[發明專利]一種新型碟式聚光鏡結構

在審

• 申請號: 201711417511.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108036527A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 牛道恒
• 申請（專利權）人: 天津清蕓主力能源科技有限公司
• 主分類號: F24S23/71
• 分類號: F24S23/71;F24S50/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明屬于碟式太陽能碟鏡結構領域，具體涉及一種新型碟式聚光鏡結構，包括立柱、回轉機構、支架、背板、聚光鏡和吸熱器，立柱和背板通過回轉機構連接，回轉機構帶動背板追蹤陽光；背板包括圓形底板和固定于底板上若干圈鏡片座，鏡片座設置有一環形弧面，環形弧面的軸切面為拋物線的一部分；聚光鏡由若干鏡片組成，鏡片緊密貼合在所述的環形弧面上，環形弧面使垂直于底板方向入射的光經所述的鏡片反射均匯聚至焦點位置，焦點與所述的吸熱器位置相同。本發明的聚光鏡由不同環的鏡片排布而成，每一環的鏡面由多個形狀相同的鏡面緊密排布組成，同一環的鏡片僅需要同一套模具即可制成，簡化了生產流程，提高了聚光效率。

技術領域

本發明屬于碟式太陽能碟鏡結構領域，具體涉及一種新型碟式聚光鏡結構。

背景技術

光熱發電是國家支持推動的新能源技術，常見的光熱電站聚光技術方向有塔式聚光方式、槽式聚光方式、菲涅爾式聚光方式、碟式聚光方式，本發明是在碟式聚光鏡技術的基礎上，參考和吸收了菲涅爾式聚光技術的優點，將兩種技術進行融合和進一步的改善，形成了一種新型碟式聚光鏡結構。

塔式聚光技術由一個大型的吸熱塔和大量聚光鏡組成，聚光鏡分布在地面上，所有聚光鏡分別跟蹤太陽，將陽光反射、聚焦到吸熱塔頂，聚光鏡多是方形平面形狀。

槽式和菲涅爾式聚光技術的吸熱器為長管道形式，槽式的聚光鏡為長圓弧形，圓弧形鏡片的聚光焦點為吸熱器管道；菲涅爾式聚光鏡由平鋪在地面上，平行排布，不同傾角的長平板型或長圓弧形鏡片組成，平行排布的鏡片各自角度經過計算，分別將太陽光反射聚焦到吸熱器管道上。

碟式聚光技術的聚光鏡為一個獨立的碟式聚光鏡，安裝在獨立的立柱上，對太陽的高度角和方位角進行兩個方位的跟蹤，碟鏡焦平面垂直于陽光直射方向，將陽光聚焦到碟鏡中心處伸出的支撐臂上的吸熱器處，吸熱器位置和碟鏡鏡片弧度經過計算，保證吸熱器位于碟鏡聚焦焦點處，現有的碟式聚光鏡背板為具有一定曲率的凹形結構，大量聚光鏡片粘貼在背板的凹面區，組成一大型凹面鏡。

塔式聚光技術的吸熱器為固定的吸熱塔，聚光鏡需要和陽光直射方向形成一定角度方可將陽光反射到吸熱塔相應位置，即存在“余弦損失”；槽式和菲涅爾式的聚光鏡沿固定方向鋪設，僅能對太陽進行單軸跟蹤，也存在明顯的對太陽能利用的損失；碟式聚光技術對太陽進行雙軸跟蹤，碟鏡為拋物面形狀，焦平面垂直于太陽入射角，將所有入射陽光聚焦到吸熱器處，不存在“余弦損失”，在目前常用的聚光鏡技術中，碟式聚光技術單位面積鏡面對太陽能的利用效率最高，且碟式太陽鏡可獨立安裝，在分布式的電站或供熱系統中易于靈活布置。

但碟式聚光技術存在以下問題：

1. 鏡面加工精度要求高、工藝復雜、價格昂貴。碟式聚光鏡截面為拋物線形曲線，從碟鏡中央到碟鏡邊緣，由不同弧度、形狀的數圈鏡片組成，每一圈鏡片的弧度、形狀均需要嚴格計算，以保證聚焦焦點的精度，每一圈鏡片弧度不同，故生產時無法使用同一的滾壓方法或同一套模具，需要對每一圈甚至每一個鏡片分別設計模具，生產出的鏡面在長寬、弧度、曲率等方面的精度上均有較高要求，否則會影響聚光鏡整體聚光效率，復雜的工藝，高精度的加工要求，使得碟式聚光鏡鏡面的生產價格明顯高于其他聚光技術；

2．支架、背板等配件加工要求相應提高，現場安裝、調試要求高。生產好的高精度鏡面需要粘接或緊固在碟鏡背板上，碟鏡背板需要支架的支撐，為了保持鏡面弧度、曲率等參數的精度，背板和支架也需要高精度、少形變、高穩定性的要求，對背板、支架的選材，加工相應提出高要求；同理，在現場碟鏡的拼接、安裝過程中，需要保證碟鏡整體精度的可靠，對安裝誤差的容忍度很小，以及需要精密嚴格的調試方法確認安裝好的碟鏡的精度。即碟式聚光鏡的高精度要求對生產、加工、安裝、調試每一個環節都提出了相應的高要求，也導致每一個環節實施的難度上升，成本上升；