[發(fā)明專利]一種基于槽形定日鏡的多次反光太陽能收集系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN107355997A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張先鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 張先鋒
• 主分類號: F24J2/10
• 分類號: F24J2/10;F24J2/38;F24J2/54;H02S20/32
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于槽形定日鏡的多次反光太陽能收集系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的集熱方法。

背景技術(shù)

目前太陽能集熱系統(tǒng)主要分為槽式、塔式、碟式太陽能，其中塔式太陽能由成千上萬面雙軸太陽追蹤系統(tǒng)的反射鏡陣列將太陽光聚焦到中央接收器上，接收器將聚集的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能。其中定日鏡是塔式太陽能系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，定日鏡主要由平面反射鏡與跟蹤機構(gòu)組成。目前國內(nèi)外采用的定日鏡一般都具有微小的弧度(16′)的平凹面鏡，由于平凹面鏡不是正對太陽，太陽光在塔上焦聚的光斑在一天之內(nèi)呈現(xiàn)大幅度變化，導(dǎo)致聚光光強大幅度波動，再加上各個定日鏡的不同余弦損失，塔式系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)換效率較低。當(dāng)定日鏡距離接收塔越遠(yuǎn)時，余弦損失越大，所有不適合大規(guī)模使用。為了減少眾多定日鏡的余弦效應(yīng)，中心塔必須建的足夠高才行，這樣大大增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于槽形定日鏡的多次反光太陽能收集系統(tǒng)，其定日鏡采用多次反光結(jié)構(gòu)，多次反光結(jié)構(gòu)始終正對太陽，避免了傳統(tǒng)塔式太陽能的余弦損失，且太陽光經(jīng)過多次反射結(jié)構(gòu)反射后在塔上焦聚的光斑不會有太大變化，聚光光強穩(wěn)定，適合大規(guī)模使用。太陽光經(jīng)過多次反射結(jié)構(gòu)反射后，可將太陽光焦聚在較低的位置，降低了塔的高度，大大減少了成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于槽形定日鏡的多次反光太陽能收集系統(tǒng)，包括多個陣列的基于槽形定日鏡的多次反射模塊、集熱裝置，其中基于槽形定日鏡的多次反射模塊包括機械跟蹤系統(tǒng)、多次反光結(jié)構(gòu)。其特征在于：所述機械跟蹤裝置包括一根南北向旋轉(zhuǎn)軸和多根東西向旋轉(zhuǎn)軸，多根東西向旋轉(zhuǎn)軸采用機械裝置聯(lián)動。

作為優(yōu)選，多次反光結(jié)構(gòu)固定在東西向旋轉(zhuǎn)軸兩端。

作為優(yōu)選，多次反光結(jié)構(gòu)包括第一次槽形反射鏡、第二次凸面反射鏡、第三次平面反射鏡、第四次兩軸雙面反射鏡。

作為優(yōu)選，第一次槽形反射鏡可將太陽光反射到第二次凸面反射鏡上。

作為優(yōu)選，第二次凸面反射鏡反射面為凸面，位于第一次槽形反射鏡焦點下部，可將第一次槽形反射鏡反射的太陽光變成成平行光反射到第三次平面反射鏡上。

作為優(yōu)選，第三次平面反射鏡為固定在第一次槽形反射鏡上的兩組平面鏡，其中兩組平面鏡有不同傾角，同一組平面鏡由多個相同傾角的平面鏡組成，兩組平面鏡相互交叉放置。可將第二次凸面反射鏡反射的平行光反射成兩組太陽光。

作為優(yōu)選，第四次兩軸雙面反射鏡為兩組可任意方向旋轉(zhuǎn)的雙面鏡，可將第三次平面反射鏡反射的兩組太陽光反射到集熱裝置上。

基于槽形定日鏡的多次反光太陽能收集方法，具體步驟包括：

步驟A:安裝多次反光結(jié)構(gòu)，調(diào)整第一次槽形反射鏡、第二次凸面反射鏡、第三次平面反射鏡、第四次兩軸雙面反射鏡，使垂直于第一次槽形反射鏡的太陽光經(jīng)過多次反射后能照射到第四次平面反射鏡上，安裝機械跟蹤系統(tǒng)和集熱裝置，并將多次反光結(jié)構(gòu)安裝在多根東西向旋轉(zhuǎn)軸兩端，調(diào)整多次反光結(jié)構(gòu)位置，使每一個多次反光結(jié)構(gòu)都能將太陽光反射到集熱裝置上；

步驟B:機械跟蹤系統(tǒng)帶動多次反射結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，使第一次槽形反射鏡從日出到日落，始終正對太陽，保證太陽光始終垂直照射到第一次槽形反射鏡上，照射到第一次槽形反射鏡上的太陽光，經(jīng)槽形面反射、聚焦后，照射到第二次凸面反射鏡，再由第二次凸面反射鏡、第三次平面反射鏡、第四次兩軸雙面反射鏡反射后照射到集熱裝置上，被集熱裝置吸收。

本發(fā)明的有益效果是：多次反光結(jié)構(gòu)固定在東西向旋轉(zhuǎn)軸上，由機械跟蹤系統(tǒng)聯(lián)動控制，減少電機數(shù)量，降低結(jié)構(gòu)成本。每個反光模塊結(jié)構(gòu)都相同，便于批量化生產(chǎn)、大規(guī)模運用，降低成本。接收塔高度較低，可以安裝范圍更廣，比如房頂。可以將大面積太陽光集中到一點，光壓縮比高。旋轉(zhuǎn)點位于多次反光結(jié)構(gòu)焦線處，結(jié)構(gòu)輕，扭矩小，成本低。

本發(fā)明的機械跟蹤系統(tǒng)帶動多次反射結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，使第一次槽形反射鏡從日出到日落，始終正對太陽，保證太陽光始終垂直照射到第一次槽形反射鏡上，照射到第一次槽形反射鏡上的太陽光，經(jīng)槽形面反射、聚焦后，照射到第二次凸面反射鏡，再由第二次凸面反射鏡、第三次平面反射鏡、第四次兩軸雙面反射鏡反射后照射到集熱裝置上，被集熱裝置吸收。槽形反光面始終正對太陽，避免了傳統(tǒng)技術(shù)的余弦損失，提高了光線的利用率，可以大規(guī)模使用；光線經(jīng)過多次反射后可以將光線反射到相對較低了位置，可以降低塔的高度，降低了塔的修建成本；光通過多次反射后集中到一點，光壓縮比高，可以得到更高的溫度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明北半球整體結(jié)構(gòu)示意圖。