CN101952669A - 用于多塔中心接收器太阳能发电站的定日镜阵列布局 - Google Patents

Abstract

太阳能发电站包括按规则图案布置的中心接收器模块。每个中心接收器模块包括塔架、安装在塔架上的中心接收器以及被多边形界定的定日镜阵列。该定日镜阵列包括带有用于将太阳光反射到中心接收器的反射镜的定日镜。定日镜被分组成线性行且各行之间相互平行。定日镜的位置在相邻两行间交错排布。该发电站也包括聚集来自中心接收器的能量的发电机组以及将能量从中心接收器传导到发电机组的能量管道。

Description

用于多塔中心接收器太阳能发电站的定日镜阵列布局

技术领域

本发明一般地涉及太阳能发电站/发电装置，更具体地涉及具有多个接收器的中心接收器太阳能发电站中的定日镜/日光反射镜(heliostat)阵列。

背景技术

当以日益增加的效率收集太阳光的能量并将其转化为可用形式时，太阳能发电站的经济性能得到改善。当制造、安装、运行和维护发电站的元件的成本降低时，太阳能发电站的经济性能也得到改善。

中心接收器太阳能发电站(也被称为“发电塔(power tower)”体系结构)具有安装在塔架上的接收器，用于收集太阳光并将其转化为热能或电能。太阳光通过围绕塔架间隔开并位于地面附近的定日镜反射汇聚到接收器上。每个定日镜具有反射镜，该反射镜的朝向被连续调整以朝向接收器反射太阳光。定日镜的太阳光反射效率受到若干现象的影响，这些现象包括定日镜相对于塔架的位置以及相邻定日镜间的阻挡效应和遮蔽效应。沿以塔架为中心的弧的定日镜排布在研究和开发两方面以及在商业设置上是中心接收器发电站的定日镜布局选择，这种排布包含逐渐增大的弧到弧距离以及从弧到弧的定日镜交错设置，例如美国第4,365,618号专利中所描述的。在某些发电站中，定日镜阵列由圆扇区所界定；在其他一些发电站中，该扇区围绕塔架横跨完整的360度。

然而，太阳能发电站的经济性能进一步取决于安装、维护和运行该发电站的成分以及发电站占地成本和单位输出功率。以多弧的方式设置中心接收器发电站的定日镜会导致安装工序复杂、难以测量以及不规则和昂贵的安装。此外，土地的分块一般在矩形区域内是可行的。因此，有着圆形(或圆扇形)定日镜排布区域的太阳能发电站不太适于“嵌套(nest)”在一块矩形的地块上，并因此降低整个发电站的土地利用率。相应地，期望建立能够有效地收集太阳能并且安装成本更低的太阳能发电站。

发明内容

本发明的实施例针对太阳能发电站中定日镜的有效排布。

本发明的示例性实施例提供一种用于太阳能发电站的模块，该模块包括：塔架；安装在塔架上的接收器；以及包含分组为线性行的多个定日镜的定日镜阵列，每一行与其他行平行，沿每一行的定日镜的位置相对于相邻行中的定日镜的位置交错排布，且其中定日镜阵列具有基本为多边形的周界，且每个定日镜包含用于将太阳光反射到接收器的反射镜。

一种太阳能发电站包括模块阵列以及用于将能量从接收器传导到发电机组(power block)的能量管道，其中每个模块包含：塔架，附连在塔架上的接收器，以及包含分组成线性行的多个定日镜的定日镜阵列，每一行与其他行平行，沿每一行的定日镜的位置相对于相邻行中的定日镜的位置交错排布，且其中定日镜阵列具有基本为多边形的周界，并且每个定日镜包含用于将太阳光反射到接收器的反射镜。

附图说明

参照下面的说明、随附的权利要求以及附图，根据本发明的示例性实施例的这些及其他特征和方面将变得更容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的多塔太阳能发电站的平面图；

