專利名稱：太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能接收設(shè)備，特別是太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光熱發(fā)電是利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過(guò)熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行發(fā)電， 目前，光熱發(fā)電技術(shù)大致有三類槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)。槽式線聚焦系統(tǒng) 是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽(yáng)光聚焦到管狀的接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱，在換 熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本型式是利用一組獨(dú) 立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡，將陽(yáng)光聚集到一個(gè)固定在塔頂部的接收器上，用以產(chǎn)生高溫。碟式系 統(tǒng)即拋物面反射鏡/斯特林系統(tǒng)是由許多鏡子形成的拋物面反射鏡組成，接收器在拋物面 的焦點(diǎn)上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750°C左右，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，如中國(guó)發(fā)明專 利公開(kāi)了一種申請(qǐng)?zhí)枮?00710043608. 2，名稱為球面反射鏡組合式聚光發(fā)電裝置，它是通 過(guò)多個(gè)球面反射鏡構(gòu)成的聚光器接收太陽(yáng)光，然后將每個(gè)反射鏡上匯聚的光斑反射到設(shè)置 在焦點(diǎn)處的接收器上，以此提高聚光倍數(shù)。上述太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)存在的不足是槽式線聚焦系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵是槽式線聚 焦太陽(yáng)能真空集熱管，國(guó)內(nèi)的真空集熱管還處于試驗(yàn)階段。槽式線聚焦聚光比低，能量在集 中過(guò)程中依賴管道和泵，管道系統(tǒng)接觸空氣面積大，熱量及阻力損失均較大，降低了系統(tǒng)的 凈輸出功率和效率。塔式系統(tǒng)的建設(shè)投資大，用軟件和大型機(jī)計(jì)算來(lái)定位反射鏡的控制系 統(tǒng)，運(yùn)行功耗大，并且光熱轉(zhuǎn)換效率低。碟式系統(tǒng)雖然光學(xué)效率高，可達(dá)四％，但因接收器 (一般為發(fā)電機(jī))都設(shè)置碟的焦點(diǎn)處，重心高，抗風(fēng)力差；在碟體追蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，接收器隨 著移動(dòng)，與其相連的管路也隨之移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力大；軟管、活結(jié)等部件長(zhǎng)期在高溫高壓環(huán)境下 使用，使用壽命短，維護(hù)工作量大；系統(tǒng)龐大，投資成本高，維護(hù)難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本方法的目的在于提供一種聚光比高，光散失少，接收器與碟體分離的太陽(yáng)能光 匯聚系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，包括拋物線反射碟、拋物線凸面反 射鏡、光接收裝置、太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于設(shè)置兩次光匯聚，在拋物線反射碟的 頂點(diǎn)處接收利用。拋物線反射碟將入射的太陽(yáng)光匯聚到位于拋物線反射碟焦點(diǎn)前的拋物線 凸面反射鏡上，形成一次匯聚，拋物線凸面反射鏡將匯聚光再次反射到位于拋物線反射碟 頂點(diǎn)處的光接收裝置上，形成二次匯聚。所述的拋物線凸面反射鏡的焦點(diǎn)高于拋物線反射碟的焦點(diǎn)，在拋物線凸面反射鏡 上再次反射形成二次匯聚的反射光線。拋物線反射碟與光接收裝置之間為相互不聯(lián)動(dòng)的分體結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤裝置包括支柱旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸 和拋物線反射碟的頂點(diǎn)在一條直線上。
光接收裝置的光接收面略大于二次匯聚光斑的面積。本發(fā)明提供的太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，通過(guò)拋物線反射碟把直射的太陽(yáng)光匯聚到小面 積的拋物線凸面鏡上，實(shí)現(xiàn)一次光匯聚。再由拋物線凸面鏡將匯聚的太陽(yáng)光再次反射到拋 物線反射碟頂點(diǎn)處形成光斑，實(shí)現(xiàn)二次匯聚。光接收裝置得到高溫光線可以直接利用，由光 接收裝置實(shí)現(xiàn)熱能到電能的轉(zhuǎn)化，也可以將多個(gè)光匯聚系統(tǒng)的光進(jìn)行再次匯聚，集中到熱 轉(zhuǎn)換設(shè)備上。理論上拋物線凸面反射鏡與拋物線反射碟的焦點(diǎn)重合，就會(huì)得到平直的反射 光線，但在實(shí)際生產(chǎn)和安裝以及設(shè)備跟蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)存在誤差，很難得到平直的二 次反射光線，所以本發(fā)明將拋物線凸面反射鏡向上移動(dòng)，使拋物線凸面反射鏡的焦點(diǎn)高于 拋物線反射碟的焦點(diǎn)，得到二次匯聚的反射光線，提高了聚光比，減少光散失。同時(shí)，通過(guò)調(diào) 整拋物線凸面反射鏡與拋物線反射碟焦點(diǎn)的距離來(lái)確定二次匯聚的光斑大小。光接收裝置 的光接收面略大于光斑的面積，可收集偏離的部分反射光線，消除反射和跟蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn) 生的誤差，系統(tǒng)聚光倍數(shù)可達(dá)400倍以上。本發(fā)明的特點(diǎn)是克服了已有技術(shù)中將光接收裝置安置在拋物碟焦點(diǎn)位置帶來(lái)的 問(wèn)題，采用將光接收裝置安置在拋物線反射碟的頂點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)光接收裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)的拋物線 反射碟互相分離，分體獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資成本低，拋物線反射碟重量 減輕，運(yùn)行耗能低，重心降低，抗風(fēng)能力增強(qiáng)，便于維護(hù)。