(nèi)部設(shè)置有傳熱的工作介質(zhì)；該工作介質(zhì)通過聚焦在所述受熱點(diǎn)上的 太陽能來加熱，再經(jīng)由所述集熱管向外輸送。所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，還包含一機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其支撐 并控制所述反射鏡對(duì)太陽光進(jìn)行隨轉(zhuǎn)追蹤，使陽光垂直入射到所述反射鏡上；所述機(jī)械支 撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有一支撐軸，以及與所述支撐軸、反射鏡分別連接的一俯仰軸。所述支撐軸豎直設(shè)置；所述反射鏡上開設(shè)有一個(gè)條形缺口，其由反射鏡的中心徑 向延伸至邊緣位置，使所述支撐軸經(jīng)由該缺口穿過所述反射鏡后，固定設(shè)置在地面上。所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，還包含與所述支撐軸連接的圓柱減速 器；在所述圓柱減速器推動(dòng)下，所述反射鏡可圍繞所述支撐軸旋轉(zhuǎn)。所述俯仰軸一端與所述支撐軸頂端固定連接，另一端固定設(shè)置在所述反射鏡的中 心。俯仰軸還通過一液壓桿與支撐軸連接；通過上述液壓桿的推動(dòng)來調(diào)整所述俯仰軸 與支撐軸之間的夾角，進(jìn)而帶動(dòng)反射鏡的傾斜角度改變。所述集熱管穿設(shè)固定在所述機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐軸中；所述集熱管頂部位 于所述反射鏡焦點(diǎn)，并在該集熱管頂部固定設(shè)置所述空間位置不變的受熱點(diǎn)。一種太陽能聚能系統(tǒng)，包含若干所述碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置；每個(gè)所述碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置包含對(duì)太陽隨轉(zhuǎn)追蹤的反射鏡，以及設(shè)置在 所述反射鏡焦點(diǎn)位置的受熱點(diǎn)；所述受熱點(diǎn)的該空間位置，在所述反射鏡進(jìn)行太陽隨轉(zhuǎn)追 蹤時(shí)固定不變；每個(gè)所述兩鏡式太陽能集熱裝置，還包含與所述受熱點(diǎn)連接的集熱管；通過聚焦 在所述受熱點(diǎn)的太陽能來加熱所述集熱管內(nèi)流經(jīng)的工作介質(zhì)；所述太陽能聚能系統(tǒng)中，還包含一熱能集中機(jī)構(gòu)，其與所述若干碟式太陽能定點(diǎn) 聚能的裝置的集熱管輸出端連接，接收并統(tǒng)一存儲(chǔ)所述若干集熱管中流出的經(jīng)過加熱的工 作介質(zhì)；所述熱能集中機(jī)構(gòu)將所述工作介質(zhì)的熱量向外部輸出供熱，或分配至與熱能集中 機(jī)構(gòu)連接的若干發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。本實(shí)用新型所述新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置及系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型的每個(gè)集熱裝置中，由機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐，并通過其中支撐軸 和俯仰軸的配合設(shè)置，使反射鏡能夠隨轉(zhuǎn)追蹤太陽，保持陽光在反射鏡上垂直入射，使有效 接收面積最大化。相比現(xiàn)有槽式和菲涅爾式系統(tǒng)的線聚焦，本實(shí)用新型中陽光經(jīng)反射鏡收集后，對(duì) 焦點(diǎn)上的集熱管受熱點(diǎn)進(jìn)行集中加熱，通過該點(diǎn)聚焦方式能夠獲取很高的工作介質(zhì)溫度。 由于所述受熱點(diǎn)的空間位置在反射鏡追蹤太陽的過程中固定不變，大大簡(jiǎn)化了集熱管的設(shè) 計(jì)安裝。本實(shí)用新型所述聚能系統(tǒng)中，將若干集熱裝置的集熱管輸送的高熱工作介質(zhì)進(jìn)行 收集匯總，再分配給少數(shù)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，解決了現(xiàn)有碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電電源分散 的缺陷。[0025]本實(shí)用新型所述兩鏡式太陽能集熱裝置及系統(tǒng)，適用于構(gòu)成太陽能集中供熱或集 中發(fā)電的系統(tǒng)，其應(yīng)用規(guī)?？筛鶕?jù)需要選擇，既可用于大規(guī)模的光熱發(fā)電或供熱系統(tǒng)，又能 夠應(yīng)用于如居民小區(qū)屋頂?shù)刃⌒蛨?chǎng)合。