图2是根据本发明的另一实施例的多塔太阳能发电站的平面图；

图3是根据本发明的另一实施例的多塔太阳能发电站的平面图；

图4是根据本发明的另一实施例的多塔太阳能发电站的平面图；

图5是根据本发明的另一实施例的多塔太阳能发电站的平面图；

图6是根据本发明的另一实施例的多塔太阳能发电站的平面图；

图7是根据本发明各方面的线性分组定日镜的透视图；

图8-16是根据本发明各方面的定日镜阵列的平面图；

图17和图18是根据本发明各方面的相邻定日镜阵列的平面图；

图19是根据本发明各方面的定日镜反射镜的平面示意图；

图20A-20E是根据本发明各方面的定日镜反射镜的图解；以及

图21和图22是根据本发明的实施例的定日镜阵列的平面图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的多塔太阳能发电站的平面图。该发电站包括中心接收器模块(CRM)150的阵列。每个CRM 150包含安装在塔架上的接收器200，该接收器接收太阳光以便直接生产蒸汽或电力。每个接收器200与一个定日镜阵列(或域)相关联，该定日镜阵列在该实施例中被东西向的进出路径(access way)分成北定日镜阵列部分100和南定日镜阵列部分101。北定日镜阵列部分100位于相应接收器200的北侧，而南定日镜阵列101位于相应接收器200的南侧。每个定日镜阵列包含大量安装在地面上的定日镜，用以将太阳光反射到接收器。每个定日镜包含一个反射镜，该反射镜的朝向被调整以随着太阳的移动将太阳光连续地反射到固定的接收器。由接收器200收集的热量被能量/动力管道(power conduit)25传导到发电机组(power block)20。进入能量管道25的热流可以在通往发电机组20的路径中或者在发电机组20处合并，亦或两种情况兼而有之。然后来自接收器的组合输出可以被直接利用，或者通过涡轮发电机(例如，汽电涡轮机(steam-to-electricity turbine))转化为电能。

北定日镜阵列部分100和南定日镜阵列101具有矩形形状，而且所有阵列具有基本相同的定日镜排布。与具有弧形布局的太阳能发电站不同，在本发明中，定日镜被分组成线性行，且相邻各行之间相互平行。为了使阻挡最小化，定日镜相对于相邻行中的定日镜的位置呈交错(或半阶(half-stepped))排布。尽管在下文中还会更详细地描述定日镜的具体排布，但现在应该注意定日镜阵列的规则性及其多边形边界对制造、安装、运行以及维护的成本是有积极影响的。

图1所示的实施例中的发电站占据矩形地块10。土地的分块(parcel)通常使用具有东西向的基线和南北向的经线的轴对齐矩形格子。在美国，约四分之一平方英里大的土地(quarter section)(即名义上在每个方向均为二分之一英里)是发电站开发商可用来购置或租赁的常用土地单位。由图1明显可知，具有大致矩形轮廓并被以侧对侧和顶对底的方式定位的中心接收器模块150占据几乎整个矩形(或正方形)地块10，从而有效地利用了实际可用的土地面积。

图1所示实施例包括被布置成南北向的三列及东西向的三行的CRM 150。其他实施例可以具有不同数量的列和行，例如，四列三行或四列四行。

该发电站还包括塔架进出路径51。进出路径51是这样的通路，即通过该路径，人和器材可以树立起塔架-接收器的结合体并可在操作过程中到达每个塔架200进行维护和检查。进出路径51是定日镜阵列中具有足够宽度的隔断(例如，在其中起重机或卡车可通行)，且进出路径51可以具有根据当地土地条件的需要加以改善的路面。

发电机组20从所有接收器200接收聚集的能量输出并将其转化以便即时使用或储存。就太阳能热电厂而言，某些接收器的输出借助单一涡轮机以更为经济地转换为电能。输出能量从接收器200通过能量管道25被输送到发电机组。该能量管道25可以是传输导热流体如油、熔盐或蒸汽的管子。在接收器为集中式光伏阵列的其他实施例中，能量可以通过电缆被输送到发电机组。在图1所示实施例中，能量管道25在地表上且位于进出路径51内。在其他的实施例中，能量管道25是埋于地下的，且其路径在接收器200与发电机组20间可以是近似直线。在另一实施例中，能量管道的路径可以环绕(skirting)每个定日镜阵列的外边界。一般来说，管道路径的选定是能量损失(由过长引起)与工程成本的折中结果。

图2是根据本发明的另一实施例的太阳能发电站的平面图。本实施例与图1所示实施例的区别在于CRM的图案、定日镜阵列的形状以及发电机组的位置。CRM 158被布置成4列，每列有4个模块。每个CRM 158具有位于矩形定日镜阵列108中心处的接收器208。每个定日镜阵列108具有从接收器208延伸到阵列的南部周界的进出通道51。因此，定日镜被安置在CRM的U形区域中。发电机组20被安置在地块10的中心附近。将发电机组20安置在中心可以缩短将能量从接收器208传输到发电机组20的能量管道25的长度，并由此减少管道成本以及能量损失。在另一实施例中，为了更适于南半球安装，进出通道从接收器延伸到阵列的北部周界。

