[實用新型]太陽能聚光跟蹤陣列水平定向匯集裝置

有效

• 申請號: 201220324126.0
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN202660771U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 張德勝;屈瑞
• 申請（專利權）人: 張德勝
• 主分類號: F24J2/12
• 分類號: F24J2/12;F24J2/16;F24J2/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及太陽能利用技術領域，特別是涉及一種對太陽能進行陣列跟蹤聚光，以固定方式進行水平定向匯集的裝置。

背景技術

太陽能是一種清潔無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，充分開發利用太陽能不僅可以節約日益枯竭的常規能源，緩解嚴峻的資源短缺問題，而且還可以減少污染，保護人類賴以生存的生態環境。

在眾多的太陽能利用技術中，利用太陽能產生的光熱進行發電是比較有發展前景的利用方式之一。太陽能光熱發電(Concentrated?Solar?Power，簡稱“CSP”)是一種太陽能聚光熱發電技術，依靠各種聚光鏡面將太陽的直接輻射聚集，通過加熱導熱介質，再經過熱交換產生高溫蒸氣，推動汽輪機發電。光熱發電的最大優勢，是可以通過熱量儲存實現持續發電，可以實現24小時發電，因為熱的儲存已經比較容易實現，因此其電力是可調度的，更符合電網的需求。

CSP目前主流的幾種技術路線都是按照太陽能采集方式來劃分的，主要有槽式、塔式和碟式三類。

槽式光熱發電技術，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經過串并聯的排列，收集熱量，燒水產生高溫蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。由于其聚熱方式是線聚焦，因而存在效率問題，還有溫度的控制、保溫效率以及集熱管太長的問題。集熱管過長和需要介質傳送熱量，是這種技術路線的不足。

塔式光熱發電技術的聚光鏡陣與塔頂的距離太遠，有的鏡子相距塔頂達到幾公里遠，且鏡子既要跟蹤太陽還要把聚光投射到塔頂，因此跟蹤的命中率和準確度不太好解決，加上受自然氣候的影響，跟蹤的一致性和持續性也是個難題；每一組鏡面與塔頂之間的位置不同，因此每一組鏡面都需要一套跟蹤控制系統，使跟蹤成本與維護成本非常高。同時還需要將接收塔建得足夠高，才能接受到足夠的聚光光線。

碟式光熱發電系統，是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點上，接收器內的傳熱工質被加熱到750℃左右，驅動斯特林發動機進行發電。而斯特林發動機通常是安裝在拋物面反射鏡的前端，在跟蹤過程中，拋物面反射鏡和斯特林發動機都處在運動狀態，使機構的復雜性提高，檢修和維護成本加大；一組拋物面反射鏡只能安裝一臺斯特林發動機，斯特林發動機的功率受到拋物面反射鏡的面積限制。

在公開號為CN101329112A，名稱為“光漏斗聚光定向傳光中央接收式高溫太陽能集熱系統”的對比文件中，采用了定向偏光器將聚焦型光漏斗的光線反射后，其出光方向指向中央接收器進行熱能利用。其不足在于：在高度角較低或緯度較高的地區使用時，聚焦型光漏斗和定向偏光器的邊沿發生遮擋干涉，造成出光方向無法指向中央接收器，從而使太陽能利用效能嚴重下降。

在公開號為CN1447058A，名稱為“利用陽光進行室內照明的裝置”的對比文件中，所述裝置由兩維跟蹤器、安裝在兩維跟蹤器上的聚光器、安裝在聚光器上的二次反射器、安裝在聚光器上的兩維調節三次反射器、兩維調節四次反射器、反射鏡等組成。其特征在于：聚光器將太陽直射光匯聚后，由二次反射器校正為平行光，兩維調節反射器將光反射到固定地點。其不足在于：每個聚光器形成的聚光光線至少需要4維的跟蹤控制才可實現將光反射到固定地點，跟蹤控制電機的數量過多，跟蹤成本必然居高不下。

發明內容

為了克服上述技術中的缺點和不足，本實用新型提供一種太陽能聚光跟蹤陣列水平定向匯集裝置，在二維跟蹤控制方式下，利用具有一定傾角的定向反射拋物鏡，將點聚光器形成的聚光光線反射為固定傳播方向的一次反射平行光線，再通過第一固定反射鏡、第二固定反射鏡和水平匯集反射鏡的反射，將每個聚光跟蹤定向反射單元形成的聚光平等匯集到光熱利用裝置上；定向反射拋物鏡的邊沿不會對點聚光光線產生遮擋干涉，不會對聚光跟蹤效果產生負面影響；每個聚光跟蹤定向反射單元的方位角跟蹤電機和高度角跟蹤電機的執行動作一致，可利用二維跟蹤控制技術，實現對大面積太陽能進行聚光跟蹤，并在水平方向進行定向匯集并加以利用，得到的聚光功率更大；光熱利用裝置可以固定設置在地面上，建造和維護成本更低；適用的緯度范圍大。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：本實用新型提供一種太陽能聚光跟蹤陣列水平定向匯集裝置，包括：聚光跟蹤定向反射單元、水平匯集反射鏡、光熱利用裝置；聚光跟蹤定向反射單元的數量最少為一組。

所述聚光跟蹤定向反射單元包括：固定框架機構、方位角運動機構、聚光定向反射運動機構、高度角跟蹤聚光運動機構。