[發(fā)明專利]用于碟型的基于點的太陽能聚光系統(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?zhí)枺?/td>: 201380055077.2
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN104736942A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）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（專利權(quán)）人: 阿文戈亞太陽能新技術(shù)公司
• 主分類號: F24J2/12
• 分類號: F24J2/12;F24J2/54
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(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，其與斯特林發(fā)動機或微型渦輪機連接。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)臏囟龋沟糜闪黧w吸收的能量用于發(fā)動機或微型渦輪機中，以通過連接至發(fā)動機或微型渦輪機軸的發(fā)電機發(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)動機用新的再生電力轉(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，該點與拋物面鏡面的焦點重合。

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

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

-發(fā)電機：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，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)動機錨定于桁架系統(tǒng)的端部。這種“基于點的支撐”系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)機構(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)的維護和安裝成本。

迄今為止的碟型跟蹤器的另一個缺點(并且該缺點已經(jīng)成為在大型工廠中進行連續(xù)生產(chǎn)的阻礙)是運輸這些結(jié)構(gòu)所涉及的高成本，因為這些結(jié)構(gòu)相對它們支撐的重量必須是大體積的。

總之，具有以下缺點：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輸，組裝和維護；基礎(chǔ)不準確，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時的聚焦缺乏準確性。

目的是描述一種沒有上述缺點的碟型的基于點的太陽能聚光系統(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)的碟型的基于點的太陽能聚光系統(tǒng)，本發(fā)明解決了上述缺點。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括被設(shè)計為優(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)動機負責(zé)致動齒輪，使得齒輪相對于殼體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動跟蹤子結(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)動子結(jié)構(gòu)，該驅(qū)動子結(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)動機、微型渦輪機或類似裝置連接。該驅(qū)動子結(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)的方位角運動而被驅(qū)動。同樣地，驅(qū)動子結(jié)構(gòu)相對于跟蹤子結(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。