图3是根据本发明的另一实施例的太阳能发电站的平面图。本实施例与图1所示实施例的区别在于CRM的图案以及定日镜阵列的形状。每个CRM 152具有位于梯形的北定日镜阵列102与梯形的南定日镜阵列103之间中心处的接收器202。尽管梯形的定日镜阵列不能像图1所示实施例中的矩形阵列一样侧对侧/并排(side by side)平铺以实现土地的有效利用，但在图3所示实施例中，CRM 152以联锁的规则图案排布，这是在特定阵列边界下井然有序且最大化土地利用的方案。CRM 152被排布在3个主列中，每个主列中有3个模块。这些模块中每4个距离最近的模块之间等距隔开的是一个附加模块。在图3所示实施例中，定日镜阵列具有底角为60度的等边梯形的周界。北定日镜阵列102使得它们的底边东西向对齐并位于北侧。南定日镜阵列103页使得它们的底边东西向对齐但位于南侧。在其他实施例中，梯形可以具有不同于60度的底角。在其他实施例中，梯形可以是不等边的。

图4是根据本发明的另一实施例的太阳能发电站的平面图。本实施例与图1所示实施例的区别在于CRM的图案以及定日镜阵列的形状。每个CRM 154具有位于菱形(或斜方形)定日镜阵列104中心处的接收器204。CRM 154有效地被与距离最近的6个邻居等距的每个接收器204填满。图4所示实施例中的定日镜阵列没有被分为南北两部分，但在可替代的实施例中，它们可以被这样划分，例如通过包含塔架进出通道而被划分。在其他实施例中，接收器可以被安置在北菱形定日镜阵列部分和南菱形定日镜阵列部分之间。

图5是根据本发明的另一实施例的太阳能发电站的平面图。本实施例与图1所示实施例的区别在于CRM的图案以及定日镜阵列的形状。每个CRM 156具有接收器206以及安置于接收器206北侧的定日镜阵列106(在不同的实施例中，定日镜阵列是所示样式的镜像，即被安置于接收器南侧)。CRM 156被排布在并排的列中，这些列的边界以联锁方式平铺以提高土地的利用率。定日镜阵列106具有梯形周界。定日镜阵列106使得它们的底边东西向对齐并位于北侧。只有北部区域的实施例对于单侧孔径的接收器可能是有利的。在此实施例中，发电机组20被安置于发电站的东南角。如果其他定日镜阵列的图案连续不变，则发电机组20就会被安置在定日镜阵列可以被安置的地方。这种排布也可以适用于上面的实施例，并且取决于发电机组与定日镜阵列的尺寸和长宽比，它也可能是有利的。作为替代，发电机组可以被嵌套在具有足够间隙的发电站的中心区域。

图6是根据本发明的另一实施例的太阳能发电站的平面图。本实施例与图1所示实施例的区别在于CRM的图案和发电站所占的地块。发电站所占的地块11具有不规则的多边形形状。然而，CRM 160是按空间填充图案排布的。这种图案起始于地块11的西南角，而CRM 160向东和向北排列，直至到达地块的外界限。之后这些模块向北偏移，其排列维持不变，直至再次到达地块的外界限。在其他的实施例中，发电站所占的地块可以是不同的形状。在这些实施例中，CRM仍然按照规则图案排布，该图案横贯整个可用土地有系统地排列或平铺定日镜和接收器。在另一实施例中，地块可以具有矩形或多边形的边界，但其内部区域由于例如地形、存在水体或其他障碍物等原因而无法利用。在这样的实施例中，CRM的图案仍然可以是紧密联锁的，同时避免无法利用的区域。在另一实施例中，地块可以具有不规则边缘，并且CRM可以紧密联锁的形式排布，同时修剪掉落在地块边界外的CMR边界部分。

