[發(fā)明專利]用于碟型的基于點(diǎn)的太陽能聚光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及包括所述結(jié)構(gòu)的聚光系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380055077.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN104736942A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲力克斯·穆諾茲·吉爾伯特;岡薩羅·戈麥斯·維加拉;克里斯蒂娜·索沙·納蘭霍;安東尼奧·阿瓦德·希門尼斯·洛佩茲;安東尼奧·約瑟·布拉沃·維拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿文戈亞太陽能新技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F24J2/12
• 分類號(hào): F24J2/12;F24J2/54
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

發(fā)明目的

本發(fā)明可以被包括在太陽能熱技術(shù)領(lǐng)域中，更具體地，本發(fā)明涉及碟型的基于點(diǎn)的太陽能聚光系統(tǒng)，特別是碟型的，但不是必須是碟型的，諸如斯特林(Stirling)或AMTEC碟。

背景技術(shù)

碟型的基于點(diǎn)的太陽能聚光系統(tǒng)(諸如斯特林碟的那些)具有配備有雙軸跟蹤的拋物面聚光器，以將入射在表面上的太陽能輻射朝著反射表面反射。太陽能接收器位于焦點(diǎn)，其與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或微型渦輪機(jī)連接。接收器吸收所集中的太陽能輻射，導(dǎo)致流體的加熱，直至適當(dāng)?shù)臏囟?，使得由流體吸收的能量用于發(fā)動(dòng)機(jī)或微型渦輪機(jī)中，以通過連接至發(fā)動(dòng)機(jī)或微型渦輪機(jī)軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電。

存在其他的碟型聚光系統(tǒng)，其中在接收器中加熱流體的目的或者是產(chǎn)生過程蒸汽或者是儲(chǔ)存。

在AMTEC(堿金屬熱-電轉(zhuǎn)換)碟的情況下，類似于斯特林碟，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)用新的再生電力轉(zhuǎn)換單元替換，該再生電力轉(zhuǎn)換單元通過使用堿金屬允許將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能。

具體地，斯特林碟的主要部件為：

-太陽能聚光器(也稱為主反射器)：其包括由一種結(jié)構(gòu)支撐的拋物面鏡面。它的任務(wù)是將入射到鏡面上的太陽能輻射集中，理論上集中到一點(diǎn)，該點(diǎn)與拋物面鏡面的焦點(diǎn)重合。

-太陽能接收器：其是位于焦點(diǎn)且將集中在所述焦點(diǎn)的太陽能朝著工作流體傳送的熱交換器。

-斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或微型渦輪機(jī)：其包括輸出軸并將由工作流體吸收的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以使輸出軸旋轉(zhuǎn)。

-發(fā)電機(jī)：其耦接至輸出軸并將輸出軸的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換成電能。

-支撐結(jié)構(gòu)：支撐所有的上述元件，并賦予裝配(組件，assembly)剛性和抗力。

-跟蹤系統(tǒng)：其能夠使斯特林碟的裝配定向，從而使光線總是入射到平行于碟軸線的反射表面上。

然而，迄今已知的聚光系統(tǒng)具有一些缺點(diǎn)，我們將在下面說明。

斯特林碟是已知的，其結(jié)構(gòu)通過中央樞軸和基礎(chǔ)上的環(huán)形式的輪軌系統(tǒng)錨定至地面，該輪軌系統(tǒng)執(zhí)行升降機(jī)構(gòu)的作用。這種配置使得所述系統(tǒng)從基礎(chǔ)產(chǎn)生指向誤差，這成為裝配的關(guān)鍵步驟。

其他系統(tǒng)包括數(shù)米高的底座，在該底座上設(shè)置有聚光器結(jié)構(gòu)和桁架系統(tǒng)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)錨定于桁架系統(tǒng)的端部。這種“基于點(diǎn)的支撐”系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，而且由于底座整(全)天的變形，在很大程度上增加了該技術(shù)的維護(hù)和安裝成本。

迄今為止的碟型跟蹤器的另一個(gè)缺點(diǎn)(并且該缺點(diǎn)已經(jīng)成為在大型工廠中進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的阻礙)是運(yùn)輸這些結(jié)構(gòu)所涉及的高成本，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)相對(duì)它們支撐的重量必須是大體積的。

總之，具有以下缺點(diǎn)：沉重且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這使得結(jié)構(gòu)的制造更加昂貴和復(fù)雜，還有形成它的各零件的運(yùn)輸，組裝和維護(hù)；基礎(chǔ)不準(zhǔn)確，這轉(zhuǎn)移至結(jié)構(gòu)操作；高的應(yīng)力集中；以及輻射聚光集中在焦點(diǎn)時(shí)的聚焦缺乏準(zhǔn)確性。

目的是描述一種沒有上述缺點(diǎn)的碟型的基于點(diǎn)的太陽能聚光系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過一種用于碟型的基于點(diǎn)的太陽能聚光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過一種包括所述結(jié)構(gòu)的碟型的基于點(diǎn)的太陽能聚光系統(tǒng)，本發(fā)明解決了上述缺點(diǎn)。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括被設(shè)計(jì)為優(yōu)選地通過樁基而錨定于地面(或者通過混凝土或者通過金屬樁基直接錨定于地面)的錨定子結(jié)構(gòu)。該錨定子結(jié)構(gòu)為所述結(jié)構(gòu)提供到地面的固定。

它還具有跟蹤子結(jié)構(gòu)，其以相對(duì)于所述錨定子結(jié)構(gòu)圍繞方位角軸線(方向軸線，azimuth?axis)旋轉(zhuǎn)的方式連接至錨定子結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生跟蹤子結(jié)構(gòu)的方位角跟蹤。以舉例的方式，錨定子結(jié)構(gòu)和跟蹤子結(jié)構(gòu)通過方位角冠狀件連接，該方位角冠狀件包括固定至錨定子結(jié)構(gòu)的殼體和殼體內(nèi)部的齒輪，該齒輪相對(duì)于殼體圍繞方位角軸線旋轉(zhuǎn)并且被聯(lián)接到跟蹤子結(jié)構(gòu)。第一發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)致動(dòng)齒輪，使得齒輪相對(duì)于殼體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)跟蹤子結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生所述跟蹤結(jié)構(gòu)的方位角定向。

該結(jié)構(gòu)另外包括驅(qū)動(dòng)子結(jié)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)子結(jié)構(gòu)包括位于平行平面中并通過連結(jié)桿連接在一起的兩個(gè)同軸的環(huán)框(hoop)，并且所述連結(jié)桿可以是傾斜的和/或垂直于環(huán)框。所述環(huán)框由組裝在一起的部段(部分，區(qū)段，segment)構(gòu)成，以安裝每個(gè)環(huán)框。優(yōu)選地，所述部段是中空的型材，在其端部處能夠插入彎曲桿，以在相鄰的部段之間提供相應(yīng)的固定。

根據(jù)本發(fā)明的第二目的，一旦組裝，驅(qū)動(dòng)子結(jié)構(gòu)在其輪廓中包括容器，以容納太陽能接收器，該太陽能接收器將與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、微型渦輪機(jī)或類似裝置連接。該驅(qū)動(dòng)子結(jié)構(gòu)聯(lián)接到跟蹤子結(jié)構(gòu)，使得其通過所述跟蹤子結(jié)構(gòu)的方位角運(yùn)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)。同樣地，驅(qū)動(dòng)子結(jié)構(gòu)相對(duì)于跟蹤子結(jié)構(gòu)圍繞與環(huán)框共同的軸線旋轉(zhuǎn)，以給容器提供升降跟蹤。