[實用新型]一種二次聚光反射-透射型拋物槽式太陽能集熱器

有效

• 申請號: 201420771119.4
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN204421389U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 金紅光;趙雅文;洪慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F24J2/08
• 分類號: F24J2/08;F24J2/12;F24J2/05;F24J2/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本實用新型涉及太陽能熱發電技術領域，尤其涉及一種二次聚光反射-透射型拋物槽式太陽能集熱器。

背景技術

太陽能作為取之不盡，用之不竭，且清潔無污染的新能源，受到人們越來越廣泛的關注。太陽能光熱發電按集熱形式主要有槽式、塔式和碟式三種，其中槽式太陽能熱發電技術最為成熟，國外已實現商業化應用，是近期在世界范圍內推進太陽能熱發電技術發展的重點方向。

輻照條件良好的夏季，對于南北軸布置，東西軸跟蹤的槽式集熱器，峰值集熱效率可達65％以上，且全天集熱效率波動不大，槽式熱發電系統表現出良好的熱力性能。然而，隨著冬季太陽輻照強度下降，太陽入射角增加，槽式集熱器的集熱效率明顯下降，冬季典型日里的太陽能集熱效率僅為30％左右，集熱效率下降將帶來太陽能熱發電系統汽輪機的降負荷運行，導致槽式熱發電系統年均發電效率難以提高，或者為了汽機維持穩定運行而增設儲能設備，帶來投資成本和發電成本進一步提高。

上述集熱性能下降導致技術經濟性難以提高的問題，是目前槽式熱發電技術遇到的關鍵問題，直接制約了其大規模商業化推廣應用。因此，改善槽式集熱器在太陽輻照下降且入射角增大時的集熱性能，是該領域亟待解決的重要技術問題。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種二次聚光透射-反射型拋物槽式太陽能集熱器，通過布置線性菲涅爾透鏡，準直菲涅爾透鏡，實現對太陽能的一次聚光，再通過拋物槽面反射鏡實現對太陽能的二次聚光，從而解決目前太陽輻照下降的工作條件下，槽式集熱器集熱性能下降的技術難題。

(二)技術方案

為達到上述目的，本實用新型提供了一種二次聚光反射-透射型拋物槽式太陽能集熱器，該拋物槽式太陽能集熱器包括線聚焦菲涅爾透鏡1、準直菲涅爾透鏡2、真空集熱管3和拋物槽面反射鏡4，太陽光依次透過線聚焦菲涅爾透鏡1和準直菲涅爾透鏡2照射至拋物槽面反射鏡4，被拋物槽面反射鏡4反射匯聚至真空集熱管3的壁面，進而提高槽式集熱器的集熱效率。

上述方案中，所述線聚焦菲涅爾透鏡1的實焦點與準直菲涅爾透鏡2的虛焦點重合。

上述方案中，所述太陽光透過線聚焦菲涅爾透鏡1完成一次聚光，并照射至準直菲涅爾透鏡2。

上述方案中，所述完成一次聚光的太陽光經過準直菲涅爾透鏡2被重新擴散為平行光。

上述方案中，所述拋物槽面反射鏡4將一次聚光并被重新擴散為平行光的太陽光反射匯聚至真空集熱管3的壁面，完成二次聚光。

上述方案中，所述真空集熱管3位于拋物槽面反射鏡4的焦線位置，以保證太陽光被拋物槽面反射鏡4聚焦后，聚焦光斑準確落在真空集熱管3上，真空集熱管3內部傳熱介質吸收聚焦太陽能，完成升溫過程。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果：

1、利用本實用新型，通過菲涅爾透鏡和拋物槽面反射鏡，可實現對太陽輻照的二次聚光，從而增大真空集熱管接受的太陽能能流密度，大幅提高槽式集熱器的集熱效率。

2、利用本實用新型，菲涅爾透鏡是多由聚烯烴材料注壓而成的薄片，鏡身輕薄。用菲涅爾透鏡作為二次聚光裝置，相對增大傳統槽式集熱器開口面積以收集更多太陽輻照的方式，可降低太陽能集熱器對支撐結構的強度要求，節省支架的鋼用量，從而節約成本，提高槽式太陽能熱發電的經濟性。

3、利用本實用新型，菲涅爾透鏡具有加工便捷，可批量生產，價格便宜等優點，在現代工業中早已被廣泛應用。用菲涅爾透鏡作為二次聚光裝置，可降低高聚光比太陽能集熱器的自身造價，提高槽式太陽能熱發電的經濟性。

4、利用本實用新型，可根據實際集熱需求變化，重新對線性菲涅爾透鏡和準直菲涅爾透鏡進行結構設計，從而通過只更換菲涅爾透鏡的方式調整集熱器的聚光比，易于對集熱器進行改造。

附圖說明

圖1為傳統拋物槽式太陽能集熱器的示意圖；

其中附圖標記為：1-真空集熱管；2-拋物槽面反射鏡。

圖2為依照本實用新型實施例的二次聚光透射-反射型拋物槽式太陽能集熱器的示意圖；

其中附圖標記為：1-線聚焦菲涅爾透鏡；2-準直菲涅爾透鏡；3-真空集熱管；4-拋物槽面反射鏡。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。