图7是适用于本发明的定日镜支撑系统的透视图。该系统在2008年6月9日提交的美国专利申请12/136,001中有详细的描述，该专利申请的全部公开内容通过引用合并于此。一行定日镜302被安装在线性支撑构件402上。第二行定日镜303被安装在另一线性支撑构件403上。这两行定日镜被处在两个线性支撑构件402、403之间的横向构件82分别固定。图7中的反射镜为矩形，但本发明并不局限于此。

现在将参考图8-16描述CRM的替代示例性实施例。尽管本发明的物理实施例可以具有成千上万个定日镜，但为了图示清楚，各图中所示的定日镜的数量被限定为数十个定日镜。

图8是适用于太阳能发电站(如图3或图5所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该模块包括接收器210以及具有梯形周界110的北侧定日镜阵列。该定日镜阵列包含定日镜310的规则阵列。这些定日镜被分组成沿东西向相互平行的线性行410。沿着每一行410的定日镜310的位置在各行之中交错(或半阶)排布。也就是说，对于最北边一行410a中的两个相邻的定日镜310a、310b，相邻行410c包括位于在最北边一行410a中的定日镜310a、310b中间(midway)的定日镜310c。当最北边一行410a中的两个相邻定日镜310a、310b的中心以及相邻行410c中的定日镜310c的中心形成等腰三角形时，定日镜中心将以六边形的形式填满。这些定日镜可以被安装在图7所示的支撑结构上。

图9是适用于太阳能发电站(如图1所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该模块包含接收器212以及具有矩形周界112的北侧定日镜阵列。该定日镜阵列包括定日镜312的规则阵列。这些定日镜被分组成与东西向成一定斜角的相互平行的线性行412。这些定日镜在各行之中交错排布，同时各行之间相互间隔，以便定日镜中心以六边形的形式填满。由图8及图9明显可知，定日镜可以被安置于线性组中任一方向上的相似位置。

在图9所示实施例中(以及类似地在其他示例性实施例中)，定日镜阵列的边界被描绘为矩形。在大多数实施例中，不存在限定定日镜阵列的物理障碍或类似之物。相反，图9中所描绘的周界112只是在概念上限定定日镜阵列。此外，在宏观层面上这些周界被描述为简单的多边形。这忽略了定日镜阵列中可能存在的细微的不规律性，例如，考虑到定日镜之间的层面，该周界可以具有参差不齐的边缘。

图10是适用于太阳能发电站(如图1所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该模块包括接收器214以及被分成具有矩形周界114的北侧部分和具有也是矩形的周界115的南侧部分的定日镜阵列。每一部分类似于图9所示实施例中的定日镜阵列，不同之处在于定日镜的行是东西走向的。该定日镜阵列包括位于中间的进出通道51，以便可以进出接收器塔架214。

图11是适用于太阳能发电站(如图2所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该模块包括被安置在矩形定日镜阵列中心处的接收器216。该定日镜阵列具有U形的周界116。也就是说，该周界是带有从南部边缘截出通往接收器216的进出通道路径51的矩形。在其他的实施例中，进出通道可以位于接收器的北侧，不过，将定日镜保留在接收器以北一般是位于北半球的发电站首选的。在其他实施例中，进出通道只向接收器的西方(或东方)延伸。

图12是适用于太阳能发电站(如图4所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该模块包括被安置在具有菱形(或斜方形)周界118的定日镜阵列中心处的接收器218。该菱形的东西两顶角的内角度数相等。定日镜318被分组成平行于周界118的边缘取向的线性行418。

图13是适用于太阳能发电站(如图4所示的发电站实施例)的CRM的另一实施例的平面图。该模块包括被安置在具有菱形周界120的定日镜阵列中心处的接收器220。该实施例与图12所示实施例的区别在于定日镜320被分组成沿东西方向取向的线性行420。在另一实施例中，模块包括被安置在具有菱形周界的定日镜阵列南侧的接收器。

图14是根据本发明各方面的CRM的实施例的平面图。该模块包接收器224以及北侧的分段定日镜阵列。定日镜阵列的第一极面分段(polar segment)(或扇区)具有梯形的周界124a。该梯形的底边取向为远离中心塔架224。定日镜阵列的第二极面分段(或扇区)具有同样为梯形的周界124b。第二分段相对于第一分段旋转，以便它们的周界的侧边相邻接。定日镜阵列的第三极面分段具有同样为梯形的周界124c。第三分段相对于第二分段旋转，以便它们的周界的侧边相邻接。第一分段中的定日镜324a被分组成取向为平行于周界124a的底边的线性行424a。同样地，第二分段中的定日镜324b被分组成平行于周界124b的底边的线性行424b，第三分段中的定日镜324c被分组成平行于周界124c的底边的线性行424c。这里需要注意，每一极面分段内的行也都取向为垂直于接收器的径向线，所谓径向线即是每个梯形的角对称轴。

