用于定日鏡的反射鏡的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電塔，并且特別涉及設計用于所述太陽能發(fā)電塔的定日鏡，并尤其涉及其反射鏡。
【背景技術】
[0002]能源供應商一直在致力于尋求替代性一次能源。一種這樣的能源為太陽能，且一種利用太陽能的方式為采用中央塔式發(fā)電站。
[0003]太陽能接收器系統(tǒng)可以使用日射來生成過熱蒸汽或超臨界蒸汽，或用于加熱熔鹽。太陽能接收器系統(tǒng)可包括從定日鏡的太陽能場接收反射聚焦日光的太陽塔。每個定日鏡均包括一個或多個反射鏡，所述反射鏡可對準太陽能接收器系統(tǒng)。隨著太陽在天空中移動，定日鏡可調整其取向以跟蹤太陽，從而繼續(xù)將反射日光引導至與接收器系統(tǒng)相關聯的一個或多個對準點上。太陽能接收器可構造成使用從定日鏡接收到的日射來加熱水或蒸汽或超臨界蒸汽、或任何其它類型的太陽能流體。

【發(fā)明內容】

[0004]根據本發(fā)明所公開的主題的一方面，提供了一種用于與中央塔式發(fā)電站一起使用的定日鏡的反射鏡組件。所述反射鏡組件包括具有前側和后側的反射鏡。前側包括反射表面，所述反射表面被構造來向收集塔反射入射在其上的太陽輻射。后側包括低發(fā)射率背層，所述低發(fā)射率背層被構造來減少因紅外輻射造成的從所述反射鏡組件的熱能損失。
[0005]可任選地，低發(fā)射率背層可以包括具有不大于0.4的發(fā)射率的涂層。各種低發(fā)射率背層可以通過涂抹施加至后側。
[0006]低發(fā)射率背層可以包括各自具有不大于約200g/m2的重量的一個或多個低發(fā)射率涂層。根據一些實例，每個涂層可以具有不大于約100g/m2的重量。
[0007]另外地或可替代地，涂層可以通過薄膜沉積技術來施加。薄膜沉積技術可以包括化學沉積技術，所述化學沉積技術可為或可包括鍍敷、化學溶液沉積、旋涂、化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積、原子層沉積或其組合。
[0008]不同的是，薄膜沉積技術可以包括物理氣相沉積技術，所述物理氣相沉積技術可為或可包括脈沖激光沉積、陰極電弧沉積、電子束物理氣相沉積、蒸發(fā)沉積或其組合。物理氣相沉積技術可為或可包括濺射，所述濺射可為或可包括離子束濺射、反應濺射、離子輔助沉積、高靶利用率濺射、高功率脈沖磁控濺射、氣流濺射或其組合。
[0009]低發(fā)射率材料可以包括復合物，諸如聚合物基復合物。例如，聚氨酯和銅的復合物坐寸ο
[0010]可替代地或另外地，低發(fā)射率材料可以包括一種或多種金屬。所述一種或多種金屬可為或可包括銅、鋁、銀、金或鑰中的一種或多種。
[0011]涂層可以包括氧化鋅和/或陶瓷。
[0012]涂層可以具有不大于0.3的發(fā)射率。根據一些實例，涂層可以具有不大于0.2的發(fā)射率。
[0013]根據本發(fā)明所公開的主題的另一方面，提供了一種中央塔式發(fā)電站，其包括收集塔和多個如上所述和/或在后續(xù)描述中所述的定日鏡，每個所述定日鏡均設置來向收集塔反射入射的太陽輻射。
【附圖說明】
[0014]為了理解本發(fā)明所公開的主題以及為了了解在實踐中本發(fā)明是如何實施的，現將參照附圖且僅以非限制的示例方式來對實施方案進行描述，其中:
[0015]圖1為中央塔式發(fā)電站的示意圖；
[0016]圖2為圖1中所示的中央塔式發(fā)電站的定日鏡的透視圖；
[0017]圖3為圖2中所示的定日鏡的仰角驅動器的透視圖；
[0018]圖4為圖3中所示的仰角驅動器的底端的仰視特寫透視圖；
[0019]圖5為具有金屬背部部分的現有技術定日鏡的示意表示；以及
[0020]圖6表示用于定日鏡的實施方案中的低發(fā)射率反射鏡的截面。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，提供了大體以10表示的中央塔式發(fā)電站。中央塔式發(fā)電站10包括定日鏡12的陣列，其被構造來向收集塔14反射入射的太陽輻射。收集塔14含有由反射的太陽輻射加熱并從而用于向發(fā)電站提供電力的熱流體(未示出)。發(fā)電站可為例如水力發(fā)電，在這種情況下，加熱的熱流體用于過度加熱水，過度加熱的水隨后通過渦輪膨脹，以獲取有用能量并進行發(fā)電。
[0022]如圖2所示，每個定日鏡12均包括被構造來將定日鏡支撐在地面中的固定位置的底座裝置16以及由底座裝置支撐的反射鏡組件18。
[0023]基座裝置16包括將固定在地面中的塔架20以及尤其是支撐反射鏡組件18的位置的接口裝置22。底座裝置還包括方位角驅動器24和仰角驅動器26，其分別控制反射鏡組件18的反射表面的方位角和仰角。
