混合定日鏡場(chǎng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及通過(guò)將太陽(yáng)能聚集在安裝在塔頂?shù)闹行慕邮掌魃蟻?lái)發(fā)電。 在該技術(shù)中，本發(fā)明涉及圍繞接收器并朝向接收器導(dǎo)引太陽(yáng)輻射的定日鏡的場(chǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 定日鏡是類(lèi)似鏡子的反射表面，旨在反射太陽(yáng)輻射并朝向特定的目標(biāo)導(dǎo)引太陽(yáng)輻 射。
[0003] 這些定日鏡是可調(diào)整的，且通常設(shè)有雙軸跟蹤系統(tǒng)用來(lái)在兩個(gè)軸上單獨(dú)地跟蹤太 陽(yáng)。這些驅(qū)動(dòng)裝置使得定日鏡能夠?qū)崿F(xiàn)方位角和高度角運(yùn)動(dòng)。
[0004] 在熱電中央接收器設(shè)備中，定日鏡形成太陽(yáng)能場(chǎng)的一部分。太陽(yáng)能場(chǎng)由一系列的 定日鏡構(gòu)成，其主要目的在于反射太陽(yáng)輻射并朝向位于塔頂?shù)慕邮掌鲗?dǎo)引太陽(yáng)輻射。因此， 定日鏡法線(xiàn)總是在太陽(yáng)和塔接收器的中間。
[0005] 在接收器內(nèi)側(cè)，流體被太陽(yáng)輻射加熱，并經(jīng)過(guò)葉輪而直接發(fā)電，或然后其在換熱器 中被使用以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽最終通過(guò)葉輪。
[0006] 因此，定日鏡是具有反射表面、支撐結(jié)構(gòu)、方位角和高度角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和底座的元 件，具有其相應(yīng)的基座和本地控制系統(tǒng)。
[0007] 隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)有多種不同形式和構(gòu)造的定日鏡被開(kāi)發(fā)出來(lái)。
[0008] 在現(xiàn)有技術(shù)中，我們能夠發(fā)現(xiàn)具有連續(xù)的反射表面的定日鏡、使用菲涅爾反射系 統(tǒng)的定日鏡、拉伸膜定日鏡或有小面的定日鏡。
[0009] 具有連續(xù)反射表面的定日鏡在結(jié)構(gòu)和反射平面方面都能夠具有完全平坦的鏡面， 就像專(zhuān)利US2009/0007901中的定日鏡的示例一樣，這一專(zhuān)利文件我們將在下文進(jìn)行描述。
[0010] 拉伸膜定日鏡主要由環(huán)形結(jié)構(gòu)和略微彎曲的拉伸膜構(gòu)成，具有太陽(yáng)能聚集在其上 的反射表面。這一曲率使得定日鏡能夠聚集太陽(yáng)的輻射。
[0011] 關(guān)于有小面的定日鏡，在該情形中，定日鏡由多個(gè)較小的反射元件構(gòu)成，該多個(gè)較 小的反射元件集合在一起具有我們可以稱(chēng)為小面的結(jié)構(gòu)，當(dāng)小面沿特定的定向布置（稱(chēng)為 "傾斜"）時(shí)，所有這些小面一起構(gòu)成最終的定日鏡。
[0012] 關(guān)于有小面的定日鏡，在現(xiàn)有技術(shù)中，有多種布置結(jié)構(gòu)用來(lái)安裝這些小面。專(zhuān)利 US4276872A通過(guò)其附圖描述了有小面的定日鏡，其中拼成定日鏡的多個(gè)小面具有和平面反 射表面一樣的結(jié)構(gòu)或支撐。
[0013] 為了將有小面的定日鏡設(shè)置成具有聚集太陽(yáng)輻射的能力并因此獲得到接收器中 的最大太陽(yáng)熱能，小面的反射表面能夠是彎曲的。
[0014] 專(zhuān)利ES2351755中描述了一種用于制造定日鏡小面的系統(tǒng)，定日鏡小面由反射表 面和支撐件構(gòu)成，其中反射表面是預(yù)先彎曲的。
[0015] 專(zhuān)利ES2326586描述了用于定日鏡的小面，其由平坦結(jié)構(gòu)構(gòu)造而成，其中反射主 體也是彎曲的。
[0016] 根據(jù)反射表面的形狀，存在兩種類(lèi)型的定日鏡：無(wú)光象聚光定日鏡和光象聚光定 日鏡。