尽管图14所示实施例只显示了北部区域，但其他实施例可以包括对称的南部区域，从而得到六边形的定日镜阵列，这种阵列可以密集地平铺于发电站中。其他的实施例可以具有更多或更少的极面分段。

图15是适用于太阳能发电站(如图1所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该模块包括接收器226以及具有矩形周界126的北侧定日镜阵列。与之前图示的实施例不同，本实施例中定日镜并非自始至终等间距排布。该定日镜阵列包括第一区域126a以及第二区域126b。第一区域126a较之第二区域126b更靠近接收器226。第一区域126a具有分组成沿东西向平行的行426a的定日镜326a。第一区域126a中的定日镜326a与同一行中相邻的定日镜以距离dWa间隔开，同时第一区域126a中的各行426a以距离dNa间隔开。第二区域126b具有分组成同样沿东西向平行的行426b的定日镜326b。第二区域126b中的定日镜326b与同一行中相邻的定日镜以距离dWb间隔开，同时第二区域126b中的各行426b以距离dNb间隔开。

第二区域中的间隔距离dWb、dNb成比例地大于第一区域中的间隔距离dWa、dNa。在每个区域中定日镜的位置是均匀分布的。这就是说，对于一个足够大的区域，该区域内的定日镜的数目是相同的，这与区域所在的位置无关。然而，给定尺寸的区域内的定日镜数目在第一区域126a中比第二区域126b中更多。因此，镜-地密度(单位土地面积上的反射镜面积)在第一区域126a中比第二区域126b中更高。

在其他实施例中，间隔距离dNb可以会大于间隔距离dNa，同时间隔距离dWb与间隔距离dWa相等。在第二区域126b中希望有更大的间距以减少阻挡和遮蔽。图15所示的实施例具有定日镜的两个区域，但其他的实施例可以具有更多数量的区域。大量的区域将近似连续地改变定日镜的间距，但这会导致过高的部件数量以及安装复杂性。

图16是CRM的实施例的平面图，该CRM将图14所示实施例中的极面分段形状与图15所示实施例中的可变间距的定日镜区域结合起来。该定日镜阵列具有与图14所示实施例中的分段类似排布的三个极面分段128。每一分段又被分成两个径向区域：第一区域128a和第二区域128b。第一区域128a较之第二区域128b更靠近塔架200。第一区域128a中的定日镜328a较之第二区域128b中的定日镜328b排布间距更为紧密。

图17是适用于太阳能发电站(如图3所示的发电站实施例)的两个相邻CRM的实施例的平面图。第一CRM 180包括第一接收器230以及分为具有梯形周界130的第一北侧部分和具有也是梯形的周界131的第一南侧部分的定日镜阵列。第一北侧部分130和第一南侧部分131中的定日镜被配置为将太阳光反射到第一接收器230。第二CRM182包括接收器232以及分为具有梯形周界132的第二北侧部分和具有也是梯形的周界133的第二南侧部分的定日镜阵列。第二北侧部分132和第二南侧部分133中的定日镜被配置为将太阳光反射到第二接收器232。每一部分本质上都与图8所示实施例中的定日镜阵列类似。

第一北侧部分中的定日镜330被分组成横贯第一北侧部分及第二南侧部分的线性行430。这就是说，第二南侧部分中的定日镜333被分组成与第一北侧部分中的行430共线(collinear)的行433。图17所示施示例显示了两个定日镜阵列，然而，在其他的实施例中，共线行可以贯穿更多个定日镜阵列，例如贯穿整个太阳能发电站。定日镜阵列中的各个定日镜行被配置为将太阳光反射到不同的接收器，这些接收器除了共线以外，还可以被安装在共有的支撑结构上。例如，图7所示实施例中的线性支撑构件403可以具有装于其上的多个定日镜，这些定日镜属于不同的定日镜阵列并因此被配置为将太阳光反射到不同的接收器。

