[發明專利]太陽能聚集設備及其應用

有效

• 申請號: 201010259477.3
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN102374680A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 劉陽
• 申請（專利權）人: 劉陽
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46;H02N6/00
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及太陽能聚集設備，尤其涉及采用輻輪裝置矩陣的太陽能聚集設備及其應用。

背景技術

太陽能作為一種潔凈、環保的能源，長期以來人們一直致力于對其進行開發和利用。特別是近年來，由于油價的不斷攀升和對環境保護要求的提高，以及對大氣二氧化碳排放量的限制，各國更加努力地開展了太陽能利用方面的研究。

由于太陽輻射的功率密度較低，為了充分地利用太陽能，跟蹤太陽光的位置變化并將其光線聚集轉化為熱能和電能，是太陽能利用中非常重要的技術。目前多種不同聚光方式的太陽能聚集設備都已在使用中。整體上，聚光方式可以是點聚焦和/或線聚焦，其中線聚焦方式由于只需一維運動，系統簡單且成本較低；而點聚焦需要二維運動，雖然復雜，但可以獲得較高的聚焦倍率。太陽光聚集過程中使用的反射鏡主要有拋物面反射鏡、費涅爾鏡、平面反射鏡等。另外，近20年來，一種綜合成像型和非成像型聚光結構已經開發出來，如復合拋物面聚光器(CPC-Compound?parabolic?concentrator)并取得了迅速的發展。

利用驅動裝置跟蹤太陽光，并驅動反射鏡面位置，使系統主光軸始終指向太陽，達到跟蹤太陽的目的。按入射光線與主光軸的關系可以采用兩軸跟蹤和單軸跟蹤方式。

現有太陽能聚集技術中，如美國專利US4,296,737、US4,770,162、US4,148,564和US5,832,362分別公開了具有拋物面反射鏡、費涅爾鏡、平面條反射鏡等結構的太陽能聚集設備。但是，這些太陽能聚集設備中存在的一個主要問題是：結構自身的重量和要承受風的影響而增加結構的質量，使系統材料使用量較多，成本較高。對于一般的風力來說，將使收集條扭曲和變形，從而降低收集的效率。如果是大風和強風，將毀壞整個系統，同時這些收集系統不能防雨和防塵，且不方便維修，使得成本和造價不斷地升高。另外，當前太陽能光伏發電系統的光學系統復雜，驅動復雜，成本較高；而且，散熱問題已經成了高倍聚焦光伏發電無法回避的大問題，電池片容易被污染，且不方便清潔；整體結構抗風性能差等等問題。

由上可知，現有技術的缺點是：太陽能聚集設備由于要滿足抗風要求致使自身的結構重量增大；在惡劣天氣下，聚光面會扭曲和變形，不能防雨、防塵、防冰雹，不便維修，成本和造價高，制造工藝復雜、擴展性差。另外，現有技術因整體沒有連接，各片反射鏡間只在相互左右位置相連，未在前后位置相連，從而未能形成網格結構，需要通過大量鋼筋混凝土置于地下固定，造成成本較高。當聚集設備為太陽能光伏利用時，現有的技術還未見能很好地解決散熱結構的報告。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種太陽能聚集設備。該設備包括：至少兩個輻輪，包括對向放置的第一輻輪和第二輻輪，每個所述輻輪包括輪圈、位于輻輪中心的花鼓以及連接輪圈和花鼓的多根輻條；其中所述至少兩個輻輪之間采用多種連接件(例如第一連接件)相互固定，以形成輻輪組的筒形結構，所述第一輻輪與第二輻輪彼此平行間隔放置；穿過第一輻輪和第二幅輪的中心的中心支撐軸；太陽能聚光器，所述太陽能聚光器設置于第一輻輪和第二幅輪之間并且固定于第一輻輪和第二輻輪的輪圈上；接收器，所述接收器固定于第一輻輪和第二輻輪之間，并且位于太陽能聚光器的聚焦位置，用于吸收由所述太陽能聚光器匯聚得到的太陽光；支撐所述至少兩個輻輪的基礎支撐結構；所述基礎支撐結構支撐中心支撐軸，且第一輻輪、第二輻輪、兩輻輪之間布置的太陽能聚光器和接收器可繞中心支撐軸旋轉轉動。

在進一步的實施方式中，所述至少兩個輻輪的中心軸線在一條直線上，通過中心支撐軸依次連接形成串聯系列。

優選地，所述太陽能聚集設備的第一輻輪和第二輻輪及聚光器、接收器、連接件等構成聚集單元，且該太陽能聚集設備包括串聯或并聯的多個聚集單元。

優選地，所述太陽能聚集設備的第一輻輪和第二輻輪之間通過第一連接件的斜拉緊件和直支撐件拉緊固定，形成輻輪筒形結構，以增強輻輪單元的機械強度。

優選地，所述太陽能聚集設備的相鄰并行的輻輪串的各基礎支撐結構通過中心支撐軸縱向連接，通過第二連接件的直支撐件相互橫向連接，第二連接件的斜拉緊件相互拉緊固定，或者通過第二連接件的斜拉緊件與基礎(例如地面)拉緊固定，形成整體的矩陣網狀結構，以增強整體系統的強度。

優選地，所述太陽能聚集設備的每串基礎支撐架的端頭(例如最左側和右側)通過第三連接件連接基礎(例如地面)固定定位，以增強輻輪的整串強度。