[0017] 1)無(wú)光象聚光定日鏡，諸如 Υ· T. Chen，Κ· K. Chong，Τ· P. Bligh，L. C. Chen，Jasmy Yunus, Κ. S. Kannan, Β. Η. Lim, C. S. Lim, Μ. A. Alias, Noriah Bidin, Omar Aliman, Sahar Salehan，SHK. ABD. Rezan S. A. Η，C. Μ. Tam和Κ. Κ. Tan在"無(wú)光象聚光定日鏡"中提議的定日 鏡，能夠使散光作用被減弱，能夠被轉(zhuǎn)化成在接收器中缺少用于預(yù)先附著的空隙的能量，并 且是在入射角（定日鏡的法線(xiàn)相對(duì)于入射光束的角度，在〇到90度之間）不等于零度的時(shí) 候發(fā)生的光學(xué)象差。不幸的是，這種類(lèi)型的定日鏡有成本問(wèn)題，因?yàn)楦櫴切D(zhuǎn)-高度：有 一個(gè)定日鏡主軸總是保持垂直，另一軸總是平行于由入射光束、定日鏡法線(xiàn)和反射光束形 成的平面。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)提升運(yùn)動(dòng)意味著定日鏡的重力中心不是與底座保持在一條直線(xiàn)上， 這會(huì)涉及比平常更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。還有，需要附加的機(jī)構(gòu)用于不同的小面，假定每個(gè)小面獨(dú) 立于彼此地旋轉(zhuǎn)，那么軸的定向可以通過(guò)將光束朝向接收器的中心來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0018] 在其他的執(zhí)行方法中，定日鏡是菲涅爾型式的反射器，具有方位角和高度型跟蹤 系統(tǒng)。這一幾何形狀具有限制移動(dòng)范圍（專(zhuān)利ES 1074545U)和二階余弦效應(yīng)的缺點(diǎn)，這一 效應(yīng)抵消了關(guān)于消除結(jié)構(gòu)的曲率而帶來(lái)的節(jié)省。
[0019] 2)此外，光象聚光定日鏡包括平坦定日鏡和球形或旋轉(zhuǎn)拋物線(xiàn)定日鏡。
[0020] 對(duì)于限定設(shè)計(jì)的接收角β (該角度考慮到涉及定日鏡的制造和安裝不同的誤差 和太陽(yáng)對(duì)著的角度），平坦定日鏡不具有聚集能力，并且將其自身的光圈（鏡面）投射到接 收器上，在遠(yuǎn)處被接收角線(xiàn)性地放大。如果使用大尺寸，則在接收器光圈上溢出造成的損失 (由于被聚集器反射而不能到達(dá)接收器的輻射量造成的損失）對(duì)于單獨(dú)的定日鏡將使得對(duì) 于定日鏡本身的投資難以實(shí)施。
[0021] 這些平坦和小型定日鏡不聚集，但是它們使得模塊化設(shè)備能夠被建造，顯著地減 少了結(jié)構(gòu)和地基成本并節(jié)約了鏡面彎曲上的花費(fèi)，然而，這意味著運(yùn)行和維護(hù)成本增加，因 為需要更多的機(jī)構(gòu)、控制和相關(guān)的程序來(lái)提供相同的熱能，這些熱能是我們用更大的定日 鏡場(chǎng)能夠產(chǎn)生的。
[0022] 具有平坦和小型定日鏡的這些場(chǎng)在之前提到的專(zhuān)利US2009/007901中有所描述。
[0023] 對(duì)于具有旋轉(zhuǎn)拋物表面的定日鏡，光學(xué)聚集有所不同：限定設(shè)計(jì)的接收角，并且為 了使太陽(yáng)福射入射角趨于零，當(dāng)焦距是聚集達(dá)到C = 0. 25(l/sen2 δ ) = 〇. 25Cmax時(shí)的光 圈的約0. 6倍時(shí)，這種類(lèi)型的收集器將聚集最大化；也就是說(shuō)，0. 225倍的最大聚集對(duì)于光 學(xué)問(wèn)題是可能的，其中S是接收角β的半角，β =2δ。在實(shí)踐中，球形地形成的塔設(shè)備 中的定日鏡具有比在最大捕獲Cmax = l/sen2 δ的標(biāo)準(zhǔn)下的最優(yōu)焦距更大的焦距；這意味 著，用小的或幾乎為零的入射角，定日鏡距離接收器越遠(yuǎn)聚集較少，定日鏡在特定的距離上 不能聚集，也就是說(shuō)，反射到接收器上產(chǎn)生的光斑比定日鏡實(shí)際的光圈要大，并且僅僅考慮 到在接收器的設(shè)計(jì)接收角之內(nèi)的光線(xiàn)。指出這一點(diǎn)非常重要，對(duì)于塔設(shè)備定日鏡場(chǎng)中小的 入射角和正常的焦距，拋物線(xiàn)幾何形狀與球形的幾何形狀是類(lèi)似的。因此，考慮到球形定日 鏡的幾何形狀，對(duì)于這些或更大的焦距，接收器上光斑的尺寸對(duì)于目標(biāo)在于大的定日鏡或 具有相同曲率的小的定日鏡在入射角總是接近零度時(shí)是相同的。兩種之間的區(qū)別出現(xiàn)在入 射角大于零度時(shí)（入射角是由朝向定日鏡上一點(diǎn)的入射光線(xiàn)的矢量與在該點(diǎn)上反射面的 法線(xiàn)之間形成的角度），所以對(duì)于大表面球形聚集器，會(huì)發(fā)生越顯著的方位角效應(yīng)，這將導(dǎo) 致更大且更寬的光象。
[0024] 基于定日鏡的焦距（f)，其被定義為從定日鏡樞轉(zhuǎn)點(diǎn)（反射表面的中心）到位于
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于具有中央接收器的太陽(yáng)能聚集設(shè)備的混合定日鏡場(chǎng)，所述混合定日鏡場(chǎng)最 小化由于散光、余弦效應(yīng)而導(dǎo)致的損失，并最大化每個(gè)定日鏡的可見(jiàn)度， 其