[發明專利]一種太陽能斯特林發電聚光裝置

無效

• 申請號: 201210543424.3
• 申請日: 2012-12-16
• 公開（公告）號: CN102981191A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王英
• 申請（專利權）人: 王英
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08;G02B19/00;F24J2/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及太陽能熱發電領域，具體是一種精確跟蹤的玻璃菲涅爾聚光透鏡裝置。

背景技術

太陽能光熱發電技術為未來解決能源問題提供廣闊前景，目前主要有槽式、塔式、碟式三種光熱發電形式，大都采用拋物面反光方式聚光，其中槽式技術成熟已有推廣但造價高上升空間已經很小，塔式技術難度大但有上升空間。最有發展前途的是以美國為技術主導的碟式斯特林太陽能發電，其結構只有聚光裝置與斯特林發電機兩個部分，可以發出交流電直接使用或并網無需逆變器這一環節，斯特林發電機技術目前已經成熟，除了美國瑞典外我國西航等幾家已經能夠生產25千瓦斯特林發電機，成本下降很快，問題主要集中在聚光裝置，反射面采用高反射效率的平面鏡，但反射材料及工藝復雜，而且長時間在陽光下使用反射材料衰減大，反射效率不斷下降，超薄的反光面玻璃無法鋼化，經常清掃玻璃表面透光率下降甚至破損，拋物面要求有固定的精確面型，當組成大型拋物面組合體時，表面反射鏡貼面面型很難保證，調試難度非常大，大型拋物面跟蹤精度要求非?？量?，造成制造難度大造價高產能低，制約了碟式斯特林發電的大規模發展。

?我們目前已經完成了大型線性菲涅爾聚焦透鏡的超白玻璃生產試制?，并獲得成功，聚焦效率達到（75-85）%，奠定了玻璃聚光透鏡的使用基礎，但是斯特林發電要求1000倍以上的高倍聚光，焦點溫度要求750℃以上，大型組合體聚光透鏡是較為理想的聚焦辦法，透鏡面型要求低，容許有很大的容差仍不影響聚焦，透鏡如果采用壓鑄法生產，工藝難度巨大造價太高，而我們低價格高聚光效率的玻璃透鏡解決了透鏡問題，但是線聚焦聚光器只適合中低倍聚光使用，而高倍聚光卻并沒有解決玻璃菲涅爾透鏡問題，也沒有生產出一種既可以高倍聚光又可以低倍聚光使用的同一個透鏡，特別是大型超高倍玻璃聚光器更是業界的難題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中大型太陽能斯特林發電聚光裝置的聚光透鏡問題，采用超白玻璃材質的菲涅爾透鏡，生產出組合體式大型玻璃高倍聚光器代替大型拋物面聚光器，特別是大面積單體超高倍聚光器可以實現低價格批量生產，利用二維精確跟蹤可以實現高倍聚光斯特林發電機的任意組合。

所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，包括玻璃菲涅爾面聚焦組合聚光透鏡、透鏡組合外框、透鏡跟蹤系統三個部分，玻璃聚光透鏡采用齒紋向內平面朝外的面聚焦菲涅爾透鏡設計，透鏡采用多個分解面組合體方式，而生產的玻璃透鏡是按照高倍面聚焦設計，采用線性菲涅爾透鏡的方法來生產，按尺寸分割后在鋼化時熱彎形成弧形基面，按設計要求組合成面聚焦透鏡，聚焦倍數根據斯特林發電機要求可調，透鏡按設計在外框組合下形成完整聚焦透鏡，配合透鏡精確跟蹤系統使得入射的太陽光高倍聚集于斯特林發電機受光面上。

所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，其特征是：按高倍面聚焦的菲涅爾透鏡齒紋設計，其中分解面可以是多邊形多層次分解面，數個透鏡分解面經透鏡外框組合后形成完整的聚焦透鏡，這里的面聚焦可以是平面、圓錐體面、球冠面等任意弧形基面的面聚焦形式。

所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，其特征是：外框采用傘形放射狀排列，整個組合體聚光透鏡采用整體網架分子結構形式，從透鏡到焦斑，形成倒放的碟形，底部只預留一個斯特林發電機安裝位，從聚焦焦點到整個透鏡形成一個整體透鏡裝置，裝置大小可以根據需要任意可調。

所述的一種太陽能斯特林發電聚光裝置，其特征是：高倍聚焦的大型組合體透鏡裝置，采用落地圓盤軌道式二維雙向跟蹤系統，每套跟蹤系統可以是一套斯特林發電單元組合體，也可以是多套斯特林發電單元組合體。

采用上述方案，本發明主要有以下幾個創新點。

（1）本發明中先采用高倍面聚焦菲涅爾透鏡的設計方法，設計出菲涅爾透鏡的齒形，完成線性菲涅爾透鏡等深度雙對稱理論的計算方法，采用誤差補正法計算出模具適用雕刻數據，模具雕刻精度提高到4微米，確保透鏡生產的精確度，由線性菲涅爾透鏡玻璃經過分割后，在熱彎鋼化爐內進行后處理，按照設計要求，把每塊玻璃熱彎成適合的面型，鋼化好的玻璃在傘形放射狀支架里組合成一個完整的高倍聚焦的玻璃聚光透鏡。?