設(shè)計(jì)兩次光匯聚，提高了聚光比， 匯聚到頂點(diǎn)處的光斑溫度高達(dá)上千度。安置在頂點(diǎn)處的光接收裝置不位移，所有和光接收 裝置相連的管路不用移動(dòng)，使光接收裝置可以承載高溫高壓，減少熱量損失，提高光熱轉(zhuǎn)換 率，實(shí)現(xiàn)了高效率光熱轉(zhuǎn)換。獨(dú)立的光接收裝置易于優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以最大限度減少熱量損 失。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明在圖1中，太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)主要由拋物線反射碟1、拋物線凸面反射鏡2、光接收 裝置3、太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤裝置組成，在拋物線反射碟的焦點(diǎn)下方設(shè)置有與其連為一體的拋物 線凸面反射鏡，拋物線凸面反射鏡的焦點(diǎn)高于拋物線反射碟的焦點(diǎn)，光接收裝置設(shè)置在拋 物線反射碟的頂點(diǎn)開(kāi)口處，光接收裝置與碟體為分體結(jié)構(gòu)，固定設(shè)置在立柱4上，這樣，碟 體在太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤裝置的驅(qū)動(dòng)下跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，光接收裝置始終處在頂點(diǎn)處不動(dòng)。通過(guò) 在拋物線反射碟的焦點(diǎn)下方設(shè)置拋物線凸面反射鏡，在拋物線反射碟的頂點(diǎn)處設(shè)置光接收 裝置，實(shí)現(xiàn)了兩次光匯聚。為了保證拋物線凸面反射鏡反射光線匯聚在光接收裝置的光接 收面上，通過(guò)調(diào)整拋物線凸面反射鏡焦點(diǎn)與拋物線反射碟焦點(diǎn)的距離，形成光匯聚，同時(shí)在 設(shè)計(jì)上光接收面的面積應(yīng)大于二次反射形成的光斑的面積。本實(shí)施例中拋物線反射碟的碟體表面和拋物線凸面反射鏡面采用反射率高的鍍 鋁反射鏡面。太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤裝置控制碟體隨太陽(yáng)運(yùn)行軌跡運(yùn)動(dòng)，它包括由電腦控制的支 柱旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5、6和仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸7和拋物線反射碟的頂點(diǎn)在 一條直線上，碟體仰角變化時(shí)，二次匯聚的光斑始終投射在頂點(diǎn)處。光接收裝置可以為熱采集器或光傳輸器，光傳輸器可使用光導(dǎo)管，通過(guò)光導(dǎo)管將 多個(gè)太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)匯聚的光線在再次集中匯聚。上述裝置的其它結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有技術(shù)，可以有多種實(shí)施方式，因此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，包括拋物線反射碟、拋物線凸面反射鏡、光接收裝置、太陽(yáng) 光自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于設(shè)置兩次光匯聚，在拋物線反射碟的頂點(diǎn)處接收利用，拋物線 反射碟將入射的太陽(yáng)光匯聚到反射碟焦點(diǎn)下方的拋物線凸面反射鏡上，形成一次匯聚，拋 物線凸面反射鏡將匯聚光反射到位于拋物線反射碟頂點(diǎn)處的光接收裝置表面，形成二次匯聚O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，其特征在于所述的拋物線凸面反射鏡 的焦點(diǎn)高于拋物線反射碟的焦點(diǎn)，在拋物線凸面反射鏡上再次反射形成二次匯聚的反射光 線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，其特征在于光接收裝置設(shè)置在拋物線反 射碟頂點(diǎn)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，其特征在于拋物線反射碟與光接收裝置 之間為相互不聯(lián)動(dòng)的分體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，其特征在于太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤裝置包括支 柱旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸和拋物線碟形反射裝置的頂點(diǎn)在一條 直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，其特征在于光接收裝置的光接收面略大 于二次匯聚光斑的面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能光匯聚系統(tǒng)，它設(shè)置兩次光匯聚，拋物線反射碟將入射的太陽(yáng)光匯聚到位于反射碟焦點(diǎn)下方的拋物線凸面反射鏡上，形成一次匯聚，拋物線凸面反射鏡將匯聚光再次反射到位于反射碟頂點(diǎn)處的光接收裝置表面，形成二次匯聚。其特點(diǎn)是克服了已有技術(shù)中將光接收裝置或發(fā)電設(shè)備設(shè)置在拋物碟焦點(diǎn)位置帶來(lái)的問(wèn)題，采用將光接收裝置設(shè)置在反射碟的頂點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)光接收裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)的反射碟互相分離，分體獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資成本低，反射碟重量減輕，運(yùn)行耗能低，重心降低，抗風(fēng)能力增強(qiáng)，便于維護(hù)。設(shè)計(jì)兩次光匯聚，提高了聚光比，匯聚到頂點(diǎn)處的光斑溫度高達(dá)上千度。安置在頂點(diǎn)處的光接收裝置不位移，所有和光接收裝置相連的管路不用移動(dòng)，使光接收裝置可以承載高溫高壓，減少熱量損失，提高光熱轉(zhuǎn)換率，實(shí)現(xiàn)了高效率光熱轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)F03G6/06GK102042184SQ200910207210
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者蔡學(xué)慶 申請(qǐng)人:蔡學(xué)慶