[發明專利]多塔下射式集光系統的太陽光收集方法

無效

• 申請號: 200980130566.3
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN102112822A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 湯淺實;蓮池宏;玉浦裕
• 申請（專利權）人: 克斯莫石油株式會社;阿布扎比未來能源公司PJSC
• 主分類號: F24J2/18
• 分類號: F24J2/18;H01L31/042;F24J2/38;G02B7/182
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;何勝勇

技術領域

本發明涉及提高多塔下射式(beam-down)集光系統的太陽能收集效率的方法。

背景技術

在可再生自然能之中，太陽熱能由于其豐富的蘊含量(能源蘊含量)，而很有希望成為替代礦物燃料的能量。太陽熱能的強度雖然隨著位置變化而有所變動，但約為1kW/m²。太陽光的熱能足夠用作使熱化學反應廠和發電廠等運轉的能源。為了將太陽熱能用作能源，需要將太陽能高效地轉換成化學能或電能，并且為了提高轉換效率，需要高效地收集太陽光。

由于地球的自轉，太陽相對于地面上的某一點的位置隨著時間而變化。因此，為了聚集太陽光從而高效地收集太陽能，必須跟蹤太陽。一種用于跟蹤太陽的裝置叫定日鏡。

在傳統的定日鏡太陽跟蹤系統中，通過有線和無線通信，或者通過光學傳感器來對各個定日鏡進行集中控制。

為了收集太陽光并且有效地獲取熱能，必須使定日鏡精確地跟蹤太陽的位置。通過收集太陽光所獲得的能量理論上與定日鏡鏡面的總面積成比例。因此，安裝定日鏡存在以下問題，為了獲取大量能量，必須增加定日鏡的鏡面面積或者增加定日鏡數量。

當使用大量定日鏡來獲取所收集的太陽光的熱能時，需要使每個定日鏡跟蹤太陽，并且在控制每個定日鏡的取向(或姿態)的同時，將各個定日鏡所接收的太陽光的反射光集中到一點上。

同時，用于收集定日鏡所接收的太陽光的系統大致上分為塔頂式集光系統和下射式集光系統。塔頂式集光系統包括定日鏡組和設置在塔頂上的接收器，并且是利用塔頂上的接收器收集被定日鏡組反射的光的系統。下射式集光系統包括定日鏡組、布置在塔頂的反射器和布置在地面上的接收器，并且是對經定日鏡組一次反射的太陽光進行二次反射并將光收集在接收器上的系統。

此外，塔頂式集光系統根據接收器(集熱器)的形狀，分為三類，即平面接收器型、空腔接收器型和圓柱形接收器型。在平面接收器型中，平面接收器(集熱器)豎直地向北(對于北半球的情況)布置在塔的頂部，并且僅在塔的北側布置定日鏡以便將反射光收集在塔的接收器上。在空腔接收器型中，空腔接收器(集熱器)在塔的頂部布置成接收器的開口斜向下地面向北側(對于北半球的情況)，僅僅在塔的北側布置定日鏡，以便將反射光收集在塔的接收器上。在圓柱形接收器型中，圓柱形集熱器布置在塔的頂部，并且圍繞塔布置定日鏡，以將被各個定日鏡反射的光收集在塔的接收器上。

另一方面，下射式集光系統包括定日鏡組、反射器和接收器，并且是這樣的系統：經定日鏡組一次反射的光被塔的頂部上的反射器二次反射，并且將二次反射光收集在位于塔的底部(地面上)的接收器上，圍繞塔布置定日鏡使得能夠從塔的周圍收集光(參見專利文獻1至3)。

在下射式集光系統中，可以在分散布置于地面上的定日鏡之間間隔地布置兩個或更多個塔，這被稱為多塔下射式集光系統。

同樣，在圓柱形接收器型塔頂式集光系統中，可以在分散布置于地面的定日鏡之間間隔地布置兩個或更多個塔，這被稱為多塔塔頂式集光系統。

當將多塔塔頂式集光系統與多塔下射式集光系統的功能進行比較時，對于多塔塔頂式集光系統，在例如沿圖12中所示的東西方向連續布置定日鏡并且太陽位于東側的情況下，塔的頂部上接收器(集熱器)的東側表面與西側表面之間的集光量存在大的差異。

在這種情況下，在集熱器的西側表面上，集光量變得不足，從而造成集熱效率顯著減小。相比之下，在多塔下射式集光系統中，如圖13中所示，理論上，經布置在任何方向上的定日鏡反射的光被均勻地收集在位于塔的底部的接收器的上表面上。從而，可以抑制由多塔塔頂式集光系統引起的集光量不足而導致的集熱效率降低，由此獲得高的集熱效率。

因此，與多塔塔頂式集光系統相比，多塔下射式集光系統更有優勢。不過，多塔下射式集光系統的這一優勢是僅與多塔塔頂式集光系統的集熱效率進行比較得出的。

專利文獻1：JP?2951297B2

專利文獻2：JP?2000-146310A

專利文獻3：JP?2004-37037A

發明內容

本發明所要解決的技術問題

雖然多塔下射式集光系統比多塔塔頂式集光系統有優勢，但這種優勢是僅與多塔塔頂式集光系統進行比較得出的，并且本發明所要解決的問題是即使對于多塔下射式集光系統而言也存在進一步改善的空間。

解決問題的手段

本發明最突出的特征是，在多塔下射式集光系統中，根據太陽位置選擇定日鏡將光反射向哪個塔，以便增加集光量。

更具體而言，本發明涉及在多塔下射式集光系統中采用塔選擇處理的太陽集光方法，