圖1是本實(shí)用新型所述新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述太陽能聚能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本實(shí)用新型所述新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，包含一有聚焦功 能的凹面反射鏡10，設(shè)置在所述反射鏡10焦點(diǎn)位置的集熱管20受熱點(diǎn)21，以及支撐所述 反射鏡10、集熱管20及受熱點(diǎn)21的機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)反射鏡10對(duì)太陽光的隨轉(zhuǎn)追蹤，使陽光能夠垂直入射到該反射鏡10的 凹面上，以最大面積、最大效率地接收并反射太陽光，在所述機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用兩軸 式，包含一豎直設(shè)置的支撐軸31和一俯仰軸32。所述反射鏡10上開設(shè)有一個(gè)條形缺口 11，其由反射鏡10的中心徑向延伸至邊緣 位置，使所述支撐軸31經(jīng)由該缺口 11穿過所述反射鏡10后，固定設(shè)置在地面上。所述反 射鏡10在圓柱減速器推動(dòng)下，可圍繞該支撐軸31旋轉(zhuǎn)。所述俯仰軸32 —端與所述支撐軸31頂端固定連接，另一端固定設(shè)置在所述反射 鏡10的中心。俯仰軸32還通過一液壓桿33與支撐軸31連接。通過上述液壓桿33的推 動(dòng)來調(diào)整所述俯仰軸32與支撐軸31之間的夾角，進(jìn)而帶動(dòng)反射鏡10的傾斜角度改變。所述受熱點(diǎn)21固定安裝在所述集熱管20頂部；由于該受熱點(diǎn)21位于所述反射鏡 10的焦點(diǎn)位置，經(jīng)所述反射鏡10收集的陽光能量集中于受熱點(diǎn)21這一小片區(qū)域，可將集熱 管20內(nèi)設(shè)有的工作介質(zhì)加熱到很高的溫度。另外，在反射鏡10追蹤太陽的過程中，所述受 熱點(diǎn)21的空間位置可固定不變，即始終保持在反射鏡10焦點(diǎn)上，大大簡(jiǎn)化了集熱管20的 設(shè)計(jì)安裝。所述集熱管20穿設(shè)固定在機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐軸31中，將其內(nèi)部被加熱 的工作介質(zhì)向外輸送。該集熱管20應(yīng)具有較好的保溫性能，以減少高溫的工作介質(zhì)輸送時(shí) 的熱量損失。配合參見圖1、圖2所示，若干個(gè)上述新型碟式太陽能集熱裝置，其各自的集熱管 20輸出端連接至同一個(gè)熱能集中機(jī)構(gòu)40，構(gòu)成一太陽能聚能系統(tǒng)。所述熱能集中機(jī)構(gòu)40將 各集熱管20輸送的高溫工作介質(zhì)集中存儲(chǔ)，并輸出其收集的介質(zhì)熱量向外供熱，或分配給 外部少量的幾個(gè)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。該發(fā)電設(shè)備可以包含將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的汽輪機(jī)， 以及將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。綜上所述，本實(shí)用新型所述新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，由機(jī)械支撐及傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)支撐，并通過其中支撐軸31和俯仰軸32的配合設(shè)置，使反射鏡10能夠隨轉(zhuǎn)追蹤太陽， 保持陽光在反射鏡10上垂直入射，使有效接收面積最大化。相比現(xiàn)有槽式和菲涅爾式系統(tǒng)的線聚焦，本實(shí)用新型中陽光經(jīng)反射鏡10收集后，對(duì)焦點(diǎn)上的集熱管20受熱點(diǎn)21進(jìn)行集中加熱，通過該點(diǎn)聚焦方式能夠獲取很高的工作介 質(zhì)溫度。由于所述受熱點(diǎn)21的空間位置在反射鏡10追蹤太陽的過程中固定不變，大大簡(jiǎn) 化了集熱管20的設(shè)計(jì)安裝。本實(shí)用新型所述太陽能聚能系統(tǒng)中，所述若干集熱管20輸出高熱的工作介質(zhì)，其 介質(zhì)熱量經(jīng)過收集匯總后被分配給少數(shù)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，解決了現(xiàn)有碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā) 電電源分散的缺陷。本實(shí)用新型所述兩鏡式太陽能集熱裝置及系統(tǒng)，適用于構(gòu)成太陽能集中供熱或集 中發(fā)電的系統(tǒng)，其應(yīng)用規(guī)?？筛鶕?jù)需要選擇，既可用于大規(guī)模的光熱發(fā)電或供熱系統(tǒng)，又能 夠應(yīng)用于如居民小區(qū)屋頂?shù)刃⌒蛨?chǎng)合。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于 本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，包含反射鏡(10)，設(shè)置在所述 反射鏡(10)焦點(diǎn)上的受熱點(diǎn)(21)，以及與所述受熱點(diǎn)(21)連接的集熱管(20);所述反射鏡(10)對(duì)太陽光進(jìn)行隨轉(zhuǎn)追蹤，并匯聚光熱能量至所述受熱點(diǎn)(21)上；所述 受熱點(diǎn)(21)的該空間位置在反射鏡(10)進(jìn)行太陽隨轉(zhuǎn)追蹤時(shí)固定不變；所述集熱管(20)內(nèi)部設(shè)置有傳熱的工作介質(zhì)；該工作介質(zhì)通過聚焦在所述受熱點(diǎn) (21)上的太陽能來加熱，并經(jīng)由所述集熱管(20)向外輸送。
