[發明專利]一種新型碟式太陽能集熱裝置及系統

有效

• 申請號: 201110025528.0
• 申請日: 2011-01-24
• 公開（公告）號: CN102032689A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 繆同群;伍志軍;陳世祥;李釗明;張聲榮;李貴濤;張中
• 申請（專利權）人: 上海新產業光電技術有限公司
• 主分類號: F24J2/38
• 分類號: F24J2/38;F24J2/54
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔

技術領域

本發明涉及一種太陽能集熱裝置及系統，特別涉及一種受熱點固定的新型碟式太陽能集熱裝置及其構成的集熱系統。

背景技術

太陽能是一種極為豐富的清潔能源，取之不盡，用之不竭，地球每年接受的太陽能總量是世界年耗總能量的一萬多倍。太陽能光熱發電技術通過匯聚的太陽光來加熱液體或氣體的傳熱工作介質，該部分熱量轉換為機械能后，進一步轉化為電能。因而，該太陽能光熱發電技術是具有廣闊應用前景的太陽能利用技術之一。

目前主流的太陽能光熱發電技術有塔式、槽式、菲涅爾式和碟式四種。

其中，塔式光熱發電系統包含在空曠地面上建立的一個集熱塔，以及圍繞集熱塔設置的一定數量的定日鏡；定日鏡將太陽光聚集到集熱塔，使其中傳熱的工作介質被加熱到極高的溫度進而產生高溫蒸汽，推動汽輪機進行發電。雖然其可獲得較高的工作介質溫度，但大規模應用則需要占用大片土地；且定日鏡距離集熱塔動輒數百米甚至上千米，對定日鏡的定位精度要求極高。

槽式光熱發電系統，利用長條形的圓柱拋面鏡，將太陽光反射到鏡面焦線位置的集熱管；菲涅爾式光熱發電系統與之類似，以菲涅爾結構的凹面反射鏡來替代所述圓柱拋面鏡。槽式和菲涅爾式系統中，均是通過太陽能來加熱集熱管中工作介質，再將介質熱量匯聚在一起后進行發電。然而，由于在追蹤太陽的過程中無法讓陽光垂直入射至反射面，造成能量的損失；而且，由于以線聚焦代替了點聚焦，需要加熱整條集熱管，造成受熱點分散，難以獲得很高的工作介質溫度；另外，由于需要在高溫高壓下長期旋轉，所述集熱管的布置及連接往往需要精心設計，否則很容易發生接口開裂、管路破損等情況，而使其中的工作介質泄露，對整個裝置的使用壽命和工作可靠性有很大影響。

蝶式光熱發電系統，利用旋轉拋物面反射鏡獨立進行定日跟蹤，并將入射的太陽光聚焦到焦點上設置的小型的斯特林發電機直接進行發電。然而，由于收集的太陽能難以存儲和集中，若每個系統收集的太陽能不夠又難以使功率固定的斯特林發電機工作，因而集熱效率不高；且眾多小型的分散式電源的產生，給并網發電帶來諸多不便。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型碟式太陽能集熱裝置及系統，通過自動跟蹤太陽的凹面反射鏡，使陽光垂直入射，實現有效接收面積的最大化；由凹面反射鏡將陽光匯聚到焦點附近，對焦點附近的集熱管受熱點進行集中加熱，以獲取較高溫度的工作介質；使追蹤過程中受熱點位于焦點的空間位置不變，來簡化集熱管的設計安裝。在集熱系統中，將若干集熱裝置的集熱管輸送的高熱工作介質收集匯總后，向外集中供熱或集中發電。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供的一種新型碟式太陽能集熱裝置，包含反射鏡，設置在所述反射鏡焦點上的受熱點，以及與所述受熱點連接的集熱管；

所述反射鏡對太陽光進行隨轉追蹤，并匯聚光熱能量至所述受熱點上；所述受熱點的該空間位置在反射鏡進行太陽隨轉追蹤時固定不變；

所述集熱管內部設置有傳熱的工作介質；該工作介質通過聚焦在所述受熱點上的太陽能來加熱，再經由所述集熱管向外輸送。

所述的新型碟式太陽能集熱裝置，還包含一機械支撐及傳動機構，其支撐并控制所述反射鏡對太陽光進行隨轉追蹤，使陽光垂直入射到所述反射鏡上；所述機械支撐及傳動機構設置有一支撐軸，以及與所述支撐軸、反射鏡分別連接的一俯仰軸。

所述支撐軸豎直設置；所述反射鏡上開設有一個條形缺口，其由反射鏡的中心徑向延伸至邊緣位置，使所述支撐軸經由該缺口穿過所述反射鏡后，固定設置在地面上。

所述的新型碟式太陽能集熱裝置，還包含與所述支撐軸連接的圓柱減速器；在所述圓柱減速器推動下，所述反射鏡可圍繞所述支撐軸旋轉。

所述俯仰軸一端與所述支撐軸頂端固定連接，另一端固定設置在所述反射鏡的中心。

俯仰軸還通過一液壓桿與支撐軸連接；通過上述液壓桿的推動來調整所述俯仰軸與支撐軸之間的夾角，進而帶動反射鏡的傾斜角度改變。

所述集熱管穿設固定在所述機械支撐及傳動機構的支撐軸中；所述集熱管頂部位于所述反射鏡焦點，并在該集熱管頂部固定設置所述空間位置不變的受熱點。

一種太陽能集熱系統，包含若干所述碟式太陽能集熱裝置；

每個所述碟式太陽能集熱裝置包含對太陽隨轉追蹤的反射鏡，以及設置在所述反射鏡焦點位置的受熱點；所述受熱點的該空間位置，在所述反射鏡進行太陽隨轉追蹤時固定不變；

每個所述兩鏡式太陽能集熱裝置，還包含與所述受熱點連接的集熱管；通過聚焦在所述受熱點的太陽能來加熱所述集熱管內流經的工作介質；