图18是适用于太阳能发电站(如图4所示的发电站实施例)的两个相邻CRM的实施例的平面图。第一CRM 184包括第一接收器234以及具有菱形周界134的第一定日镜阵列。第一CRM 184中的定日镜334被配置为将太阳光反射到第一接收器234。第二CRM 186具有第二接收器236以及具有菱形周界136的第二定日镜阵列。第二CRM 186中的定日镜336被配置为将太阳光反射到第二接收器236。

第一CRM 184中的定日镜334被分组成横贯第一CRM 184及第二CRM 186的线性行434。这就是说，第二CRM 186中的定日镜336被分组成与第一CRM 184中的行434共线的行436。图18所示施示例中显示了两个定日镜阵列，然而，在其他的实施例中，共线行可以贯穿更多个定日镜阵列，例如贯穿整个太阳能发电站。定日镜阵列中的各定日镜行被配置为将太阳光反射到不同的接收器，这些接收器除了共线以外，还可以被安装在共有的支撑结构上。例如，图7所示实施例中的线性支撑构件403可以具有装于其上的多个定日镜，这些定日镜属于不同的定日镜阵列并因此被配置为将太阳光反射到不同的接收器。

图19是根据本发明各方面的3个定日镜反射镜的相邻关系的示意平面图。该相邻关系包括按照六边形密集排布的第一至第三矩形反射镜601-603。这些反射镜以第一至第三中心点661-663为中心。当反射镜是平面的且水平时，一个反射镜朝向其他反射镜的最大延伸出现在转角(corner)处，这些转角在旋转时扫出一个圆形。例如，第一镜面601的范围被其外接圆631所限定。第二反射镜602和第三反射镜603在图19中被定向为使他们的边缘尽可能彼此接近。第二反射镜602被定向为使得到反射镜转角的径向矢量R2指向第三反射镜的中心663。与此类似，第三反射镜603被定向为使得到反射镜转角的径向矢量R3指向第二反射镜的中心662。当径向矢量R2、R3的长度不大于反射镜中心间的距离的一半时，反射镜可以无干扰地移动。这就是说，不论两个相邻反射镜的方向如何，它们之间都不存在物理接触。

在所有无干扰反射镜形状中，圆形反射镜具有最大的面积，但它的制造成本可能很高。现在将参考图20A-E来描述可替代的反射镜形状。

图20A示出具有正方形周界的反射镜610。为了尺寸参考，正方形反射镜610如图所示被其外接圆640所限定。正方形反射镜的面积约为其外接圆面积的64％。

图20B示出具有矩形周界的反射镜611。为了尺寸参考，矩形反射镜611如图所示被其外接圆641所限定。该矩形反射镜具有为

的长宽比(但本发明并不局限于此)，且其面积约为其外接圆面积的55％。虽然矩形反射镜611的面积小于正方形反射镜610，但由于其能实现更少的遮挡，矩形反射镜在某些定日镜阵列实施例中可能是优先的。

图20C示出具有六边形周界的反射镜612。为了尺寸参考，六边形反射镜612如图所示被其外接圆642所限定。六边形反射镜的面积约为其外接圆面积的83％。

图20D示出具有八边形周界的反射镜613。为了尺寸参考，八边形反射镜613如图所示被其外接圆643所限定。八边形反射镜的面积约为其外接圆面积的90％。

图20E示出具有截角矩形(不规则八边形)的反射镜614。为了尺寸参考，截角矩形反射镜614如图所示被半径为R的外接圆所限定。截角矩形反射镜的面积约为其外接圆面积的70％。

图21是适用于太阳能发电站(如图2所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。该CRM具有安置于矩形定日镜阵列中心处的接收器240，该阵列具有与图11所示实施例相似的U形周界140。定日镜340被分组成取向为东西方向的线性行440。除了没有定日镜位于进出通道51外，定日镜340在整个定日镜阵列中是等间距排布的。与之前描述的定日镜阵列不同，本实施例中的定日镜不具有相同的反射镜。

该定日镜阵列具有第一区域140a、第二区域140b以及第三区域140c。第一区域140a从接收器240延伸到以接收器240为圆心的同心圆。第二区域140b从第一区域140a的最远边缘延伸到以接收器240为圆心的另一同心圆。第三区域140c从第二区域140b的最远边缘延展到定日镜阵列的周界140。位于第一区域140a中的定日镜具有反射镜640a。位于第二区域140b中的定日镜具有反射镜640b，反射镜640b的面积小于位于第一区域140a中的定日镜的反射镜640a的面积。同样地，位于第三区域140c中的定日镜具有反射镜640c，反射镜640c的面积小于位于第二区域140b中的定日镜的反射镜640b的面积。