2.如權(quán)利要求1所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，還包含一機(jī)械 支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其支撐并控制所述反射鏡(10)對(duì)太陽光進(jìn)行隨轉(zhuǎn)追蹤，使陽光垂直入射 到所述反射鏡(10)上；所述機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有一支撐軸(31)，以及與所述支撐軸 (31)、反射鏡(10 )分別連接的一俯仰軸(32 )。
3.如權(quán)利要求2所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，所述支撐軸(31)豎直設(shè)置；所述反射鏡(10)上開設(shè)有一個(gè)條形缺口(11)，其由反射鏡(10)的中心徑向 延伸至邊緣位置，使所述支撐軸(31)經(jīng)由該缺口(11)穿過所述反射鏡(10)后，固定設(shè)置在 地面上。
4.如權(quán)利要求3所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，還包含與所述 支撐軸(31)連接的圓柱減速器；在所述圓柱減速器推動(dòng)下，所述反射鏡(10)可圍繞所述支 撐軸(31)旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，所述俯仰軸(32)—端與所述支撐軸(31)頂端固定連接，另一端固定設(shè)置在所述反射鏡(10)的中心。
6.如權(quán)利要求5所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，俯仰軸(32)還 通過一液壓桿(33)與支撐軸(31)連接；通過上述液壓桿(33)的推動(dòng)來調(diào)整所述俯仰軸 (32)與支撐軸(31)之間的夾角，進(jìn)而帶動(dòng)反射鏡(10)的傾斜角度改變。
7.如權(quán)利要求4或6所述的新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置，其特征在于，所述集熱管 (20)穿設(shè)固定在所述機(jī)械支撐及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐軸(31)中；所述集熱管(20)頂部位于所 述反射鏡(10)焦點(diǎn)，并在該集熱管(20)頂部固定設(shè)置所述空間位置不變的受熱點(diǎn)(21)。
8.一種太陽能聚能系統(tǒng)，其特征在于，包含若干所述碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置； 每個(gè)所述碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置包含對(duì)太陽隨轉(zhuǎn)追蹤的反射鏡(10)，以及設(shè)置在所述反射鏡(10)焦點(diǎn)位置的受熱點(diǎn)(21);所述受熱點(diǎn)(21)的該空間位置，在所述反射鏡 (10)進(jìn)行太陽隨轉(zhuǎn)追蹤時(shí)固定不變；每個(gè)所述兩鏡式太陽能集熱裝置，還包含與所述受熱點(diǎn)(21)連接的集熱管(20);通過 聚焦在所述受熱點(diǎn)(21)的太陽能來加熱所述集熱管(20)內(nèi)流經(jīng)的工作介質(zhì)；所述太陽能聚能系統(tǒng)中，還包含一熱能集中機(jī)構(gòu)(40)，其與所述若干碟式太陽能定點(diǎn) 聚能的裝置的集熱管(20)輸出端連接，接收并統(tǒng)一存儲(chǔ)所述若干集熱管(20)中流出的經(jīng) 過加熱的工作介質(zhì)；所述熱能集中機(jī)構(gòu)(40)將所述工作介質(zhì)的熱量向外部輸出供熱，或分 配至與熱能集中機(jī)構(gòu)(40)連接的若干發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型碟式太陽能定點(diǎn)聚能的裝置及系統(tǒng)，使反射鏡實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)或改變傾斜角度以使太陽光始終垂直入射，從而以最大的接收面積來匯聚光熱能量至反射鏡焦點(diǎn)位置的受熱點(diǎn)，并加熱與受熱點(diǎn)連接的集熱管內(nèi)流經(jīng)的工作介質(zhì)。由于受熱點(diǎn)的空間位置在反射鏡隨轉(zhuǎn)追蹤太陽時(shí)固定不變，該點(diǎn)聚焦方式能夠獲取很高的工作介質(zhì)溫度，并能夠大大簡(jiǎn)化集熱管的設(shè)計(jì)安裝，因此可以在一太陽能聚能系統(tǒng)中，將若干集熱管輸出的高溫介質(zhì)收集后統(tǒng)一向外供熱或分配給少數(shù)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，解決了現(xiàn)有碟式系統(tǒng)聚能效率低且發(fā)電電源分散的缺陷。
文檔編號(hào)F24J2/46GK201926145SQ20112002167
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者伍志軍, 張中, 張聲榮, 李貴濤, 李釗明, 繆同群, 陳世祥 申請(qǐng)人:上海新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司