[0024]反射鏡組件18包括支撐多個支撐臂30的扭矩管28。支撐臂30支撐一個或多個(例如，兩個或四個)反射鏡32，這些反射鏡構成定日鏡12的反射表面。另外，提供了可安裝至反射鏡組件18的功率控制模塊(PCM)組件34。
[0025]PCM組件34被構造來至少部分地基于由單獨的中央控制(未示出)提供的指令來向方位角驅動器24和仰角驅動器26提供指令。另外，PCM組件34可促進與其它定日鏡的PCM組件的通信，所述通信是通過與其直接通信或是經由單獨的接入點(未示出)來通信。PCM組件進一步被構造來提供用于其自身的電力，并且提供為方位角驅動器24和仰角驅動器26供電的電力。
[0026]如圖3所示，仰角驅動器26被形成為電動活塞，其包括可滑動地接收在活塞外殼42內的活塞桿40。仰角驅動器26被構造成使得活塞桿40從活塞外殼42的底端44處伸出活塞外殼42和縮回到活塞外殼42內。仰角驅動器26進一步包括例如在活塞外殼42的頂端48處的控制單元46，所述控制單元46被構造來引導仰角驅動器26的操作，尤其是在活塞外殼42內的活塞桿40的移動。
[0027]如圖4所示，環(huán)形刮冰器50可設在活塞外殼42的底端44處，與活塞外殼42 —體形成，或作為單獨元件形成，這視情況而定。向內刀片52在刮冰器50的內緣上形成。刀片52被構造來使活塞桿40貼適地接收在其中，同時允許活塞桿40滑動貫穿其中。具體來說，刀片被構造來在活塞桿40縮回到活塞外殼42中之前將霜、冰、雪和/或其它類似形式的冷凍水從活塞桿40移除。
[0028]刀片52可由諸如金屬或塑料的任何合適材料制成。其可包括單個平坦邊緣，或可有利于斷開冷凍水的兩個或更多個脊。
[0029]應當了解，雖然以上公開定日鏡12的一個實例，但其僅被提供作為非限制性實例。在實踐中，可根據2010年5月11日公布的US 7，714，260、2013年10月29日公布的US 8，567,970,2011年11月22日公布的US 8,063, 349和/或2012年12月13日公布的US 2012/0314314中的任何一個或多個的整個公開內容的部分來提供定日鏡，以上專利的內容以引用的方式整體并入本文。
[0030]已發(fā)現，諸如上文所述的中央塔式發(fā)電站10的效率會因定日鏡12的反射表面上的凝霜和結霜而受損。覆蓋有霜的定日鏡表面的反射率顯著小于干凈的定日鏡，并且因此向收集塔14引導更少太陽輻射，從而導致更少熱能被存儲在熱流體中。
[0031]表面上的結霜發(fā)生在該表面的溫度下降至低于凝固點時，尤其是在冷凝和/或結露先前已在該表面上積聚的情況下。一般來說，尤其有利的是，將太陽能熱電站放置在高日射的區(qū)域之中。然而，與高日射和低云量相關聯的類沙漠的條件也是最有益于在夜晚在無日射來彌補因紅外輻射造成的從表面的能量損失時發(fā)生結霜的條件。
[0032]此外，由于定日鏡12本身結構，定日鏡12的反射表面上的結霜尤其成問題。實際上由塔架18和基座裝置支撐的定日鏡12的反射鏡組件18很大程度上與地面是熱隔離的，使得其在夜間通過紅外輻射從其大的表面面積損失能量的情況下，這些損失無法容易地通過來自地面的熱傳導來彌補。因此，反射鏡組件的溫度趨向于下降至低于凝固溫度，從而導致反射表面上的顯著水平的結霜。因此，應當了解，需要一種減緩和/或消除定日鏡的反射表面上的結霜的定日鏡。
[0033]通過減少因紅外輻射而造成從反射鏡組件的夜間能量損失，從而防止定日鏡的溫度下降至低于凝固點，就可減少定日鏡反射表面上結霜的量。
[0034]從反射鏡組件的表面的紅外輻射可由以下公式表示:
[0035]R=Se σ T
[0036]其中R表示來自反射鏡組件的輻射，S是反射鏡組件的總表面面積，ε是表面的紅外發(fā)射率，0是斯蒂芬-玻爾茲曼(Stephan-Boltzmann)常數,并且T是反射鏡組件的絕對溫度。
[0037]應當了解，輻射公式表明，從反射鏡組件的紅外輻射的量可通過以下方式顯著減少:減少總表面面積，或減少輻射表面的紅外發(fā)射率和反射鏡組件的總表面面積。
[0038]反射鏡組件的總表面面積包括反射鏡組件的與空氣接觸的所有表面。這包括了反射表面、相反表面以及任何內表面。
[0039]現在參照圖5，示出現有技術定日鏡反射鏡組件，諸如2011年11月22日公布的美國專利號8，063，349中公開的。所示出的現有技術定日鏡反射鏡組件包括空心支撐結構195，所述空心支撐結構195具有碟形背部部分188，所述碟形背部部分188具有將玻璃與碟形背部部分188間隔開的隔離物182和184。玻璃反射鏡190由粘合劑附接在沿背部部分188的各點處，在兩者之間留下空心部分。因此，這種反射鏡組件的總輻射表面面積包括玻璃反射鏡190的反射表面和背部部分188的外表面，兩者都與環(huán)境空氣接觸。另外，總福射