虽然定日镜面积的位置在整个区域中是均匀排布的，但由于各区域之间的不同反射镜面积，各区域之间的镜-地密度并不相同。具体地，由于第一区域140a中的反射镜640a的面积大于第二区域140b中的反射镜640b的面积，所以第一区域140a中的镜-地密度大于第二区域140b中的镜-地密度。同样地，由于第二区域140b中的反射镜640b的面积大于第三区域140c中的反射镜640c的面积，所以第二区域140b中的镜-地密度大于第三区域140c中的镜-地密度。

在某些实施例中，不同区域中的反射镜具有相同的几何形状但大小比例不同。在其他实施例中，不同区域中的反射镜具有相同的半径但形状不同。例如，第一区域中的反射镜可以是八边形的，第二区域中的反射镜可以是正方形的，而第三区域中的反射镜可以是矩形的。面积更大的反射镜更靠近接收器是为了更有效地填充可用区域，而面积较小的反射镜更远离接收器是为了避免遮挡并降低成本。

图22是适用于太阳能发电站(如图1所示的发电站实施例)的CRM的实施例的平面图。与图10所示实施例类似，本实施例也包括接收器242、具有矩形周界142的定日镜阵列北侧部分以及具有矩形周界143的定日镜阵列南侧部分。定日镜阵列342被分组成线性行442。在每一部分中定日镜都是均匀分布的。

与图21所示实施例类似，该定日镜阵列具有第一区域142a、第二区域142b以及第三区域142c。第一区域142a从接收器242延伸到以接收器242为中心的同心矩形。第二区域142b从第一区域142a的外缘延伸到以接收器242为中心的另一同心矩形。第三区域142c从第二区域142b的外缘延展到定日镜阵列的周界142、143。位于第一区域142a中的定日镜的反射镜面积大于位于第二区域142b中的定日镜的反射镜面积。同样地，位于第二区域142b中的定日镜的反射镜的面积大于位于第三区域142c中的定日镜的反射镜面积。在某些实施例中，不同区域中的反射镜具有相同的几何形状但大小比例不同。在其他实施例中，不同区域中的反射镜具有相同的半径但形状不同。在使用矩形区域的情况下，定日镜的安装被简化。在其他实施例中，区域之间的边界可以具有其他多边形形状，例如六边形。

虽然已经在某些具体实施例中描述了本发明，但对本领域技术人员而言，还是明显地存在许多其他的修改和变化。因此，必须了解，本发明可以以不同于具体描述的方式来实施。因此，本发明的当前实施例应该理解为在各个方面是解释性的而非限制性的，本发明的范围应由本申请及其等价物所支持的权利要求来确定。

Claims (36)

1.一种用于太阳能发电站的模块，该模块包括：

塔架；

安装在所述塔架上的接收器；以及

定日镜阵列，其包含分组成线性行的多个定日镜，每一行与其他行平行，沿每一行的定日镜的位置相对于相邻行中的定日镜的位置交错排布，且其中所述定日镜阵列具有基本为多边形的周界，并且每个定日镜包括用于将太阳光反射到所述接收器的反射镜。

2.如权利要求1所述的模块，其中至少有一些行相对于东西方向呈0到90度之间的一个角排列。

3.如权利要求1所述的模块，其中所述定日镜阵列进一步包含用于进出所述塔架的没有定日镜的区域。

4.如权利要求1所述的模块，其中所述定日镜阵列的所述周界是从矩形、梯形和菱形构成的群组中选择的四边形。

5.如权利要求1所述的模块，其中所述定日镜阵列进一步包括位于所述接收器北侧且具有四边形周界的部分以及位于所述接收器南侧的部分，在南侧的部分从本质上来说是在北侧的部分的镜像。

