[發(fā)明專利]一種用于聚光系統(tǒng)的非成像二次反射鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410495798.1
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104297826B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程強(qiáng);周正;柴家樂;宋金霖;吳昊
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G02B5/10
• 分類號: G02B5/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚光太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于一次鏡為拋物面的二次聚光系統(tǒng)中的非成像二次反射鏡，適用于聚光光伏、光電系統(tǒng)等。

背景技術(shù)

二次光學(xué)元件廣泛應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)中，它們可以改變?nèi)肷涞匠跫壏瓷溏R上的光線的路徑而達(dá)到獲得更高聚光比的熱流分布的效果，二次光學(xué)元件同時(shí)也是光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要的部件之一。

在聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，二次反射鏡是非常常見的元件。聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)是采用反射鏡把太陽光反射并聚集到接收器，該接收器能夠聚集太陽能并將其轉(zhuǎn)換為熱能，利用這種熱能產(chǎn)生的熱蒸汽，推動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，叢而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，滿足電力需求。太陽能到電能的高效率轉(zhuǎn)換特性，使得聚光太陽能發(fā)電技術(shù)成為具有吸引力的可再生能源項(xiàng)目。該系統(tǒng)主要有拋物面槽式系統(tǒng)、線性菲涅爾反射器系統(tǒng)等形式。一般的系統(tǒng)主要由接收器，反射鏡等組成，一般設(shè)計(jì)中一次拋物面主要設(shè)計(jì)成拋物面形式。傳統(tǒng)的聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示，有凸型和凹型之分。圖1(a)和1(b)分別展示的是傳統(tǒng)凹型和凸型的二次反射鏡，圖中可以看到，由于成像二次反射鏡的作用，光伏電池板上產(chǎn)生了一個(gè)環(huán)形像，中間會(huì)有部分電池沒有接收到光照。

其中，二次反射鏡是一般聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其作用是把來自于一次反射鏡的光線反射到接收器上，以達(dá)到光線匯聚的效果。現(xiàn)在的二次反射鏡設(shè)計(jì)主要存在兩大問題，一是二次反射鏡上存在暗區(qū)問題，這個(gè)暗區(qū)使得接收器的性能大打折扣；二是雖然暗區(qū)問題解決了，但接收器上得到的輻射強(qiáng)度非常不均勻，這對光伏電池非常不利，甚至?xí)ζ湓斐蓳p害，嚴(yán)重降低電池壽命。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)要求，本發(fā)明提供了一種非成像二次反射鏡及其設(shè)計(jì)方法，旨在解決聚光系統(tǒng)中由于二次反射鏡而導(dǎo)致的接收器的陰影區(qū)域以及其輻射強(qiáng)度不均勻問題。

按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于聚光系統(tǒng)的非成像二次反射鏡，其通過確定二次反射鏡的母線參數(shù)，使得其能夠?qū)⑷肷涞揭淮螔佄锩娴钠叫杏谳S線的光反射后匯聚到接收器上并形成均勻分布的圓斑，從而實(shí)現(xiàn)聚光系統(tǒng)接收器的暗區(qū)消除并使接收器獲得均勻的熱流分布，其特征在于，該非成像二次反射鏡為凸型的非成像二次反射鏡或凹型的非成像二次反射鏡，其中，

所述凸型的非成像二次反射鏡設(shè)置在聚光系統(tǒng)的初級拋物面聚光器的焦點(diǎn)的上方，其曲面母線方程為：

y′=-x-(y-L)ΓxΓ+y-L+(x-(y-L)ΓxΓ+y-L)2+1]]>