6.如权利要求1所述的模块，其中所述定日镜阵列具有大致均匀的镜-地密度。

7.如权利要求6所述的模块，其中每个所述反射镜具有大致相同的面积。

8.如权利要求1所述的模块，其中所述定日镜阵列被划分为多个区域，每个区域具有大致均匀的镜-地密度，

其中距离所述塔架较近的区域内的镜-地密度大于距离所述塔架较远的区域内的镜-地密度。

9.如权利要求8所述的模块，其中所述区域之间的边界是矩形。

10.如权利要求8所述的模块，其中所述区域之间的边界是以所述塔架为中心的弧形。

11.如权利要求8所述的模块，其中每个所述反射镜具有大致相同的面积，并且

每个所述区域中所述定日镜的位置是大致均匀分布的，且距离所述塔架较近的区域内的定日镜比距离所述塔架较远的区域内的定日镜彼此更加靠近。

12.如权利要求8所述的模块，其中每个所述反射镜具有大致相同的面积，并且同一行中每个定日镜与相邻定日镜等距隔开，并且

在每个所述区域内的各行之间大致等距隔开，且距离所述塔架较近的区域内相邻两行之间的间距小于距离所述塔架较远的区域内相邻两行之间的间距。

13.如权利要求8所述的模块，其中所述定日镜的位置是大致均匀分布的，并且

其中每个区域中的所述反射镜具有大致相同的面积，距离所述塔架较近的区域内的反射镜的面积大于距离所述塔架较远的区域内的反射镜的面积。

14.如权利要求13所述的模块，其中距离所述塔架最近的区域内的反射镜是八边形、六边形或正方形的，而距离所述塔架最远的区域内的反射镜是矩形的。

15.如权利要求8所述的模块，其中所述定日镜阵列包括多个极面扇区，每个扇区具有垂直于该扇区的对称轴排列的行。

16.如权利要求15所述的模块，其中每个所述极面扇区被划分成多个辐射区域，每个区域具有大致均匀的镜-地密度，

其中距离所述塔架较近的区域内的镜-地密度大于距离所述塔架较远的区域内的镜-地密度。

17.如权利要求16所述的模块，其中每个所述反射镜具有大致相同的面积，

在同一行中每个定日镜与相邻的定日镜大致等距隔开，并且

在每个所述区域内各行大致等距隔开，且距离所述塔架较近的区域内相邻两行之间的间距小于距离所述塔架较远的区域内相邻两行之间的间距。

18.如权利要求16所述的模块，其中每个区域中的所述反射镜具有大致相同的面积，并且

距离所述塔架较近的区域内的反射镜的面积大于距离所述塔架较远的区域内的反射镜的面积。

19.一种太阳能发电站，其包括：

模块阵列，每个模块包括：

塔架；

附连在所述塔架上的接收器；以及

定日镜阵列，其包含分组成线性行的多个定日镜，每一行与其他行平行，沿每一行的定日镜的位置相对于相邻行中的定日镜的位置交错排布，且其中所述定日镜阵列具有基本为多边形的周界，并且每个定日镜包含用于将太阳光反射到所述接收器的反射镜，以及

用于将能量从所述接收器传导到发电机组的能量管道。

20.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述发电站占据大致为矩形的地块。

21.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述模块阵列被组织成轴对齐的行列矩阵。

22.如权利要求21所述的太阳能发电站，其中所述发电站占据大致为矩形的地块并且所述模块的行和列与所述地块的边缘对齐。

23.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中每个所述定日镜阵列进一步包含东西向进出通道，该进出通道包含没有定日镜的区域。

24.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述定日镜阵列的周界是大致四边形的。

25.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中至少一些所述行是横穿至少两个所述模块共线的。

26.如权利要求25所述的太阳能发电站，其中所述定日镜被安装在大致线性的支撑结构上并且至少一些所述支撑结构连续地延伸横穿至少两个所述模块。

27.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述接收器是光伏的、热力的或热化学的接收器。

28.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述能量管道是蒸汽管。

29.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述能量管道是油管或熔盐管。

30.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述能量管道是电缆。

31.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述发电机组包含汽电涡轮机。

32.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述能量管道被布置成使得所述能量管道的总长度最优化工程成本与操作能量损失之间的平衡。

33.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述能量管道是埋设于地下的。

34.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述发电站占据具有不规则多边形的周界的地块，并且所述模块被排布为大致填满所述地块。

35.如权利要求19所述的太阳能发电站，其中所述发电机组位于所述发电站占据的地块的中央区域附近。

36.如权利要求19所述的太阳能发电站，所述模块阵列中的一个或多于一个位置上不包含模块，所述一个或多于一个位置与所述发电站占据的地块中的不可用区域相对应。

Images